[发明专利]一种定子、定子的制造方法及永磁无刷电机

说明书

本发明公开了一种定子、定子的制造方法及永磁无刷电机，其中一种定子由定子铁芯和定子绕组构成；所述定子铁芯由软磁复合材料和叠压硅钢材料构成，所述定子铁芯由一个定子铁芯轭、多个定子齿身和多个定子齿顶叠压成一体而构成；定子绕组嵌放在定子齿身上，定子绕组的线圈端部与定子齿顶轴向端部部分对齐；每个定子齿顶由定子齿顶中间部分和定子齿顶周边部分构成；所述定子齿顶周边部分由一块中间开孔的软磁复合材料铁芯块构成，中间开孔的尺寸与定子齿顶中间部分相同，使得定子齿顶周边部分扣在定子齿顶中间部分，进而形成整个定子齿顶。其提高了电机的功率密度和转矩密度。

技术领域

本发明涉及一种定子、定子的制造方法及永磁无刷电机。

背景技术

永磁无刷电机由定子及转子构成，其中定子主要由定子铁心及定子绕组构成，转子由转子永磁体和转子铁心构成，转子结构型式多种多样，可以是内置式永磁体结构、表面式磁体结构或插入式磁体结构。定子的铁心轴向长度一般与转子铁心轴向长度及转子永磁体轴向长度相等。目前的定子铁心大都由叠压硅钢材料构成，定子齿顶、定子齿身和定子铁芯轭的轴向长度都相同(即所谓的电机二维磁路结构)。定子绕组型式多种多样，放置于定子槽中。由于采用叠压硅钢铁心，绕组端部位于定子铁心两端，只是用于连接定子槽中的绕组导体，占有轴向空间而不产生机电能量转换。软磁复合材料作为一种新型电机铁心定子材料，由于材料本身的各向同性磁特性及铁心的模压成形工艺，可以使电机定子铁心齿顶的轴向长度大于齿身的轴向长度(即电机铁心具有三维磁路结构)，而转子铁心及转子永磁体的轴向长度与定子齿顶的轴向长度相同。因此基于SMC(soft magnetic composite，软磁复合材料，即由软磁性铁氧体和高聚物基体复合而成的具有软磁性功能的复合材料)的永磁无刷电机，绕组的端部轴向长度空间在转子永磁体磁场的作用下可以进行机电能量转换。因此基于软磁复合材料的电机定子铁心具有三维磁路结构，有助于提高电机的功率密度和转矩密度。

但是，目前基于软磁复合材料的电机定子铁心有两种结构，其一，全部由软磁复合材料模压而成，当然可以采用分块模压的方式，整个软磁复合材料定子铁心分成几块SMC铁心组合而成，如图1所示，将定子铁心分为定子铁心轭2-1、定子齿身2-2、定子齿顶2-3等部分分块模压，绕组3的端部位于定子齿顶轴向长度大于定子齿身轴向的空间内；其二，定子铁心轭2-1采用叠压硅钢材料，而定子铁心齿部(包括定子齿身2-2和定子齿顶2-3)采用软磁复合材料模压而成，将软磁复合材料定子齿嵌放在叠压硅钢定子铁芯轭上，如图2所示。

软磁复合材料相对于叠压硅钢材料的最大缺点有二，即导磁率低和正常电机工作频率范围内铁耗高。因此无论整体SMC定子铁心，还是目前的软磁复合材料和叠压硅钢材料的组合定子铁心，都由于软磁复合材料的导磁率低而需要增加永磁体用量，从而提高了电机制造成本，都由于软磁复合材料在电机正常工作频率范围内铁耗低而影响到电机的运行效率，从而影响到电机的功率密度和转矩密度的提高(尽管电机由于采用软磁复合材料而具有三维磁路结构，从而具有理论上的高功率密度和转矩密度)。

若将传统的永磁硅钢电机转子沿轴向拉长至与绕组3端部平齐，如图3所示，则电机整体尺寸不变。但转子1超出定子2部分的永磁体磁通，一部分会沿着轨迹4进入定子端部，使得端部饱和；由于叠压硅钢片沿电机轴向的各向异性，加之机壳是实心结构，另一部分磁通会沿着轨迹5进入实心机壳，引起较大损耗，造成永磁体的浪费。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了两种定子及基于该定子的永磁无刷电机。本发明充分利用软磁复合材料的各向同性磁特性而使定子铁芯具有三维磁路结构，从而提高电机的功率密度和转矩密度；而避免了软磁复合材料低导磁率缺陷和电机工作频率范围内的高铁耗缺陷而引起的电机永磁体用量增加和电机铁耗增大。

本发明的第一种定子，其具体结构为：

所述定子由定子铁芯和定子绕组构成；所述定子铁芯由软磁复合材料和叠压硅钢材料构成，所述定子铁芯由一个定子铁芯轭、多个定子齿身和多个定子齿顶叠压成一体而构成；定子绕组嵌放在定子齿身上，定子绕组的线圈端部与定子齿顶轴向端部部分对齐；