[发明专利]背绕式定子结构的三相永磁同步力矩电机

说明书

本发明涉及一种电机；具体涉及一种背绕式定子结构的三相永磁同步力矩电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件套设在转子组件外部，定子组件由定子铁心、定子绕组和机壳组成，所述定子铁心外沿开设定子槽，两相邻定子槽之间设有矩形的定子齿，定子槽的槽底为两个对称且相交的斜面，定子齿与其相交的斜面垂直，定子绕组通过绝缘骨架套设在定子齿上。本发明绕线简单方便，生产效率高，对机械生产设备的要求低，降低生产成本，相较于同尺寸的传统电机，具有更大的转矩密度。

技术领域

本发明涉及一种电机；具体涉及一种背绕式定子结构的三相永磁同步力矩电机。

背景技术

三相永磁同步力矩电机具有较高的高转矩密度，不存在机械电刷部分，消除了由于机械换向产生的电火花，有助于提高低速场合下设备的跟踪性能，因此在很多场合得到了广泛的应用。

传统的微型三相永磁同步力矩电机，定子铁心内径很小且要从内部开槽，采用嵌线工艺放绕线绕组时极其复杂，对工作人员的技术或者机械的工艺要求都很高，且生产效率低，生产成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种背绕式定子结构的三相永磁同步力矩电机，绕线简单方便，生产效率高，相较于同尺寸的传统电机，具有更大的转矩密度。

本发明所述背绕式定子结构的三相永磁同步力矩电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件套设在转子组件外部，定子组件由定子铁心、定子绕组和机壳组成，所述定子铁心外沿开设定子槽，两相邻定子槽之间设有矩形的定子齿，定子槽的槽底为两个对称且相交的斜面，定子齿与其相交的斜面垂直，定子绕组通过绝缘骨架套设在定子齿上。

传统电机是从定子铁心的内径上开槽，并采用嵌线工艺从内部把绕组线圈放入松定子槽内。本电机是从定子铁心的外径上开槽，内径上相当于闭口槽，因此外径上槽口的宽度和形状对于电机的反电动势和齿槽转矩的影响很小。定子齿采用矩形齿，一方面便于定子铁心加工，另一方面可先把绕组在绝缘骨架上绕制成型，再直接把绝缘骨架套在定子齿上，将定子槽的槽底设计成对称且相交的斜面，两个斜面分别垂直于与之相邻的定子齿，可以让绝缘骨架底部和槽底紧密贴合。

本电机的定子铁心从外径上开槽，取消了定子轭部分，采用导磁性能较好的机壳作为磁路的一部分，机壳产生的涡流损耗与定子轭部分产生的涡流损耗都很小，且相差不大。本电机磁路的流通路径由永磁体N极-气隙-定子齿-定子轭-定子齿-气隙-永磁体S极-转子铁心-永磁体N极变成永磁体N极-气隙-定子齿-机壳-定子齿-气隙-永磁体S极-转子铁心-永磁体N极。

优选地，所述机壳采用高导磁、高电阻率的材料制成，例如，硅钢。

优选地，定子组件采用多极少槽的分数槽集中绕组，A、B、C三相绕组在空间上呈120°的机械角度分布，三相绕组在空间分布上互不交叉，且绕线分布相同，可在绝缘骨架上绕制三组相同的绕组，不用考虑相序的分布，简化了安装过程。

优选地，定子槽的槽底厚度h取值范围为：h₁hh₂，其中，

h₁计算规则为：

电机承受的最大切向力F_max＝P_Fe×S，P_Fe为铁心冲片的屈服强度，S为槽底截面积，即槽底厚度h与铁心轴向长度l的乘积，取铁心冲片屈服强度的70％计算得到槽底厚度的最小值h₁，保证定子铁心的结构强度，在后续嵌线过程中满足强度要求，使得电机安全运行；

h₂计算规则为：

根据电机的铁心的B-H曲线，让槽底处的相对磁导率为铁心饱和拐点磁导率的1/3，得到槽底厚度的最大值h₂，确保槽底的磁通处于过饱和状态。