CN204835726U - 用于薄型永磁同步电机的定子及应用该定子的电机 - Google Patents

Abstract

一种用于薄型永磁同步电机的定子，定子包括铁芯和绕设于铁芯的绕组，所述铁芯包括定子芯片，所述定子芯片包括两个软磁铁片和至少一层铁片，至少一层所述铁片设置于所述两个软磁铁片之间，两个软磁铁片与至少一层所述铁片迭装，至少一个所述软磁铁片中的径向长度方向的至少一端面设置有折边，所述折边为软磁铁片的端面边缘沿厚度方向向外折起形成。本实用新型所公开的定子结构，可以充分利用电机的定子空间，从而增加电机的功率密度和降低电机的厚度。迭装的铁芯可以降低电机的铁芯的电损耗。电枢绕组的匝数可以减少，从而减少绕组的端部的厚度，并且减少绕组的电阻，提高电机的效率。

Description

用于薄型永磁同步电机的定子及应用该定子的电机

技术领域

本实用新型涉及具有径向磁场的永磁同步电机的领域，具体涉及用于薄型永磁同步电机的定子及应用该定子的电机。

背景技术

电机是指是实现机电能量转换的一种电器装置。永磁同步电机(PMSM)因为其功率密度和效率较高，因而在现代工业和家用产品中发挥越来越重要的作用。

电机的电磁结构通常是采用径向磁场的，如图1、图2所显示的电机结构。在图1、图2中，其显示了一个具有外转子的PMSM的基本结构，其包括转子磁轭、转子励磁磁钢、定子铁芯及缠绕在定子铁芯上的电枢绕组；图3显示的是该电机的电磁结构。

PMSM的磁钢是由永磁材料制作而成。转子磁轭是由整钢构成。为了减少铁损，定子铁芯是通常是由像矽钢片这样的高导磁的软磁铁片材料迭装而成的。在电机旋转的时候，定子铁芯的齿部和轭部通过的磁场是交变的。采用迭装结构的定子铁芯可以有效地减少铁芯中的因为交变磁场所引起的电损耗。

限制电机厚度的主要因素在电机的定子结构，例如，定子铁芯的厚度和线圈端部的厚度，见图3。图6所示的铁片被用于迭装成图3和所示的定子铁芯。当电机的厚度降低的时候，必须减少定子铁芯的厚度。由于穿过电枢绕组的磁通量是与铁芯与转子磁钢之间的作用面积相关的。减少铁芯的厚度会使得该作用面积降低，也就降低了定子铁芯接受转子的永久磁钢所产生的磁场的能力。为了保证电机的转矩常数能够达到所需要的值，转子磁场与电枢绕组之间的磁链就必须达到所需要的值。这样，当定子铁芯厚度降低时，电枢绕组的匝数必须增加。但是，电枢绕组的匝数增加也意味着电枢绕组的两个端部的厚度必须增加，见图3、图4和图5。因此，采用径向磁场的电机，要保证电机的电磁性能，电机厚度是很难被减少的。高性能的薄型电机实现起来很困难。

很明显，对于薄型电机而言，电机绕组的端部的厚度尺寸必须准确地加以控制，以使得绕组端部与转子之间有足够的气隙，从而避免在转子旋转过程中，转子与绕组端部相碰。但在绕组的绕制过程中，绕组端部的厚度是很难精确控制的，尤其是在绕组匝数增加的情况下。这也造成薄型电机生产过程中，电机的良品率较低。电机的可靠性也比较差。

当铁芯厚度很薄的时候，因为和电机基座之间的接触面很小，其很难被可靠地固定在电机的机座上。这也会引起电机的可靠性和生产良率上的问题。

因此，针对现有技术中的存在问题，需提供一种可靠性高、高性能的用于薄型永磁同步电机的定子及应用该定子的电机的技术显得尤为重要。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种可靠性高、高性能的用于薄型永磁同步电机的定子。

本实用新型的另一发明目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种可靠性高、高性能的具有径向磁场的薄型永磁同步电机。

本实用新型的发明目的通过以下技术方案实现：

提供一种用于薄型永磁同步电机的定子，定子包括铁芯和绕设于铁芯的绕组，所述铁芯包括定子芯片，所述定子芯片包括两个软磁铁片和至少一层铁片，至少一层所述铁片设置于所述两个软磁铁片之间，两个软磁铁片与至少一层所述铁片迭装，至少一个所述软磁铁片中的径向长度方向的至少一端面设置有折边，所述折边为软磁铁片的端面边缘沿厚度方向向外折起形成。

其中，所述两个软磁铁片的径向长度方向的两端中至少一个端部分别设置有折边。

其中，所述两个软磁铁片的径向长度方向的两端部分别设置有折边。

其中，所述折边与所述软磁铁片的长度方向垂直设置。

其中，所述折边的高度是绕组的端部的厚度的0.1倍～1.5倍。

其中，所述软磁铁片的折边经冲压成型。

一种具有径向磁场的薄型永磁同步电机，包括转子磁轭、转子磁钢、电机基座和定子，所述转子磁轭固定于电机基座，所述转子磁轭内设置有转子磁钢，所述定子的一端固定于所述电机基座，所述定子的另一端设置于所述转子磁轭内。

其中，所述设置于定子芯片一端的折边面向所述转子磁钢，设置于定子芯片另一端的折边与所述电机基座固定连接。

本实用新型的有益效果：

一种用于薄型永磁同步电机的定子，其特征在于：定子包括铁芯和绕设于铁芯的绕组，所述铁芯包括定子芯片，所述定子芯片包括两个软磁铁片和至少一层铁片，至少一层所述铁片设置于所述两个软磁铁片之间，两个软磁铁片与至少一层所述铁片迭装，至少一个所述软磁铁片中的径向长度方向的至少一端面设置有折边，所述折边为软磁铁片的端面边缘沿厚度方向向外折起形成。

本实用新型所公开的定子结构，可以充分利用电机的定子空间，利用与绕组厚度相当的折边来提高定子铁芯的与磁钢之间的作用面积，从而降低了铁芯的整体厚度，进而增加了电机的功率密度，降低电机的厚度。

迭装的铁芯可以降低电机的铁芯的电损耗，电枢绕组的匝数可以减少，从而减少绕组的端部的厚度，并且减少绕组的电阻，提高电机的效率。

软磁铁片的径向长度方向的端面折起的折边可以对绕组的端部进行保护，软磁铁片面向电机基座的部分，也因为端面铁芯的折起而明显地增加了铁芯和机座之间的接触面，能够方便稳固地将铁芯和绕组安装在电机基座上。

另外软磁铁片靠近转子磁轭的端面折起的部分也能够有效加大定子铁芯的轭部的面积，从而减小铁芯磁路的磁阻，有效改善了电机的电磁特性。因此，本实用新型所公开的定子结构可以有效地提高薄型电机的可靠性和电机生产的良品率。

一种具有径向磁场的薄型永磁同步电机，包括转子磁轭、转子磁钢、电机基座和定子，所述定子设置于转子磁轭内，所述转子磁轭固定于电机基座，所述转子磁轭内设置有转子磁钢，所述定子固定于所述电机基座。

本实用新型涉及到的薄型的小功率电机，电机的厚度可以在5mm左右，甚至更加薄，。对这种电机，构成铁芯的铁片通常在5片左右，甚至更加少，增加或者减少一、二片铁片对这种电机的影响是非常大的，绕组端部厚度的影响对电机特性和构造的影响也非常大。

现有技术中对于超薄电机，通常的思路是降低铁芯的厚度，由于铁芯是由许多2D结构铁片叠装而成，这样导致的问题是电机的电气性能和机械性能都恶化，电机的绕线变得非常困难，具体是因为，2D结构的铁芯，因为铁芯的磁面积非常小，不得不把安装绕线的铁芯槽口变得非常小，而且绕组的匝数变得很多，这些造成绕组的绕制困难，绕组端部的厚度的精度不好控制，必须发展特别的绕制技术来实现小型超薄电机的绕组。另外，由于绕组的端部的厚度增加，绕组很容易受损，这也造成电机生产的良品率低，电机的可靠性变差。

本实用新型通过软磁铁片的端部折起折边来解决超薄电机的问题。这样，铁芯就变成了3D结构，这种结构上的变革引起超薄电机的许多重大变化：在降低铁芯厚度的时，利用铁芯上面向磁钢的折起边缘来增加定子铁芯和转子磁钢之间的作用面积，利用铁芯上面向机座的安装面的折起来增加铁芯和机座的接触面积，电机的电气特性和机械特性都能够得到充分改善。因此，和采用传统定子铁芯结构的方案比较，采用本实用新型的3D定子铁芯，电机的厚度可以有效地降低。

采用本实用新型的铁芯，电机的绕组的匝数减少，因而可以采用常规的绕制方法进行绕组的制作。由于绕组是埋于铁芯之中的，得到很好的保护，因此薄型电机的可靠性会得到改善。

本实用新型对于小型薄型电机的实现非常有意义。可以实现厚度在5mm左右，甚至更薄的，高性能电机。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1为现有的采用径向磁场的电机的结构示意图；

图2为现有采用径向磁场的电机的结构的组装示意图；

图3为现有的定子装配于电机的结构示意图；

图4为现有的定子的结构示意图；

图5为现有的定子的剖视图；

图6构成常用薄型电机定子铁芯的铁片；

图7构成常用薄型电机定子铁芯的铁片的另一角度的结构示意图；

图8为本实用新型的实施例1的定子铁芯结构示意图；

图9为本实用新型的实施例1的定子铁芯的另一角度的结构示意图；

图10为本实用新型的实施例2的定子的结构示意图；

图11为本实用新型的实施例2的定子的剖视图；

图12为本实用新型的实施例2的定子装配于电机的结构示意图；

图13为本实用新型的实施例3的定子的结构示意图；

图14为本实用新型的实施例4的定子的结构示意图；

在图1～图14中包括有：

1——转子磁轭、2——转子磁钢、3——铁芯、4——绕组、5——电机基座、6——折边、7——内圈、8——外圈、9——软磁铁片、10——铁片。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图8、图9、图10、所示的，一种具有径向磁场的薄型永磁同步电机，包括转子磁轭1、转子磁钢2、电机基座5和所述定子，所述定子设置于转子磁轭1内，所述转子磁轭1固定于电机基座5，所述转子磁轭1内设置有转子磁钢2，所述定子固定于所述电机基座5，定子包括铁芯和绕设于铁芯3的绕组，所述铁芯3包括至少一个软磁铁片9，所述软磁铁片9的长度方向的至少一端设置有端面边缘沿厚度方向折起形成的折边6。

软磁铁片9面向转子磁钢2的端面设置折边6，即面对转子磁钢2的面积会明显增加，由于铁芯3本体还是由高导磁的软磁铁片9，在电机旋转的时，因为交变磁场而在电机的铁芯3上的引起的铁损还是会得到有效的遏制。采用这样的铁芯3，因为绕组4中匝链的磁通明显增加，绕组4的匝数可以减少，绕组4的端部厚度也就可以降低。这些，对于减少电机的厚度是非常有效的。而绕组4匝数的减少也可以降低绕组4的电阻。因此，电机的效率可以得到提高。

软磁铁片9面向电机基座5的部分，设置有折边6，明显地增加了铁芯3和电机基座5之间的接触面，能够方便稳固的将铁芯3和绕组4安装在电机基座5上；另外软磁铁片9靠近电机基座5的端面折起的部分也能够有效加大定子铁芯3的轭部的面积，从而减小铁芯3磁路的磁阻，有效改善了电机的电磁特性。

具体的，所述折边6与所述软磁铁片9的长度方向垂直设置。能够最大限度的提高与转子磁钢2的接触面积，或者与电机基座5的固定面积。

具体的，所述折边6的高度是绕组4的端部的厚度的0.1倍～1.5倍。采用这种参数的折边，最容易加工，效率也最好。

所述折边6经冲压成型。

所述设置于软磁铁片9一端的折边6面向所述转子磁钢2，设置于软磁铁片9另一端的折边6与所述电机基座5固定连接。

实施例2

其与实施例1的区别在于：

如图11、图12所示，一种具有径向磁场的薄型永磁同步电机，包括转子磁轭1、转子磁钢2、电机基座5和定子，所述转子磁轭1固定于电机基座5，所述转子磁轭1内设置有转子磁钢2，所述定子固定于所述电机基座5；铁芯包括两个软磁铁片9和至少一层铁片10，至少一层所述铁片10设置于所述两个软磁铁片9之间，两个软磁铁片9与至少一层所述铁片10迭装，两个所述软磁铁片9的长度方向的两端分别设置有折边6，所述折边6为软磁铁片9的端面边缘沿厚度方向向外折起形成。

两个软磁铁片9与铁片10迭装，两个软磁铁片9的两端分别设置有折边6，所述折边6为软磁铁片9的端面边缘沿厚度方向向外侧折起形成。

实施例3

其与实施例1的区别在于：

一种具有径向磁场的薄型永磁同步电机，包括转子磁轭1、转子磁钢2、电机基座5和定子，所述定子设置于转子磁轭1内，所述转子磁轭1固定于电机基座5，所述转子磁轭1内设置有转子磁钢2，所述定子固定于所述电机基座5；所述铁芯包括软磁铁片9和铁片10，所述软磁铁片9与所述至少一片铁片10叠装，所述软磁铁片9的长度方向的至少一端设置有折边6，所述折边6为软磁铁片9的端面边缘沿厚度方向向远离铁片10一方折起形成，

如图13所示，该实施例的软磁铁片9的长度方向的两端都设置有折边6，一端设置的折边6面向转子磁钢2，另一端设置有折边6，与电机基座5固定连接。

上述的定子结构，也可以演变为其他的形式以配合不同的薄型电机结构。

本实用新型还可以设置为

两个软磁铁片9的径向长度方向的两端中至少一个端部分别设置有折边6。

两个软磁铁片9的径向长度方向的两端部分别设置有折边6。

实施例4

其与实施例1的区别在于：

一种具有径向磁场的薄型永磁同步电机，包括转子磁轭1、转子磁钢2、电机基座5和定子，所述定子设置于转子磁轭1内，所述转子磁轭1固定于电机基座5，所述转子磁轭1内设置有转子磁钢2，所述定子固定于所述电机基座5；所述铁芯包括两个软磁铁片9叠装，两个所述软磁铁片9的长度方向的两端分别设置有折边6，所述折边6为软磁铁片9的端面边缘沿厚度方向向外侧折起形成。

如图14所示，两个软磁铁片9的两端分别设置有折边6，所述折边6为软磁铁片9的端面边缘沿厚度方向向外侧折起形成

本实用新型所公开的电机结构，适用于单相、三相和其他相数的电机。尽管图中所介绍的电机为外转子电机，但这种铁芯3结构很容易演变成内转子的结构。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种用于薄型永磁同步电机的定子，其特征在于：定子包括铁芯和绕设于铁芯的绕组，所述铁芯包括定子芯片，所述定子芯片包括两个软磁铁片和至少一层铁片，至少一层所述铁片设置于所述两个软磁铁片之间，两个软磁铁片与至少一层所述铁片迭装，至少一个所述软磁铁片中的径向长度方向的至少一端面设置有折边，所述折边为软磁铁片的端面边缘沿厚度方向向外折起形成。

2.根据权利要求1所述的用于薄型永磁同步电机的定子，其特征在于：所述两个软磁铁片的径向长度方向的两端中至少一个端部分别设置有折边。

3.根据权利要求1所述的用于薄型永磁同步电机的定子，其特征在于：所述两个软磁铁片的径向长度方向的两端部分别设置有折边。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于薄型永磁同步电机的定子，其特征在于：所述折边与所述软磁铁片的长度方向垂直设置。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于薄型永磁同步电机的定子，其特征在于：所述折边的高度是绕组的端部的厚度的0.1倍～1.5倍。

6.根据权利要求1所述的一种用于薄型永磁同步电机的定子，其特征在于：所述软磁铁片的折边经冲压成型。

7.一种具有径向磁场的薄型永磁同步电机，其特征在于：包括转子磁轭、转子磁钢、电机基座和如权利要求1至6任意一项所述的定子，所述转子磁轭固定于电机基座，所述转子磁轭内设置有转子磁钢，所述定子的一端固定于所述电机基座，所述定子的另一端设置于所述转子磁轭内。

8.根据权利要求7所述的具有径向磁场的薄型永磁同步电机，其特征在于：所述设置于定子芯片一端的折边面向所述转子磁钢，设置于定子芯片另一端的折边与所述电机基座固定连接。