CN202110656603.7一种混合硅钢定子结构以及与其配套使用的转子结构及具有该结构的永磁电机

权利要求

1.一种混合硅钢定子结构，其特征在于，包括：

定子，由多个第一硅钢片(1)叠压构成；

多个线圈绕组(2)，均匀设置在定子的内壁上；

所述第一硅钢片(1)包括：多个连接块(4)与多个连接臂(5)，连接块(4)与连接臂(5)交替排列构成硅钢环片，连接块(4)采用无取向硅钢且与两侧的连接臂(5)通过拼合结构连接，连接臂(5)采用取向硅钢；多个定子齿(6)，呈放射状均匀设置在硅钢环片的内侧，所述定子齿(6)与连接块(4)也通过拼合结构连接，定子齿(6)采用取向硅钢。

2.根据权利要求1所述的一种混合硅钢定子结构，其特征在于，所述拼合结构包括对称设置在连接臂(5)两端的多个拼接扣(21)，定子齿(6)靠近连接块(4)的一端也设有多个拼接扣(21)，连接块(4)靠近连接臂(5)以及定子齿(6)的侧边开设有多个连接槽(22)，拼接扣(21)嵌入连接槽(22)的内部配合连接。

3.根据权利要求1所述的一种混合硅钢定子结构，其特征在于，所述连接臂(5)两端的定子齿(4)之间构成多个槽缝结构(51)，线圈绕组(2)绕制相邻的两个槽缝结构(51)上或者间隔多个定子齿(4)的两个槽缝结构上。

4.与权利要求1-3任一一项所述混合硅钢定子结构配套使用的转子结构，其特征在于，包括转子，转子穿设在定子的内部且与其同轴，所述转子由多个第二硅钢片(3)叠压构成，第二硅钢片(3)采用无取向硅钢。

5.根据权利要求4所述的一种与该混合硅钢定子结构配套使用的转子结构，其特征在于，所述转子的端面上以其中轴线为中心环绕开设有多个竖直设置的V型通槽(31)，每个V型通槽(31)的尖端均指向转子的中轴线，V型通槽(31)上穿设有V型永磁体(32)且与转子的两端平齐，V型永磁体(32)嵌入V型通槽(31)的内部配合连接，第二硅钢片(3)位于V型通槽(31)的开口一侧分别设有多个极靴组件。

6.根据权利要求5所述的一种与该混合硅钢定子结构配套使用的转子结构，其特征在于，所述极靴组件包括对称开设在V型通槽(31)开口斜边上的两个通槽(41)，通槽(41)上分别设有第三硅钢片(42)且与其配合连接，第三硅钢片(42)采用取向硅钢且沿V型通槽(31)开口斜边的垂直方向轧制。

7.一种永磁电机，其特征在于，包括权利要求1-6任一一项所述的混合硅钢定子结构及与其配套的转子结构。

8.根据权利要求7所述的一种永磁电机，其特征在于，还包括开设在转子中轴线上的的通孔(61)，通孔(61)上穿设有转轴(62)且与其配合连接，硅钢定子的外侧套设有电机外壳(63)，电机外壳(63)的两端分别设有两个电机盖(64)，电机盖(64)与电机外壳(63)配合连接，转轴(62)的两端分别穿过电机盖(64)且通过轴承与其配合连接。

说明书

一种混合硅钢定子结构以及与其配套使用的转子结构及具有该结构的永磁电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种混合硅钢定子结构以及与其配套使用的转子结构及具有该结构的永磁电机。

背景技术

永磁电机具有功率密度高、效率高、转矩密度高等优势，因而被广泛应用在航空、航天领域。硅钢片是电机定转子的主要支撑组件以及导磁组件，直接影响电机的性能；现有常见硅钢片按导磁方向分为两类：1、无取向硅钢，其各方向的导磁性能基本一致；2、取向硅钢，沿硅钢轧制方向导磁性能最优，其他方向导磁性能较差。由于电机内部的磁方向是不固定的，采用取向硅钢制备的硅钢片导磁不稳定且性能较差；现有电机为了保证导磁稳定其硅钢片都采用无取向硅钢，但其导磁性能提升较差，导致电机的性能无法满足行业发展的需求；因此，现急需一种高性能的混合硅钢定转子结构以及具有该结构的永磁电机。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种混合硅钢定子结构以及与其配套使用的转子结构及具有该结构的永磁电机，以便解决现有技术中的不足。

本发明的技术方案是：

一种混合硅钢定子结构，包括：

定子，由多个第一硅钢片叠压构成；

多个线圈绕组，均匀设置在定子的内壁上；

所述第一硅钢片包括：多个连接块与多个连接臂，连接块与连接臂交替排列构成硅钢环片，连接块采用无取向硅钢且与两侧的连接臂通过拼合结构连接，连接臂采用取向硅钢；多个定子齿，呈放射状均匀设置在硅钢环片的内侧，所述定子齿与连接块也通过拼合结构连接，定子齿采用取向硅钢。

优选的，所述拼合结构包括对称设置在连接臂两端的多个拼接扣，定子齿靠近连接块的一端也设有多个拼接扣，连接块靠近连接臂以及定子齿的侧边开设有多个连接槽，拼接扣嵌入连接槽的内部配合连接。

优选的，所述连接臂两端的定子齿之间构成多个槽缝结构，线圈绕组绕制相邻的两个槽缝结构上或者间隔多个定子齿的两个槽缝结构上。

一种与混合硅钢定子结构配套使用的转子结构，包括转子，转子穿设在定子的内部且与其同轴，所述转子由多个第二硅钢片叠压构成，第二硅钢片采用无取向硅钢。

优选的，所述转子的端面上以其中轴线为中心环绕开设有多个竖直设置的V型通槽，每个V型通槽的尖端均指向转子的中轴线，V型通槽上穿设有V型永磁体且与转子的两端平齐，V型永磁体嵌入V型通槽的内部配合连接，第二硅钢片位于V型通槽的开口一侧分别设有多个极靴组件。

优选的，所述极靴组件包括对称开设在V型通槽开口斜边上的两个通槽，通槽上分别设有第三硅钢片且与其配合连接，第三硅钢片采用取向硅钢且沿V型通槽开口斜边的垂直方向轧制。

一种永磁电机，包括所述的混合硅钢定子结构及与其配套的转子结构。

优选的，还包括开设在转子中轴线上的的通孔，通孔上穿设有转轴且与其配合连接，硅钢定子的外侧套设有电机外壳，电机外壳的两端分别设有两个电机盖，电机盖与电机外壳配合连接，转轴的两端分别穿过电机盖且通过轴承与其配合连接。

与现有技术相比，本发明提供的一种混合硅钢定子结构以及与其配套使用的转子结构及具有该结构的永磁电机，通过取向硅钢、无取向硅钢混合组成的定子、转子，能够有效提导磁性能，能够在同等输入情况下，提高电机的输出效率；通过取向硅钢高导磁性，一方面提升磁负荷，另一方面增加交直轴电感的差异，获得更大的磁阻转矩，以提升电机的性能，与选取的非取向硅钢配合使用，保证磁场在定转子上稳定运行；通过模块化的定子齿、连接块以及连接臂将定子硅钢片划分为磁性方向规则区域以及无规则区域，根据磁场分布规律，不同区域选择不同的磁通材料，取向硅钢以及无取向硅钢材料配合使用，进一步提高定转子之间的导磁性能；通过多个对应设置的V型永磁体以及极靴组件，能够与定子上的硅钢模块配合使用，进一步提升电机性能；径向极靴采用无取向硅钢，为直轴磁路提供路径，由于切向极靴采用取向硅钢为交轴磁路提供路径，交轴磁路的磁阻降低，交轴电感增加，交直轴电感差异变大，磁阻转矩增加，电机性能提升；本发明的混合硅钢定转子结构能够稳定提升磁性能，增加电机的输出能力，实用性强，值得推广。

附图说明

图1是本发明的混合硅钢定转子结构示意图；

图2是本发明的混合硅钢定转子磁力分布图；

图3是本发明的定子齿结构示意图；

图4是本发明的连接块结构示意图；

图5是本发明的连接臂结构示意图；

图6是混合内硅钢片的局部放大示意图；

图7是混合内硅钢片上的直轴磁路示意图；

图8是混合内硅钢片上的交轴磁路示意图；

图9是本发明的永磁电机内部结构示意图。

附图标记说明：

1-第一硅钢片，2-线圈绕组，3-第二硅钢片，4-连接块，5-连接臂，6-定子齿，21-拼接扣，22-连接槽，31-V型通槽，32-V型永磁体，41-通槽，42-第三硅钢片，51-槽缝结构，61-通孔，62-转轴，63-电机外壳，64-电机盖。

具体实施方式

本发明提供了一种混合硅钢定子结构以及与其配套使用的转子结构及具有该结构的永磁电机，下面结合图1到图9的结构示意图，对本发明进行说明。

实施例1

如图1所示，一种混合硅钢定子结构，包括：定子，由多个第一硅钢片1叠压构成；多个线圈绕组2，均匀设置在定子的内壁上；

所述第一硅钢片1包括：多个连接块4与多个连接臂5，连接块4与连接臂5交替排列构成硅钢环片，连接块4采用无取向硅钢且与两侧的连接臂5通过拼合结构连接，连接臂5采用取向硅钢且沿硅钢环片的圆周方向轧制；多个定子齿6，呈放射状均匀设置在硅钢环片的内侧，所述定子齿6与连接块4也通过拼合结构连接，定子齿6采用取向硅钢且沿硅钢环片的径向方向轧制。通过取向硅钢、无取向硅钢混合组成的定子、转子，能够有效提导磁性能，提高电机的输出能力；通过模块化的定子齿、连接块以及连接臂将定子硅钢片划分为磁性方向规则区域以及无规则区域，与取向硅钢以及无取向硅钢材料配合使用；根据磁场分布规律，不同区域选择不同的磁通材料；通过取向硅钢高导磁性，一方面提升磁负荷，另一方增加交直轴电感的差异，获得更大的磁阻转矩，以提升电机的性能，与选取的非取向硅钢配合使用，保证磁场在定转子上稳定运行；

如图3所示，定子齿的磁场基本平行与齿径向中心线，齿上可以不考虑其他方向的磁场，最大限度提升磁强度。此外，磁场经过定子齿后，沿定子齿的中心线向两边偏移，即越靠近齿中心线，磁场越小。定子齿和连接块交界面处，由于材料属性不同，交界面处磁场法向分量连续。因此，齿块连接处截面为矩形，以保证磁场法向分量连续。同时矩形中心处磁场偏弱，考虑到机械连接，中心处设计成圆形拼接扣。

如图4所示，连接块采用无取向硅钢，利用无取向硅钢导磁的一致性，连接通过定子齿进入连接块的磁场，建立磁通路径。定子齿对应的连接块处磁场由径向变成切向，该位置的磁场方向并不是单一方向，适合用无取向硅钢。由于定子齿对应的连接块与其连接面处磁场沿径向方向，而与连接臂对应的连接块连接面处磁场沿切向方向，利用不同材料交界面处磁场法向分量的连续性，设计连接块的形状。如图4所示，定子齿对应的连接块与其连接面为矩形，中心线处为拼接槽。定子齿对应的连接块与连接臂对应的轭块连接面边界线沿径向，同时两侧各有两个兼顾机械强度的拼接槽。

如图5所示，连接臂采用取向硅钢，利用取向硅钢高导磁性，提升电机性能。连接臂处磁场沿切向，方向单一，适合用取向硅钢，且轧制方向沿切向方向。考虑到交界面处磁场法向分量连续，连接臂的连接面边界线沿径向，同时两侧各有两个兼顾机械强度的拼接槽。

优选的，所述连接臂5两端的定子齿4之间构成多个槽缝结构51，线圈绕组2绕制相邻的两个槽缝结构51上或者间隔多个定子齿4的两个槽缝结构上。

一种与混合硅钢定子结构配套使用的转子结构，包括转子，转子穿设在定子的内部且与其同轴，所述转子由多个第二硅钢片3叠压构成，第二硅钢片3采用无取向硅钢。通过与该合硅钢定子结构配合使用的转子结构，其采用无取向硅钢能够保证定转子磁路的稳定。

实施例2

为了进一步提高定子的导磁稳定性，通过拼合结构不仅方便模块进行拼装，而且有利于导磁的流畅性；

优选的，所述拼合结构包括对称设置在连接臂5两端的多个拼接扣21，定子齿6靠近连接块4的一端也设有多个拼接扣21，连接块4靠近连接臂5以及定子齿6的侧边开设有多个连接槽22，拼接扣21嵌入连接槽22的内部配合连接。

实施例3

为了进一步转子的磁强度，通过设置多个V型永磁体与极靴组件配合，通过切向极靴块使得交直轴电感差异变大，磁阻转矩增加，电机性能提升；

如图6所示，优选的，所述转子的端面上以其中轴线为中心环绕开设有多个竖直设置的V型通槽31，每个V型通槽31的尖端均指向转子的中轴线，V型通槽31上穿设有V型永磁体32且与转子的两端平齐，V型永磁体32嵌入V型通槽31的内部配合连接，第二硅钢片3位于V型通槽31的开口一侧分别设有多个极靴组件。

优选的，所述极靴组件包括对称开设在V型通槽31开口斜边上的两个通槽41，通槽41上分别设有第三硅钢片42且与其配合连接，第三硅钢片42采用取向硅钢且沿V型通槽31开口斜边的垂直方向轧制。

硅钢转子的极靴分成切向极靴和径向极靴两部分。切向极靴与V型永磁体相邻设置，材料为取向硅钢，轧制方向与V型通槽31开口斜边的垂直方向平行。如图8所示，切向极靴为交轴磁路提供路径；由于取向硅钢的导磁性强，交轴磁路的磁阻降低，交轴电感增加。如图7所示，径向极靴采用无取向硅钢，为直轴磁路提供路径。交直轴电感差异变大，磁阻转矩增加，电机性能提升。

实施例4

一种永磁电机，包括所述的混合硅钢定子结构及与其配套的转子结构。

优选的，还包括开设在转子中轴线上的的通孔61，通孔61上穿设有转轴62且与其配合连接，硅钢定子的外侧套设有电机外壳63，电机外壳63的两端分别设有两个电机盖64，电机盖64与电机外壳63配合连接，转轴62的两端分别穿过电机盖64且通过轴承与其配合连接。

通过混合硅钢定子结构及与其配套的转子结构组成的永磁电机，能够通过取向硅钢、无取向硅钢混合组成的定子，能够有效提导磁性能；稳定提升定转子上的磁性能，增加永磁电机的输出能力。

本发明提供的一种混合硅钢定子结构以及与其配套使用的转子结构及具有该结构的永磁电机，通过取向硅钢、无取向硅钢混合组成的定子、转子，能够有效提导磁性能，能够在同等输入情况下，提高电机的输出效率；通过取向硅钢高导磁性，一方面提升磁负荷，另一方面增加交直轴电感的差异，获得更大的磁阻转矩，以提升电机的性能，与选取的非取向硅钢配合使用，保证磁场在定转子上稳定运行；通过模块化的定子齿、连接块以及连接臂将定子硅钢片划分为磁性方向规则区域以及无规则区域，根据磁场分布规律，不同区域选择不同的磁通材料，取向硅钢以及无取向硅钢材料配合使用，进一步提高定转子之间的导磁性能；通过多个对应设置的V型永磁体以及极靴组件，能够与定子上的硅钢模块配合使用，进一步提升电机性能；径向极靴采用无取向硅钢，为直轴磁路提供路径，由于切向极靴采用取向硅钢为交轴磁路提供路径，交轴磁路的磁阻降低，交轴电感增加，交直轴电感差异变大，磁阻转矩增加，电机性能提升；本发明的混合硅钢定转子结构能够稳定提升磁性能，增加电机的输出能力，实用性强，值得推广。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。