CN202120753986.5一种硅钢卷、定子、转子铁芯、转子和盘式电机

权利要求

1.一种硅钢卷，其特征在于，所述硅钢卷由多条硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构，每条硅钢条均构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中，距离最近的两层硅钢层之间具有一层或多层其他硅钢条构成的硅钢层。

2.一种硅钢卷，其特征在于，包括第一硅钢条和第二硅钢条，所述第一硅钢条和第二硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构的，第一硅钢条和第二硅钢条分别构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中距离最近的两层硅钢层之间具有另一条硅钢条构成的硅钢层。

3.一种有轭盘式电机的定子，其特征在于，所述定子包括如权利要求1或2所述的硅钢卷。

4.一种有轭盘式电机，其特征在于，所述有轭盘式电机包括如权利要求3所述的定子。

5.一种转子铁芯，其特征在于，所述转子铁芯包括由多条硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构的硅钢卷，每条硅钢条均构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中，距离最近的两层硅钢层之间具有一层或多层其他硅钢条构成的硅钢层。

6.一种转子铁芯，其特征在于，所述转子铁芯包括第一硅钢条和第二硅钢条，所述第一硅钢条和第二硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构的硅钢卷，第一硅钢条和第二硅钢条分别构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中距离最近的两层硅钢层之间具有另一条硅钢条构成的硅钢层。

7.一种转子，其特征在于，所述转子包括如权利要求5或6所述的转子铁芯。

8.一种盘式电机，其特征在于，所述盘式电机包括如权利要求7所述的转子。

说明书

一种硅钢卷、定子、转子铁芯、转子和盘式电机

技术领域

本实用新型属于盘式电机技术领域，具体涉及一种硅钢卷、定子、转子铁芯、转子和盘式电机。

背景技术

盘式永磁电机的转子多为表贴式磁钢结构，磁钢以粘接、机械紧固或其他方式固定导磁铁芯上。目前，市场上常用的导磁结构有两种：磁粉烧结铁芯和硅钢条缠绕铁芯。

磁粉烧结铁芯由磁粉烧结块拼接成环或磁粉烧结的整环组成。与硅钢卷铁芯相比，其磁阻较大，导磁性能差，铁芯损耗大，影响电机性能和效率。

参照图1，现有技术中，硅钢条缠绕的铁芯是将一根较长的硅钢条Si缠绕成一个整环结构。参照图2，由于硅钢卷仅由单条硅钢条缠绕而成，在硅钢卷的径向界面上，相邻层都是相连的，而硅钢条的剪切面为裸露硅钢且存在毛刺，在缠绕时，层与层之间受到挤压，毛刺的存在极易产生连电短路点S，从而形成闭合导电回路，造成层与层间大面积的连电短路现象，电机运行时，这些闭合导电回路就在硅钢卷层间产生了额外的涡流损耗并导致过热，降低电机的效率和运行的可靠性，这是硅钢条缠绕铁芯的重大缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种硅钢卷、转子铁芯、定子、转子和盘式电机。

发明人发现：在盘式电机中，无论是转子铁芯，还是定子，硅钢卷铁芯的损耗分为两部分：硅钢卷铁芯的片内铁耗和硅钢卷铁芯的层间涡流损耗。硅钢卷铁芯的片内铁耗是无法避免的正常损耗。硅钢卷铁芯的层间涡流损耗，是由于工艺或制作过程中的失误导致的额外损耗，这种层间涡流损耗因硅钢卷铁芯相邻层或多层间形成闭合导电回路而存在。硅钢卷铁芯在分剪(由宽条硅钢卷，通过纵剪机设备，滚切成窄条硅钢卷)和卷绕过程中，由于硅钢卷变形导致层间裸铁接触，以及裸铁位置的毛刺相连，这些连电短路点会产生闭合导电回路。

由此，发明人认为：通过使硅钢条剪切面上的毛刺即使接触也无法形成闭合导电回路，或者，即使形成闭合导电回路，通过使回路电阻增大，也能够大大降低乃至避免出现层间涡流损耗。

发明人还发现：若采用单条硅钢卷缠绕成铁芯，则铁芯上任何一个连电短路点，都会在硅钢卷铁芯的层间形成闭合导电回路，产生额外的层间涡流损耗，并且，其回路长度为一圈周长，回路电阻较小，层间涡流损耗大。

有鉴于此，一方面，本实用新型实施例的硅钢卷铁芯由多条硅钢条缠绕，则任何一层硅钢条与其相邻层都不属于同一条硅钢条，当硅钢卷铁芯上有两处连电短路点时，也会有很大概率(连电点不在相同的两条)不会形成闭合导电回路。即使相邻的两条硅钢条上有两处连电短路，两处连电短路点大概率会相隔多圈的长度，连电短路的两条硅钢条要经过较长的路径才能形成闭合导电回路，大大增加了回路电阻，也就降低了额外的层间涡流损耗。另一方面，本实用新型实施例在硅钢卷缠绕成硅钢卷铁芯后，对硅钢卷铁芯进行发黑处理，使硅钢卷铁芯的裸铁点和毛刺点表面绝缘，增强其层间绝缘性能，极大地降低了连电短路点的数量，从而极大程度地降低了硅钢卷铁芯层间形成闭合导电回路的概率，降低了铁芯层间的涡流损耗，该铁芯用于电机时，提高了电机效率。

根据本实用新型的第一个方面，本实用新型实施例提出一种硅钢卷，所述硅钢卷由多条硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构，每条硅钢条均构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中，距离最近的两层硅钢层之间具有一层或多层其他硅钢条构成的硅钢层。

根据本实用新型的第二个方面，本实用新型实施例提出一种硅钢卷，包括第一硅钢条和第二硅钢条，所述第一硅钢条和第二硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构的，第一硅钢条和第二硅钢条分别构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中距离最近的两层硅钢层之间具有另一条硅钢条构成的硅钢层。

根据本实用新型的第三个方面，本实用新型实施例提出一种有轭盘式电机的定子，所述定子包括上述硅钢卷中的任一个。

根据本实用新型的第四个方面，本实用新型实施例提出一种有轭盘式电机，所述有轭盘式电机包括上述定子。

根据本实用新型的第五个方面，本实用新型实施例提出一种转子铁芯，所述转子铁芯包括由多条硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构的硅钢卷，每条硅钢条均构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中，距离最近的两层硅钢层之间具有一层或多层其他硅钢条构成的硅钢层。

根据本实用新型的第六个方面，本实用新型实施例提出一种转子铁芯，所述转子铁芯包括第一硅钢条和第二硅钢条，所述第一硅钢条和第二硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构的硅钢卷，第一硅钢条和第二硅钢条分别构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中距离最近的两层硅钢层之间具有另一条硅钢条构成的硅钢层。

根据本实用新型的第七个方面，本实用新型实施例提出一种转子，所述转子包括上述转子铁芯中的任一个。

根据本实用新型的第八个方面，本实用新型实施例提出一种盘式电机，所述盘式电机包括上述转子。

本实用新型实施例的有益效果：本实用新型实施例提出的硅钢卷用作转子铁芯或定子时，降低了层间涡流损耗，且制造工艺简单，不增加额外成本；采用该转子铁芯或定子的盘式永磁电机效率更高，运行更加可靠。

附图说明

图1是现有技术中单条硅钢条缠绕形成的转子铁芯的结构示意图。

图2是现有技术中单条硅钢条缠绕形成的转子铁芯存在一个连电短路点S时的径向截面示意图，即图1中矩形框所示的截面，可见，在相邻层有一个连电短路点S时，由于相邻层之间是相连的，在相邻层间即可形成闭合回路，进而在相邻层间产生反电势和电流，由此产生额外的层间涡流损耗。

图3是本实用新型实施例提出的一种转子铁芯结构的正视图，该转子铁芯由五条硅钢条Si1、Si2、Si3、Si4和Si5缠绕而成。

图4是本实用新型实施例提出的一种转子铁芯结构的斜视图，该转子铁芯由五条硅钢条Si1、Si2、Si3、Si4和Si5缠绕而成。

图5是本实用新型实施例提出的一种转子铁芯结构的正视图，其中Sa、Sb和Sc点为连电短路点，Sd和Se处发生大面积连电现象。

图6是本实用新型实施例的多条硅钢条缠绕而成的转子铁芯的径向截面示意图，S1、S2为连电短路点。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

根据本实用新型的第一个方面，本实用新型实施例提出了一种硅钢卷，所述硅钢卷由多条硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构，每条硅钢条均构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中，距离最近的两层硅钢层之间具有一层或多层其他硅钢条构成的硅钢层。

本实用新型实施例还提出一种硅钢卷，包括第一硅钢条和第二硅钢条，所述第一硅钢条和第二硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构的，第一硅钢条和第二硅钢条分别构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中距离最近的两层硅钢层之间具有另一条硅钢条构成的硅钢层。显然，本领域技术人员能够理解，本实施例的硅钢卷不限于第一硅钢条和第二硅钢条两条硅钢条卷绕构成，还可以由更多硅钢条卷绕构成。

所述硅钢卷，在一个实施方式中，能够用于制造盘式永磁电机的转子铁芯，在另一个实施方式中，能够用于制造有轭盘式电机的定子。

本实用新型实施例提出了一种转子铁芯，所述转子铁芯例如能够用于盘式永磁电机，所述转子铁芯包括由多条硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构的硅钢卷，每条硅钢条均构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中，距离最近的两层硅钢层之间具有一层或多层其他硅钢条构成的硅钢层。

本实用新型实施例还提出一种转子铁芯，所述转子铁芯例如能够用于盘式永磁电机，所述转子铁芯包括第一硅钢条和第二硅钢条，所述第一硅钢条和第二硅钢条卷绕形成具有多层硅钢层结构的硅钢卷，第一硅钢条和第二硅钢条分别构成多层硅钢层，每条硅钢条所构成的多层硅钢层中距离最近的两层硅钢层之间具有另一条硅钢条构成的硅钢层。显然，本领域技术人员能够理解，本实施例的转子铁芯不限于第一硅钢条和第二硅钢条两条硅钢条卷绕构成，还可以由更多硅钢条卷绕构成。

参照图3、图4，在一个实施方式中，转子铁芯由五条硅钢条Si1、Si2、Si3、Si4和Si5缠绕而成，五条硅钢条的缠绕起始端在圆周方向上间隔一定角度，依次叠加，卷绕形成具有多层硅钢层结构的硅钢卷，每一条硅钢条都分别构成多个硅钢层，但相邻的两层硅钢层由不同的硅钢条构成。

本实用新型实施例还提出一种有轭盘式电机的定子，所述定子包括上述硅钢卷之一。

本实用新型实施例还提出一种转子，所述转子包括上述转子铁芯之一。

本实用新型实施例还提出一种盘式电机，所述盘式电机包括上述转子。

本实用新型实施例还提出一种硅钢卷的制造方法，参照图3、图4，该制造方法能够用于制造前述转子铁芯，包括如下步骤：

S1、转动硅钢卷缠绕设备的缠绕芯轴，在缠绕芯轴的定位槽上依次装夹第一硅钢条Si1、第二硅钢条Si2、第三硅钢条Si3、第四硅钢条Si4和第五硅钢条Si5。

S2、匀速转动所述缠绕芯轴，缠绕硅钢条，获得预设尺寸的硅钢卷。

该硅钢卷由第一硅钢条Si1、第二硅钢条Si2、第三硅钢条Si3、第四硅钢条Si4和第五硅钢条Si5等五条硅钢条缠绕而成。

上述制造方法制造的硅钢卷，在一个实施方式中，能够用于制造盘式永磁电机的转子铁芯，在另一个实施方式中，能够用于制造有轭盘式电机的定子。

下面结合图5、图6对本实用新型实施例的技术效果进行说明。

根据本实用新型实施例的转子铁芯，硅钢条之间相互绝缘时，涡流损耗仅在每一硅钢条片内产生。参照图5，假设在多条硅钢条的起始端附近与其相邻硅钢层的相应位置都有一处连电短路点，如图中的Sa、Sb和Sc点，其中Sa点是第一硅钢条Si1和第二硅钢条Si2的一个连电短路点，Sb点是第二硅钢条Si2和第三硅钢条Si3的一个连电短路点，Sc点是第三硅钢条Si3和第四硅钢条Si4的一个连电短路点，由于Sa、Sb和Sc点属于不同硅钢条的连电短路点，无法形成闭合导电回路，不会产生层间涡流损耗。假设该硅钢卷铁芯还在Sd处和Se处发生大面积连电现象，然而，由于Sd处和Se处发生连电短路的每条硅钢条都要经过较长的路径才能形成闭合导电回路，这些较长的闭合导电回路增加了回路的电阻，从而大幅降低了涡流损耗。即，由多条硅钢条卷绕成卷时，两条相邻的硅钢条之间需要两点短路才能形成闭环回路，这使得闭环回路距离较长，电阻较大，导致的层间涡流较小。同理，参照图6，由于相邻硅钢层由不同硅钢条构成，相邻层不相连，在每层内部具有感应反电势(如图中每层硅钢条内矩形框所示)，假设相邻层仅存在一个连电短路点S1，则相邻层之间无法形成闭合回路，不会产生层间涡流损耗，假设硅钢卷还存在另一个连电短路点S2，则两个连电短路点之间形成闭合回路，会在该闭合回路内产生反电势和电流，进而产生层间涡流损耗。由于回路的面积一定，反电势一定，而回路的路径大概率地要经过多层硅钢条才会形成，回路电阻较大，回路内产生的涡流损耗将很小。

涡流损耗测试实验

样品1：单条硅钢条缠绕的硅钢卷铁芯。

样品2：五条硅钢条缠绕的硅钢卷铁芯。

以上硅钢卷铁芯的样品尺寸为：

通过铁芯损耗检测设备在相同的测试条件下，对样品1和样品2分别进行损耗测试。测试结果为，样品1的损耗值为132W，样品2的损耗值为45W。

由此可见，样品2的硅钢卷铁芯的损耗值为样品1损耗值的34％，采用本实用新型缠绕方法制造的硅钢卷铁芯能够显著降低损耗值。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。