(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921915035.2
(22)申请日 2019.11.07
(73)专利权人 南京埃斯顿自动化股份有限公司
地址 211100 江苏省南京市江宁区江宁经
济开发区将军大道155号
(72)发明人 王东 钱巍
(74)专利代理机构 南京天翼专利代理有限责任
公司 32112
代理人 王秀娟
(51)Int.Cl.
H02K 1/14(2006.01)
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型公开了一种齿轭分离式永磁电
机定子铁芯及永磁电机，用以解决现有齿轭分离
式闭口槽电机槽满率不高，必须采用特制绝缘骨
刘招华架导致电机制造成本高和电机制作效率低等问
组成的定子轭部和一体式结构的定子齿部；所述
定子齿部包括定子齿和齿靴，相邻两定子齿通过
齿靴肩部相连，相邻两定子齿及齿靴之间形成槽
口闭合的定子槽；所述定子轭部模块上有设有凸
齿，定子齿的顶面设有凹槽，所述定子轭部与一
体式结构的定子齿部通过所述凸齿及凹槽嵌合
连接。权利要求书1页 说明书5页 附图7页CN 210669650 U 2020.06.02
C N 210669650
U
1.一种齿轭分离式永磁电机定子铁芯，其特征在于，包括由若干定子轭部模块组成的定子轭部和一体式结构的定子齿部；所述定子齿部包括定子齿和齿靴，相邻两定子齿通过齿靴肩部相连，相邻两定子齿及齿靴之间形成槽口闭合的定子槽；所述定子轭部模块上有设有凸齿，定子齿的顶面设有凹槽，所述定子轭部与一体式结构的定子齿部通过所述凸齿及凹槽嵌合连接。
2.如权利要求1所述的齿轭分离式永磁电机定子铁芯，其特征在于，当k＝1时，所述定子轭部由n个轭部模块组成；其中，n为电机齿数，k为电机定子轭部模块与槽距角对应的空间机械角比值，n与k之间满足n可以被k整除，且n≠k。
3.如权利要求1所述的齿轭分离式永磁电机定子铁芯，其特征在于，当k>1时，所述定子轭部由n/k个轭部模块组成，每个轭部模块包括k个结构相同的模块单元；其中，n为电机齿数，k为电机定子轭部模块与槽距角对应的空间机械角比值，n与k之间满足n可以被k整除，且n≠k。
4.如权利要求2所述的齿轭分离式永磁电机定子铁芯，其特征在于，所述定子轭部模块的中心部设有凸齿，所述定子轭部模块关于定子槽中心线对称，相邻两定子轭部模块的贴合处为定子槽中心线。
5.如权利要求2所述的齿轭分离式永磁电机定子铁芯，其特征在于，所述定子轭部模块的两端部分别设
有半个凸齿，所述定子轭部模块关于定子齿中心线对称，相邻定子轭部模块的贴合处为定子齿中心线，两半个凸齿组成一个凸齿。
6.如权利要求3所述的齿轭分离式永磁电机定子铁芯，其特征在于，所述模块单元的中心部设有凸齿，所述模块单元关于定子齿中心线对称，相邻两定子轭部模块的贴合处为定子槽中心线。
7.如权利要求3所述的齿轭分离式永磁电机定子铁芯，其特征在于，所述模块单元的两端部分别设有半个凸齿，两半个凸齿组成一个凸齿，所述模块单元关于定子槽中心线对称，相邻两定子轭部模块的贴合处为定子齿中心线。
8.一种径向永磁电机，其特征在于，设有如权利要求1～7任意一项所述的齿靴分离式永磁电机定子铁芯，所述定子铁芯由定子轭部模块径向环形排列组成的定子轭部与一体式结构的定子齿部径向嵌合连接组成。
9.一种轴向永磁电机，其特征在于，设有如权利要求1～7任意一项所述的齿靴分离式永磁电机定子铁芯，所述定子铁芯由定子轭部模块轴向环形排列组成的定子轭部与一体式结构的定子齿部轴向嵌合连接组成。
10.一种平面永磁电机，其特征在于，设有如权利要求1～7任意一项所述的齿靴分离式永磁电机定子铁
芯，所述定子铁芯由定子轭部模块线性排列组成的直线形定子轭部与一体式结构的直线形定子齿部嵌合连接组成。
权 利 要 求 书1/1页CN 210669650 U
齿轭分离式永磁电机定子铁芯及永磁电机
技术领域
[0001]本发明实用新型涉及永磁伺服电机技术领域，具体涉及一种齿轭分离式永磁电机定子铁芯及永磁电机。
背景技术
[0002]由于永磁电机具有较高功率密度，现已广泛应用于伺服领域。然而，由于磁钢和齿槽的相互作用，影响电机转矩性能和控制精度，因而齿槽转矩一直是永磁电机设计时需要解决问题。现较为常用的方法主要是通过优化磁钢或者齿槽结构尺寸，以及斜槽斜极的方法。对于容量和体积较小的伺服电机，受限于电机的结构尺寸，可采用闭口槽的方法，来抑制电机的齿槽转矩，改善电机转矩输出性能和用户体验。根据当前制造业的自动化水平，传统定子铁心整体式闭口槽电机显然是不利于自动化和规模化生产，因此需要对电机的定子侧铁心进行特殊设计，使其不仅易于工艺实现和自动化大规模生
产，还能进一步提高电机的功率密度。
[0003]日本安川电机，作为全球知名伺服厂家，率先提出齿轭分离型闭口槽产品设计方案，并表现出卓越的电磁性能。如图1所示，定子铁心10包括定子轭部11和定子齿部12，定子轭部11和定子齿部12互为整体，定子齿部12的上部和定子轭部11贴合，即所谓的齿轭分离；定子齿部12和定子轭部11分别由冲床整体冲压制作，并且由相邻的齿构成的电枢槽对应的槽口均闭合。该方案可以有效削弱齿槽转矩，改善电机转矩的输出性能。但是该方案存在以下问题：1、工艺实现较为复杂，若采用手工组装，组装效率较低，若采用机器自动化操作，则电机制造成本显著上升；2、为了便于转子轭部铁心的嵌套，电机的槽满率不能做到很高，因而电机定子槽空间利用率较低；3、为了便于转子轭部铁心的嵌套，绕组13的绝缘骨架14只能采用特殊整体成型的骨架，不可采用其他类型的绝缘骨架，电机制造成本高。
[0004]此后，日本三洋电机也逐渐推出相似的齿轭分离型闭口槽设计方案的伺服电机产品。当前，依托国内现有的制造水平和加工工艺，发展和探索国产新型伺服电机设计方案，对于发展国产伺服产品和提高国产伺服产品竞争力具有重要意义。
实用新型内容
[0005]为了解决现有齿轭分离式闭口槽电机槽满率不高，必须采用特制绝缘骨架导致电机制造成本高
its序列的问题，本申请提供一种齿轭分离式永磁电机定子铁芯及永磁电机，通过采用模块化的定子轭部和一体式结构的定子齿部嵌合连接的技术方案，可实现较高的槽满率和功率密度。
[0006]本申请采用的技术方案是：
[0007]本申请提供一种齿轭分离式永磁电机定子铁芯，包括由若干定子轭部模块组成的定子轭部和一体式结构的定子齿部；所述定子齿部包括定子齿和齿靴，相邻两定子齿通过齿靴肩部相连，相邻两定子齿及齿靴之间形成槽口闭合的定子槽；所述定子轭部模块上有设有凸齿，定子齿的顶面设有凹槽，所述定子轭部与一体式结构的定子齿部通过所述凸齿
及凹槽嵌合连接。
[0008]进一步地，当k＝1时，当k＝1时，所述定子轭部由n个轭部模块组成；其中，n为电机齿数，k为电机定子轭部模块与槽距角对应的空间机械角比值，n与k之间满足n可以被k整除，且n≠k。
[0009]更进一步地，所述定子轭部模块的中心部设有凸齿，所述定子轭部模块关于定子槽中心线对称，相邻两定子轭部模块的贴合处为定子槽中心线。
[0010]更进一步地，所述定子轭部模块的两端部分别设有半个凸齿，所述定子轭部模块关于定子齿中心线对称，相邻定子轭部模块的贴合处为定子齿中心线，两半个凸齿组成一个凸齿。
[0011]进一步地，当k>1时，所述定子轭部由n/k个轭部模块组成，每个轭部模块包括k个结构相同的模块单元；其中，n为电机齿数，k为电机定子轭部模块与槽距角对应的空间机械角比值，n与k之间满足n可以被k整除，且n≠k。
[0012]更进一步地，所述模块单元的中心部设有凸齿，所述模块单元关于定子齿中心线对称，相邻两定子轭部模块的贴合处为定子槽中心线。
[0013]更进一步地，所述模块单元的两端部分别设有半个凸齿，两半个凸齿组成一个凸齿，所述模块单元关于定子槽中心线对称，相邻两定子轭部模块的贴合处为定子齿中心线。[0014]本申请提供一种径向永磁电机，设有上述齿靴分离式永磁电机定子铁芯，所述定子铁芯由定子轭部模块径向环形排列组成的定子轭部与一体式结构的定子齿部径向嵌合连接组成。
[0015]本申请提供一种轴向永磁电机，设有上述齿靴分离式永磁电机定子铁芯，所述定子铁芯由定子轭部模块轴向环形排列组成的定子轭部与一体式结构的定子齿部轴向嵌合连接组成。
贾鲁河[0016]本申请提供一种平面永磁电机，设有上述齿靴分离式永磁电机定子铁芯，所述定子铁芯由定子轭部模块线性排列组成的直线形定子轭部与一体式结构的直线形定子齿部嵌合连接组成。
[0017]本实用新型的有益效果：
[0018]1、与开口槽永磁电机相比，该拓扑方案的电机具有较小的齿槽转矩和转矩脉动，具有良好的转矩输出特性；
[0019]2、与整体式齿轭分离拓扑设计方案相比，该拓扑方案的电机在组装过程中通过施加一定压力，可使电枢绕线排线更加紧凑，槽空间利用率更高，电机的槽满率和功率密度可进一步提高。
[0020]3、与整体式齿轭分离拓扑设计方案相比，采用该拓扑方案的电机在组装过程中安装方便，效率高，可填补国内该领域技术空白。
附图说明
[0021]图1是示出现有安川齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。
[0022]图2是示出本申请第一实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。
[0023]图3是示出本申请第二实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意
图。
[0024]图4是示出本申请第三实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。
[0025]图5是示出本申请第四实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。齿槽转矩
dasein[0026]图6是示出本申请第五实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。
[0027]图7是示出本申请第六实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。
[0028]图8是示出本申请第七实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。
[0029]图9是示出本申请第八实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。广水四中
[0030]图10是示出本申请第九实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。
[0031]图11是示出本申请第十实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。
[0032]图12是示出本申请第十一实施方式的齿轭分离式永磁电机定子铁芯的的结构示意图。
具体实施方式
[0033]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面以三相电机为例，结合附图及优选的实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0034]需要说明的是，在以下实施例中，m为电机线圈相数，n为定子齿的齿数，k为电机定子轭部模块与槽距角对应的空间机械角比值。
[0035]实施例一
[0036]参阅图2，一种齿轭分离式永磁电机定子铁芯，包括由若干定子轭部模块组成的定子轭部1和一体式结构的定子齿部2；所述定子齿部2包括定子齿21和齿靴22，相邻两定子齿通过齿靴肩部222相连，相邻两定子齿21及齿靴22之间形成槽口闭合的定子槽3。定子轭部模块11上有设有凸齿111，定子齿21的顶面设有凹槽211，所述定子轭部1与一体式结构的定子齿部2通过所述凸齿111及凹槽211嵌合连接。
[0037]在本实施例中，m＝3，n＝12，k＝1；定子轭部1由n/k＝12，即十二个定子轭部模块11径向环形排列组成，每个定子轭部模块占30°空间角。定子轭部模块11的底面中心部设有凸齿111，定子轭部模块11关于定子齿21的齿中心线对称。对称设计的定子模块受力均匀，组装后电机运行平稳，性能优良。十二个个轭部模块11拼接完成后形成径向旋转电机的定子铁心轭部1，相邻两定子轭部模块11在定子槽3的槽中心线处贴合。凹槽211的深度小于定子齿21的高度的二分之一，凸齿111与凹槽211浅嵌式连接。
[0038]在其他实施例中，定子轭部模块11也可轴向环形排列，与一体式结构的定子齿部2通过轴向嵌合
连接形成轴向旋转电机的定子铁芯；或者，定子轭部模块11线性排列，与一体
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