專利名稱：一種sr外轉(zhuǎn)子電機(jī)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬開關(guān)磁阻SR電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著節(jié)能減排的深入，電動汽車已被公認(rèn)為節(jié)能環(huán)保的未來汽車，并得到世界各國廣泛重視。任一類電動汽車都需用電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)來驅(qū)動車輪行駛，因此選擇較佳的驅(qū)動結(jié)構(gòu)對電動汽車推廣應(yīng)用意義重大。綜合車輛動力學(xué)、電機(jī)拖動及其控制工程等多項理論分析，采用輪轂電機(jī)直接驅(qū)動電動汽車可歸納總結(jié)出如下諸多優(yōu)點(diǎn):簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)和降低車載自重以利汽車結(jié)構(gòu)布局，即可省去所有龐大而笨重的機(jī)械傳動鏈，騰出大量空間供蓄電池布局；降低汽車質(zhì)心與車身高度；提高車輪控制快速響應(yīng)性；易實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)向來提高車輪對地面附著力、轉(zhuǎn)向性能以及動能回收率等，易實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)轎車較難實(shí)施的各種高性能控制，從而極大改善汽車行駛安全性、操控性和穩(wěn)定性。近年來美、英、法、德等國也已將輪轂電機(jī)應(yīng)用于軍用越野車和輕型坦克上，并取得相應(yīng)成果。即通過理論分析和實(shí)踐均已證實(shí)輪轂電機(jī)是電動汽車的最佳、最終驅(qū)動方式，但由此對電機(jī)的調(diào)速性能等也提出更高的獨(dú)特要求。針對汽車行駛于多變路況，以及用蓄電池為能源等特點(diǎn)，對直驅(qū)輪轂電機(jī)又可歸納出如下獨(dú)特要求:電機(jī)啟動力矩大、啟動電流小、短時過載能力強(qiáng)、動態(tài)響應(yīng)快、高效調(diào)速范圍寬、能方便有效發(fā)電回饋制動、故障容錯性和系統(tǒng)可靠性高等要求。為此通過對永磁直流無刷、交流變頻矢量控制以及開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動SRD等各類電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的比較分析，其中SRD是最能較全面地滿足上述獨(dú)特的要求。特別是輪轂電機(jī)采用直接驅(qū)動汽車車輪，省去常規(guī)的機(jī)械減速等所有傳動鏈，對電機(jī)的低速段運(yùn)行特性提出了更高的獨(dú)特要求。通過電機(jī)相應(yīng)的電磁場理論即可證明交、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低成一次方增加；而SR電機(jī)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低將成二次方指數(shù)增加。針對SR電機(jī)運(yùn)行的非線性特點(diǎn)，又利用計算機(jī)有限元分析仿真可獲得交、直流電機(jī)與SR電機(jī)的效率與轉(zhuǎn)速曲線圖，通過對該三類電機(jī)的仿真曲線比較，可知無刷永磁電機(jī)和三相異步電機(jī)的固有調(diào)速特性均在高速段效率較高，這也是大部分調(diào)速電機(jī)的特點(diǎn)；而SR電機(jī)卻可在低速段獲得較高效率，并通過修改電機(jī)的相關(guān)設(shè)計參數(shù)，還可改變高效曲線段所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速值，以適應(yīng)汽車行駛路況對車速的要求。然而由于SR電機(jī)繞組匝數(shù)要求與其轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，為滿足直驅(qū)輪轂電機(jī)在低速段有較高效率，即需增加較多的繞組匝數(shù)。但輪轂電機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，繞組處于電機(jī)內(nèi)部較小直徑的內(nèi)定子凹槽內(nèi)，繞組所需窗口的扇形面積又與半徑平方成正比，即使得繞組窗口面積極大受限。另外，現(xiàn)有的內(nèi)定子鐵芯多采用在凸極上施以鉚釘?shù)姆绞綄⒍ㄗ記_片鉚合在一起，在鉚釘固定鐵芯處會增加渦流鐵損。并且，常規(guī)SR電機(jī)為固定繞組所需的槽簽還要在每個定子凸極齒的氣隙端口兩邊各開約深1_的缺口，由此即會相應(yīng)減小產(chǎn)生磁通的磁路截面積，從而影響定、轉(zhuǎn)子氣隙間產(chǎn)生的磁阻力矩，這對為改善SR電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動，需較多增加凸極齒數(shù)時，影響尤其突出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種可有效提高內(nèi)定子的繞組匝數(shù)，減少渦流鐵損，又不用在定子凸極齒端口開上槽簽所需缺口的SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)及其制造方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題。本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案解決的:它包括外轉(zhuǎn)子和設(shè)置在外轉(zhuǎn)子內(nèi)的內(nèi)定子，其特征在于:所述外轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子沖片疊壓而成，所述內(nèi)定子包括定子鐵芯，所述定子鐵芯由若干定子沖片疊壓而成，定子鐵芯形成有若干凸極，每個凸極外部套設(shè)有一個繞組骨架，繞組骨架包括與凸極外部相配的中空筒狀部，繞組骨架通過中空筒狀部與鐵芯凸極之間緊配合，繞組骨架外端至少在沿鐵芯圓周方向形成弧形外翻部，繞組繞設(shè)在繞組骨架上。本發(fā)明定子鐵芯的定子沖片依靠繞設(shè)在每個凸極上的繞組骨架實(shí)現(xiàn)疊壓固定，從而省去了常規(guī)鉚合定子沖片的鉚釘，而減少了磁力線在凸極上的鐵芯損耗，一方面提高了磁力轉(zhuǎn)矩和電機(jī)效率，另一方面也減少了內(nèi)定子的發(fā)熱；同時，繞組可在繞組骨架裝配到凸極之前整齊纏繞在由繞組骨架側(cè)壁、圓周方向的弧形外翻部及相鄰?fù)箻O之間的凹槽中間面圍合的區(qū)域，可有效提高繞組槽滿率，即可在既定的空間有效增加繞組匝數(shù)，還可減少繞線長度來降低銅耗和線材；并且省去了在定子凸極齒端口開上槽簽所需的缺口，從而也避免了由此產(chǎn)生對磁阻力矩的影響。作為優(yōu)選，所述繞組骨架外端沿平行于鐵芯軸線方向形成左右外翻部，所述左右外翻部與弧形外翻部連為一體，從而可提高弧形外翻部的強(qiáng)度并有利于繞組的整形。作為優(yōu)選，所述鐵芯相鄰?fù)箻O之間的凹槽呈V形，所述凹槽的V形根部呈弧形倒角，從而可增大定子鐵芯凸極之間用于繞設(shè)繞組的面積，以增加繞組匝數(shù)。作為優(yōu)選，所述繞組骨架的壁厚為0.4-0.8mm。合理控制繞組骨架的壁厚可最大限定地減少繞組骨架對繞組匝數(shù)增加的反作用。SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)的制造方法，其特征在于步驟如下:
O常規(guī)方法制造除內(nèi)定子之外而包括外轉(zhuǎn)子在內(nèi)的其余零件；
2)制作與內(nèi)定子鐵芯沿垂直于軸線方向的截面形狀相同的定子沖片及工藝沖片及繞組骨架，在工藝沖片凸齒靠近外端部的位置沖制通孔，工藝沖片凸齒的周向齒寬與定子沖片凸齒的周向齒寬相等，工藝沖片凸齒外徑Ml大于定子沖片凸齒的外徑M2;
3)在繞組骨架上繞制繞組；
4)將若干定子沖片與邊上兩片工藝沖片層疊在一起，并使定子沖片的凸齒及兩片工藝沖片凸齒對齊，其中兩片工藝沖片位于內(nèi)定子鐵芯兩端，再將兩片工藝沖片每個凸齒徑向長于定子沖片凸齒的部分沿平行于內(nèi)定子鐵芯軸線的方向相向彎折，再將工藝沖片每個凸齒的端部沿內(nèi)定子鐵芯徑向外翻折使兩片工藝沖片凸齒靠近外端部的通孔同軸，再在同軸的兩通孔中施以螺栓螺帽鎖緊形成鐵芯毛坯；
5)將步驟4)制作的鐵芯毛坯采用空氣冷凍至_20°C -100°C，再在鐵芯毛坯的每個凸極套上繞設(shè)好繞組的繞組骨架，然后再使鐵芯毛坯恢復(fù)至室溫狀態(tài)，并用膠水或絕緣漆將繞組骨架與鐵芯毛坯的凸極固定，繞組骨架與鐵芯毛坯的凸極之間形成緊配合，而后將工藝沖片通孔上的螺栓螺母去除，并將工藝沖片凸齒徑向長于定子沖片凸齒的部分去除，使工藝沖片凸齒的圓周與定子沖片凸齒的圓周齊平制作完成內(nèi)定子； 6)將內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子以及其它零部件按常規(guī)方法進(jìn)行裝配制得SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)。本發(fā)明定子鐵芯的定子沖片依靠繞設(shè)在每個凸極上的繞組骨架實(shí)現(xiàn)疊壓固定，從而省去了常規(guī)鉚合定子沖片的鉚釘，而減少了磁力線在凸極上的鐵芯損耗，一方面提高了磁力轉(zhuǎn)矩和電機(jī)效率，另一方面也減少了內(nèi)定子的發(fā)熱；同時，繞組可在繞組骨架裝配到凸極之前整齊纏繞在由繞組骨架側(cè)壁、圓周方向的弧形外翻部及相鄰?fù)箻O之間的凹槽中間面圍合的區(qū)域，可有效提高繞組槽滿率，即可在既定的空間有效增加繞組匝數(shù)，還可減少繞線長度來降低銅耗和線材。作為優(yōu)選，所述工藝沖片的厚度為定子沖片厚度的1.5-2倍，從而可保證螺栓螺母對鐵芯毛坯的鎖緊力。作為優(yōu)選，所述步驟5)中通過干燥風(fēng)使鐵芯毛坯恢復(fù)至室溫狀態(tài)，一方面可加速鐵芯毛坯恢復(fù)至室溫，另一方面可避免鐵芯毛坯在恢復(fù)至室溫的過程中冷凝水積聚在鐵芯毛坯表面。作為優(yōu)選，所述繞組骨架采用注塑一體成型，從而保證了繞組骨架的強(qiáng)度。因此，本發(fā)明具有可有效提聞內(nèi)定子的繞組阻數(shù)，減少潤流鐵損，提聞效率等特點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明的一種內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子裝配示意 圖2是本發(fā)明的一種分解結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子的端面結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明繞組骨架的一種結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明定子沖片的一種結(jié)構(gòu)示意 圖6是本發(fā)明工藝沖片的一種結(jié)構(gòu)示意 圖7是本發(fā)明定子沖片和工藝沖片層疊并用螺栓螺母鎖定的剖示圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例1:如圖1和圖2所示的SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括外轉(zhuǎn)子I和設(shè)置在外轉(zhuǎn)子I內(nèi)的內(nèi)定子2，外轉(zhuǎn)子I由轉(zhuǎn)子沖片疊壓而成，內(nèi)定子2包括定子鐵芯3，定子鐵芯3由多片定子沖片疊壓而成，定子鐵芯3形成有16凸極4，鐵芯相鄰?fù)箻O之間的凹槽9呈V形，凹槽9的V形根部呈弧形倒角。每個凸極4外部套設(shè)有一個繞組骨架5，繞組骨架的壁厚為0.6_。如圖4所示，繞組骨架5包括與凸極4外部相配的中空筒狀部6，繞組骨架5通過中空筒狀部6與鐵芯凸極4之間緊配合，繞組骨架5外端在沿鐵芯圓周方向形成弧形外翻部7，繞組骨架5外端沿平行于鐵芯軸線方向形成左右外翻部8，左右外翻部8與弧形外翻部7連為一體，繞組(圖中未表示出)繞設(shè)在繞組骨架的中空筒狀部6上。上述SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)采用如下方法制造:
O常規(guī)方法制造除內(nèi)定子之外而包括外轉(zhuǎn)子在內(nèi)的其余零件；
2)制作與內(nèi)定子鐵芯沿垂直于軸線方向的截面形狀相同的定子沖片(參見圖5)及工藝沖片(參見圖6)及繞組骨架(參見圖4)，工藝沖片的厚度為定子沖片厚度的1.5倍，繞組骨架采用注塑一體成型，在工藝沖片凸齒靠近外端部的位置沖制通孔10，工藝沖片凸齒的周向齒寬與定子沖片凸齒的周向齒寬相等，工藝沖片凸齒外徑Ml大于定子沖片凸齒的外徑M2 ；
3)采用繞線機(jī)在繞組骨架上繞制繞組；
4)如圖7，將多片定子沖片11與邊上兩片工藝沖片12層疊在一起，并使定子沖片的凸齒及兩片工藝沖片凸齒對齊，其中兩片工藝沖片位于內(nèi)定子鐵芯兩端，再將兩片工藝沖片每個凸齒徑向長于定子沖片凸齒的部分14沿平行于內(nèi)定子鐵芯軸線的方向相向彎折，再將工藝沖片每個凸齒的端部沿內(nèi)定子鐵芯徑向外翻折使兩片工藝沖片凸齒靠近外端部的通孔10同軸，再在同軸的兩通孔10中施以螺栓13螺帽鎖緊形成鐵芯毛坯(參見圖8)；
5)將步驟4)制作的鐵芯毛坯采用空氣冷凍至_20°C _100°C，再在鐵芯毛坯的每個凸極套上繞設(shè)好繞組的繞組骨架，然后再通過干燥風(fēng)使鐵芯毛坯恢復(fù)至室溫狀態(tài)，并用膠水或絕緣漆將繞組骨架與鐵芯毛坯的凸極固定，繞組骨架與鐵芯毛坯的凸極之間形成緊配合，而后將工藝沖片通孔上的螺栓螺母去除，并將工藝沖片凸齒徑向長于定子沖片凸齒的部分去除，使工藝沖片凸齒的圓周與定子沖片凸齒的圓周齊平制作完成內(nèi)定子；
6 )、將內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子以及其它零部件按常規(guī)方法進(jìn)行裝配制得SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括外轉(zhuǎn)子和設(shè)置在外轉(zhuǎn)子內(nèi)的內(nèi)定子，其特征在于:所述外轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子沖片疊壓而成，所述內(nèi)定子包括定子鐵芯，所述定子鐵芯由若干定子沖片疊壓而成，定子鐵芯形成有若干凸極，每個凸極外部套設(shè)有一個繞組骨架，繞組骨架包括與凸極外部相配的中空筒狀部，繞組骨架通過中空筒狀部與鐵芯凸極之間緊配合，繞組骨架外端至少在沿鐵芯圓周方向形成弧形外翻部，繞組繞設(shè)在繞組骨架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述繞組骨架外端沿平行于鐵芯軸線方向形成左右外翻部，所述左右外翻部與弧形外翻部連為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述鐵芯相鄰?fù)箻O之間的凹槽呈V形，所述凹槽的V形根部呈弧形倒角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述繞組骨架的壁厚為0.4-0.8mm。
5.權(quán)利要求1-4所述的SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)的制造方法，其特征在于步驟如下: O常規(guī)方法制造除內(nèi)定子之外而包括外轉(zhuǎn)子在內(nèi)的其余零件； 2)制作與內(nèi)定子鐵芯沿垂直于軸線方向的截面形狀相同的定子沖片及工藝沖片及繞組骨架，在工藝沖片凸齒靠近外端部的位置沖制通孔，工藝沖片凸齒的周向齒寬與定子沖片凸齒的周向齒寬相等，工藝沖片凸齒外徑Ml大于定子沖片凸齒的外徑M2; 3)在繞組骨架上繞制繞組； 4)將若干定子沖片與邊上兩片工藝沖片層疊在一起，并使定子沖片的凸齒及兩片工藝沖片凸齒對齊，其中兩片工藝沖片位于內(nèi)定子鐵芯兩端，再將兩片工藝沖片每個凸齒徑向長于定子沖片凸齒的部分沿平行于內(nèi)定子鐵芯軸線的方向相向彎折，再將工藝沖片每個凸齒的端部沿內(nèi)定子鐵芯徑向外翻折使兩片工藝沖片凸齒靠近外端部的通孔同軸，再在同軸的兩通孔中施以螺栓螺帽鎖緊形成鐵芯毛坯； 5)將步驟4)制作的鐵芯毛坯采用空氣冷凍至_20°C -100°C，再在鐵芯毛坯的每個凸極套上繞設(shè)好繞組的繞組骨架，然后再使鐵芯毛坯恢復(fù)至室溫狀態(tài)，并用膠水或絕緣漆將繞組骨架與鐵芯毛坯的凸極固定，繞組骨架與鐵芯毛坯的凸極之間形成緊配合，而后將工藝沖片通孔上的螺栓螺母去除，并將工藝沖片凸齒徑向長于定子沖片凸齒的部分去除，使工藝沖片凸齒的圓周與定子沖片凸齒的圓周齊平制作完成內(nèi)定子； 6 )將內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子以及其它零部件按常規(guī)方法進(jìn)行裝配制得SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)的制造方法，其特征所述工藝沖片的厚度為定子沖片厚度的1.5-2倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)的制造方法，其特征所述步驟5)中通過干燥風(fēng)使鐵芯毛坯恢復(fù)至室溫狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)的制造方法，其特征所述繞組骨架采用注塑一體成型。
全文摘要
本發(fā)明屬開關(guān)磁阻SR電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種SR外轉(zhuǎn)子電機(jī)及其制造方法。它包括外轉(zhuǎn)子和設(shè)置在外轉(zhuǎn)子內(nèi)的內(nèi)定子，其特征在于所述外轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子沖片疊壓而成，所述內(nèi)定子包括定子鐵芯，所述定子鐵芯由若干定子沖片疊壓而成，定子鐵芯形成有若干凸極，每個凸極外部套設(shè)有一個繞組骨架，繞組骨架包括與凸極外部相配的中空筒狀部，繞組骨架通過中空筒狀部與鐵芯凸極之間緊配合，繞組骨架外端至少在沿鐵芯圓周方向形成弧形外翻部，繞組繞設(shè)在繞組骨架上。它可有效提高內(nèi)定子的繞組匝數(shù)，減少渦流鐵損，又不用在定子凸極齒端口開上槽簽所需缺口。
文檔編號H02K3/04GK103166338SQ201310086569
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者王貴明, 董煒江, 張華 , 張曉 申請人:杭州杰能動力有限公司