本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，特別是指一種基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)。

背景技術(shù)：

分?jǐn)?shù)槽集中繞組分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁無(wú)刷電機(jī)具有繞組端部短、磁路路徑短、軛部厚度小的優(yōu)點(diǎn)，因此可以使分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁無(wú)刷電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度，適于電機(jī)的低速大轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)有技術(shù)中的分?jǐn)?shù)槽集中繞組分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁無(wú)刷電機(jī)主要采用疊壓硅鋼材料作為其導(dǎo)磁材料，疊壓硅鋼材料具有高的不飽和導(dǎo)磁率的特性，但同時(shí)具有各向異性的磁特性和高頻下鐵耗高的缺陷，因此該種電機(jī)只能用于低速場(chǎng)合。分?jǐn)?shù)槽集中繞組的分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁無(wú)刷電機(jī)盡管具有很短的繞組端部，但是這一繞組端部只是電機(jī)槽中導(dǎo)體的連接部分，而且仍占用電機(jī)的軸向空間，從而影響到該種電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和運(yùn)行效率。

軟磁復(fù)合材料是一種新型導(dǎo)磁材料，與普通硅鋼導(dǎo)磁材料相比，具有高頻率下低鐵耗及各向同性的磁特性，但其導(dǎo)磁率低于硅鋼導(dǎo)磁材料。將軟磁復(fù)合材料用于分?jǐn)?shù)槽集中繞組分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁無(wú)刷電機(jī)中，不但可以使電機(jī)高速運(yùn)行，從而使電機(jī)具有高功率密度，而且可以充分利用軟磁復(fù)合材料的各向同性的磁特性，使電機(jī)具有三維磁路結(jié)構(gòu)，從而使電機(jī)的繞組端部及端部空間得到充分利用，使電機(jī)具有更高的轉(zhuǎn)矩密度、功率密度和運(yùn)行效率。

目前軟磁復(fù)合材料主要用于盤(pán)式電機(jī)及外轉(zhuǎn)子電機(jī)中，如專(zhuān)利CN203554080U公開(kāi)的高功率密度的電機(jī)定子鐵芯結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的電機(jī)中，其定子鐵芯由軟磁材料構(gòu)成；專(zhuān)利CN104377846A公開(kāi)的盤(pán)式轉(zhuǎn)子馬達(dá)中，其定子齒由軟磁材料粉構(gòu)成；以及專(zhuān)利CN103595215A公開(kāi)的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷直流電機(jī)中，其定子齒由軟磁材料粉構(gòu)成。但是上述三個(gè)專(zhuān)利中的電機(jī)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)存在較大的轉(zhuǎn)子損耗，因此只能用于低轉(zhuǎn)速中，電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠降低轉(zhuǎn)子損耗，進(jìn)而提高電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度的基于軟磁材料的永磁無(wú)損電機(jī)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供技術(shù)方案如下：

一種基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子包括定子鐵芯和定子繞組，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子永磁體和轉(zhuǎn)子鐵芯，所述定子鐵芯由軟磁復(fù)合材料制成，所述定子鐵芯包括定子軛和定子齒，所述定子齒包括定子齒身和定子齒頂，所述定子齒頂?shù)妮S向長(zhǎng)度大于所述定子齒身的軸向長(zhǎng)度，所述定子軛包括中間定子軛和設(shè)置于所述中間定子軛兩端的端部定子軛，所述定子齒身設(shè)置于所述中間定子軛的內(nèi)壁上。

進(jìn)一步的，所述中間定子軛的軸向長(zhǎng)度與所述定子齒身的軸向長(zhǎng)度相等。

進(jìn)一步的，所述中間定子軛的內(nèi)壁上設(shè)置有若干均勻分布的與所述定子齒身相配合的凹槽。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子永磁體的軸向長(zhǎng)度與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向長(zhǎng)度相等，并且大于所述定子齒身的軸向長(zhǎng)度。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子鐵心采用疊軋硅鋼片材料制成。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子永磁體的結(jié)構(gòu)為內(nèi)置磁體結(jié)構(gòu)、表面貼式結(jié)構(gòu)或者表面插入結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向長(zhǎng)度與所述轉(zhuǎn)子永磁體的軸向長(zhǎng)度相同，均大于所述定子齒身的軸向長(zhǎng)度。

上述基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的定子的制造方法，包括：

步驟1：采用軟磁復(fù)合材料模具壓制出所述定子齒；

步驟2：在與所述定子繞組接觸的所述定子齒的各個(gè)面上放置絕緣層，然后將所述定子繞組套在定子齒上；

步驟3：分別采用軟磁復(fù)合材料模具壓制所述端部定子軛和中間定子軛；

步驟4：在所述端部定子軛的內(nèi)壁上以及所述中間定子軛與定子齒身非接觸的內(nèi)壁上放置絕緣層；

步驟5：將套好所述定子繞組的定子齒粘在所述中間定子軛的內(nèi)壁上，然后將端部定子軛粘接在所述中間定子軛的兩端。

進(jìn)一步的，所述步驟1和步驟3中，當(dāng)所述定子齒和/或定子軛的軸向長(zhǎng)度小于300mm時(shí)，采用一套軟磁復(fù)合材料模具直接壓制而成；當(dāng)所述定子齒的軸向長(zhǎng)度大于等于300mm時(shí)，采用一套軟磁復(fù)合材料模具壓制出兩段或三段軸向長(zhǎng)度相同的分段定子齒，然后將所述分段定子齒粘接形成所述定子齒。

進(jìn)一步的，所述步驟3中，當(dāng)所述定子軛的直徑小于200mm時(shí)，采用一套軟磁復(fù)合材料模具直接壓制而成；當(dāng)所述定子軛的直徑大于等于200mm時(shí)，將所述定子軛沿其圓周方向分成相同的多個(gè)分段定子軛，采用一套軟磁復(fù)合材料模具壓制出所述分段定子軛，然后將多個(gè)分段定子軛粘接形成所述定子軛。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

首先，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的定子鐵芯采用軟磁復(fù)合材料制成，轉(zhuǎn)子鐵芯采用疊壓硅鋼材料制成，避免了轉(zhuǎn)子鐵芯采用軟磁復(fù)合材料帶來(lái)的機(jī)械強(qiáng)度不足的問(wèn)題，并且由于轉(zhuǎn)子鐵芯不存在基頻鐵耗，電機(jī)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即使轉(zhuǎn)子鐵芯采用疊壓硅鋼材料，也不會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)子損耗。本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)可以在高速高頻狀態(tài)下運(yùn)行，能夠提高電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。

其次，本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)中，定子鐵芯包括定子軛和定子齒，其中，定子軛包括中間定子軛和設(shè)置于中間定子軛兩端的端部定子軛，這種結(jié)構(gòu)使得中間定子軛和端部定子軛可以分別采用軟磁復(fù)合材料模具壓制成型；定子齒包括定子齒身和定子齒頂，定子齒身設(shè)置在中間定子軛的內(nèi)壁上，并且定子齒頂?shù)妮S向長(zhǎng)度大于定子齒身的軸向長(zhǎng)度，這樣不但可以充分利用定子繞組的端部空間，而且定子繞組端部的銅線也會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，有利于提高電機(jī)的功率密度、轉(zhuǎn)矩密度和運(yùn)行效率。

再次，本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)中的定子鐵心的定子軛和定子齒分開(kāi)壓制，采用的軟磁復(fù)合材料模具簡(jiǎn)單，能夠獲得所希望形狀的定子鐵心；并且采用分開(kāi)壓制的方式可以將定子繞組直接套在定子齒上，定子繞組無(wú)需從定子的槽口嵌放，有利于縮短定子繞組端部的長(zhǎng)度，同時(shí)定子齒的寬度可以很小，有利于降低電機(jī)的有效氣隙長(zhǎng)度，從而減少了轉(zhuǎn)子永磁體的用量。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的定子齒的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的定子齒的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的定子鐵心的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的定子軛的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的中間定子軛的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)中放置定子鐵心的中間定子軛的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

一方面，本實(shí)用新型提供一種基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)，如圖1至圖7所示，包括定子1和轉(zhuǎn)子2，定子1包括定子鐵芯1-1和定子繞組1-2，轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子永磁體2-1和轉(zhuǎn)子鐵芯2-2，定子鐵芯1-1由軟磁復(fù)合材料制成，定子鐵芯1-1包括定子軛1-1-1和定子齒1-1-2，定子齒1-1-2包括定子齒身1-1-21和定子齒頂1-1-22，定子齒頂1-1-22的軸向長(zhǎng)度大于定子齒身1-1-21的軸向長(zhǎng)度，定子軛1-1-1包括中間定子軛1-1-11和設(shè)置于中間定子軛1-1-11兩端的端部定子軛1-1-12，定子齒身1-1-21設(shè)置于中間定子軛1-1-11的內(nèi)壁上。

定子齒身1-1-21的軸向兩端可以是平面結(jié)構(gòu)，如圖2所示；也可以是半圓柱結(jié)構(gòu)，如圖3所示。定子齒身1-1-21用于放置定子繞組線圈1-2，如圖4所示。定子齒頂1-1-22的軸向長(zhǎng)度大于定子齒身1-1-21的軸向長(zhǎng)度，如圖2和圖3所示。定子軛1-1包括中間定子軛1-1-11和端部定子軛1-1-12，如圖5所示。中間定子軛1-1-11在內(nèi)壁開(kāi)有凹槽1-1-12-1，用于定位定子齒1-1-2和安裝定子齒身1-1-21。端部定子軛1-1-12為圓筒型，用于粘在中間定子軛1-1-11的軸向兩端。中間定子軛1-1-11的軸向長(zhǎng)度與定子齒身1-1-21的軸向長(zhǎng)度相同，因此定子軛1的軸向長(zhǎng)度大于定子齒身1-1-21的軸向長(zhǎng)度，定子軛1的軸向長(zhǎng)度一般也會(huì)大于定子齒頂1-1-22的軸向長(zhǎng)度。

轉(zhuǎn)子2由轉(zhuǎn)子永磁體2-1和轉(zhuǎn)子鐵心2-2構(gòu)成，圖1所示的轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)為內(nèi)置磁體結(jié)構(gòu)，且每個(gè)磁極只有一塊永磁體。實(shí)際上，轉(zhuǎn)子永磁體2-1的結(jié)構(gòu)可以是表面貼裝式結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)子鐵心2-2表面光滑，將轉(zhuǎn)子永磁體2-1制成瓦片結(jié)構(gòu)鑲嵌在轉(zhuǎn)子鐵心2-2的表面；轉(zhuǎn)子永磁體2-1的結(jié)構(gòu)也可以是表面插入式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵心2-2表面有凸起燕尾結(jié)構(gòu)，用于插入轉(zhuǎn)子永磁體2-1；轉(zhuǎn)子永磁體2-1的結(jié)構(gòu)也可以是其他的內(nèi)置式磁極，比如V型結(jié)構(gòu)、U型結(jié)構(gòu)和W型結(jié)構(gòu)等。

轉(zhuǎn)子鐵心2-2采用疊壓硅鋼材料構(gòu)成。轉(zhuǎn)子鐵心2-2的軸向長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)子永磁體2-1的軸向長(zhǎng)度相同，都大于定子齒身1-1-21的軸向長(zhǎng)度，一般可以和定子齒頂1-1-22的軸向長(zhǎng)度相同。

另一方面，本實(shí)用新型提供一種上述基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的定子的制造方法：

采用軟磁復(fù)合材料模具壓制定子齒1-1-2。如果定子齒1-1-2的軸向長(zhǎng)度小于300mm，可以采用一套軟磁復(fù)合材料模具直接壓制出定子齒1-1-2，如果定子齒的軸向長(zhǎng)度大于等于300mm，可以將定子齒1-1-2沿軸向平均分成兩部分，采用一套軟磁復(fù)合材料模具壓制出1/2的定子齒，兩個(gè)1/2的定子齒粘在一起形成一個(gè)定子齒1-1-2；如果定子齒2的軸向長(zhǎng)度大于等于500mm，則可以將定子齒1-1-2沿軸向分成3部分，兩端部分完全相同，包括定子齒身1-1-21的軸向端部和定子齒頂1-1-22的軸向端部，采用一套軟磁復(fù)合材料模具壓制，定子齒1-1-2的中間部分采用另一套軟磁復(fù)合材料模具壓制，這樣壓制定子齒1-1-2需要兩套不同軟磁復(fù)合材料模具，壓制成型后各部分粘在一起構(gòu)成整體的定子齒1-1-2。

定子齒1-1-2成型后，需要在與定子繞組線圈1-2相接觸的定子齒1-1-2的各個(gè)面上放置絕緣層，用以在電上隔絕定子繞組線圈1-2和定子齒1-1-2。之后將成型的定子繞組線圈1-2套在定子齒身1-1-21上，如圖4所示。

采用軟磁復(fù)合材料模具壓制定子軛1-1-1。如果端部定子軛1-1-12的直徑小于200mm，可以采用一套軟磁復(fù)合材料模具直接壓制而成；如果端部定子軛1-1-12的直徑大于等于200mm，可以沿端部定子軛1-1-12的圓周方向?qū)⑵浞殖上嗤亩鄠€(gè)分段端部定子軛，采用一套軟磁復(fù)合材料模具壓制各分段端部定子軛，然后將各分段端部定子軛粘在一起形成整體的端部定子軛1-1-12，然后在端部定子軛1-1-12的內(nèi)壁放置絕緣層，

如果中間定子軛1-1-11的直徑小于200mm，可以采用一套軟磁復(fù)合材料模具直接壓制成型；如果中間定子軛1-1-11的直徑大于等于200mm，可以沿圓周方向分成相同的多個(gè)分段中間定子軛，采用一套軟磁復(fù)合材料模具壓制各分段中間定子軛，然后將各分段中間定子軛粘在一起形成整體的中間定子軛1-1-11；如果中間定子軛1-1-11的軸向長(zhǎng)度大于等于300mm，可以沿軸向分成相同的多個(gè)分段中間定子軛，采用一套軟磁復(fù)合材料模具壓制各分段中間定子軛，然后將各分段中間定子軛粘在一起形成整體的中間定子軛1-1-11；如果中間定子軛1-1-11不但直徑大于等于200mm，而且軸向長(zhǎng)度也大于等于300mm，則可以將中間定子軛1-1-11沿圓周方向?qū)⑵浞殖上嗤亩鄠€(gè)分段中間定子軛，并沿軸向?qū)⑵浞殖上嗤亩鄠€(gè)分段中間定子軛，最終也是采用一套軟磁復(fù)合材料模具壓制各分段中間定子軛，然后將各分段中間定子軛粘在一起形成整體的中間定子軛1-1-11。在中間定子軛1-1-11制成后，在其內(nèi)壁非凹槽部分1-1-11-2放置絕緣層。

將放置好定子繞組線圈1-2的定子齒1-1-2粘在中間定子軛1-1-11的凹槽1-1-11-1中，然后將端部定子軛1-1-12分別粘在中間定子軛1-1-11的兩端，整體成型定子1，如圖7所示。

綜上所述，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

首先，本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)的定子鐵芯采用軟磁復(fù)合材料制成，轉(zhuǎn)子鐵芯采用疊壓硅鋼材料制成，避免了轉(zhuǎn)子鐵芯采用軟磁復(fù)合材料帶來(lái)的機(jī)械強(qiáng)度不足的問(wèn)題，并且由于轉(zhuǎn)子鐵芯不存在基頻鐵耗，電機(jī)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即使轉(zhuǎn)子鐵芯采用疊壓硅鋼材料，也不會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)子損耗。本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)可以在高速高頻狀態(tài)下運(yùn)行，能夠提高電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。

其次，本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)中，定子鐵芯包括定子軛和定子齒，其中，定子軛包括中間定子軛和設(shè)置于中間定子軛兩端的端部定子軛，這種結(jié)構(gòu)使得中間定子軛和端部定子軛可以分別采用軟磁復(fù)合材料模具壓制成型；定子齒包括定子齒身和定子齒頂，定子齒身設(shè)置在中間定子軛的內(nèi)壁上，并且定子齒頂?shù)妮S向長(zhǎng)度大于定子齒身的軸向長(zhǎng)度，這樣不但可以充分利用定子繞組的端部空間，而且定子繞組端部的銅線也會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，有利于提高電機(jī)的功率密度、轉(zhuǎn)矩密度和運(yùn)行效率。

再次，本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)中的定子鐵心的定子軛和定子齒分開(kāi)壓制，采用的軟磁復(fù)合材料模具簡(jiǎn)單，能夠獲得所希望形狀的定子鐵心；并且采用分開(kāi)壓制的方式可以將定子繞組直接套在定子齒上，定子繞組無(wú)需從定子的槽口嵌放，有利于縮短定子繞組端部的長(zhǎng)度，同時(shí)定子齒的寬度可以很小，有利于降低電機(jī)的有效氣隙長(zhǎng)度，從而減少了轉(zhuǎn)子永磁體的用量。

最后，本實(shí)用新型的基于軟磁材料的永磁無(wú)刷電機(jī)與常規(guī)永磁無(wú)刷電機(jī)相比，在保證電機(jī)效率近似不變的前提下，電機(jī)的功率密度提高30％，電機(jī)的成本降低10％。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。