拼块式和铰链式无刷直流电动机

    王峥^1，2

(1上海交通大学，上海200030；2中国电子科技集团第二十一研究所，上海200233)

     摘要：主要介绍两种新型的无刷直流电动机电枢结构，即拼块式和铰链式电枢。分析了采用该电枢结构的条件，然后详细介绍其电枢冲片、电枢铁心和槽绝缘，并举例介绍拼块式无刷直流电动机电枢的嵌线和拼装。最后通过对比说明，采用拼块式和铰链式电抠结构能够大大节约电枢铁心成本，提高电机性能。

    关键词：拼块式电枢；铰链式电枢；无刷直流电动机

    中图分类号：TM33  文献标识码：A  文章编号：1004—7018(2010)05—0016—03

O引  言

     中小型电机大多采用传统的整圆式电枢冲片，即电枢冲片是整圆的，齿槽交错、均匀连续地沿圆周分布。在电枢冲片加工过程中，势必产生许多边角废料，影响硅钢材料的利用率，增加制造成本。这种整圆式的电枢铁心嵌线比较困难，槽满率低，端部相对较长，不利于提高产品的性能和规模化生产。

    本文分析研究了一种新型的电枢结构，即拼块式和铰链式电机电枢。这种电枢结构可以提高原材料的利用率，降低成本，改善电机产品的性能。同时，也将为无刷直流电动机提供一种新颖、有效的结构形式，并将推动其产业化发展。

1采用拼块式和铰链式电枢结构的条件

  首先，介绍四个概念。

  (1)分数槽绕组。分数槽绕组就是每极每相槽数为分数，即：

式中：q为每极每相槽数；z为定子或转子槽数；p为极对数；m为绕组相数。

     (2)极距。一个磁极在圆周方向所跨过的距离，通常以槽数来表示。即：

式中：t为极距。

    (3)绕组节距。一个电枢元件在圆周方向所跨过的槽数，用y来表示。当y=r时，称为全距绕组；当y或y>r时，称为短距或长距绕组。通常，为了消除或减小电枢绕组磁势谐波，采用短距或长距绕组。

    (4)短距系数或长距系数。公式如下：

    为了保证绕组基波磁势不会被消弱太多，绕组的短距系数或长距系数不宜太小，也就是绕组节距尽量接近极距。

    当极距t接近于1时，通常绕组节距取1，该绕组称为集中式绕组。

    表1列出了微型无刷直流电动机经常采用的极槽配合以及相关参数(假设m=3)。可以看出，

     如果采用表2中的极槽配合和绕组节距，Kp1会很小，电机性能会过分消弱。

2拼块式和铰链式无刷直流电动机电枢特点

2．1拼块式和铰链式无刷直流电动机电枢冲片

    拼块式电枢冲片具有较明显的结构特征，就是将传统的整圆的电枢冲分成z(槽数)单元，z个单元是分离的。图1为传统式电枢冲片，图2为拼块式电枢冲片。

    铰链式电枢冲片是在拼块式电枢冲片基础上发展而来，连续冲制，并使z个单元相互衔接地排列成一条直线，更利于规模化生产。图3为铰链式电枢冲片。

    单个拼块式电枢冲片的面积是整个电枢冲片的1／z，可以利用带状材料冲制，减少边角废料。而且，可以通过合理安排冲制工艺，进一步减少边角料的浪费。

    拼块式和铰链式电枢冲片上有三个隼峁，片与片之间可以通过隼峁相扣，所以电枢铁心叠装不需要黏结剂，并且可以在冲片冲制过程中自动完成。对于大机座号的电机，可以在