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1、(10)申请公布号 CN 102570734 A (43)申请公布日 2012.07.11 C N 1 0 2 5 7 0 7 3 4 A *CN102570734A* (21)申请号 201210018083.8 (22)申请日 2012.01.20 H02K 15/02(2006.01) (71)申请人上海理工大学 地址 200093 上海市杨浦区军工路516号 (72)发明人杨文焕 杨追科 季汉川 孙贤备 (74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人吴宝根 (54) 发明名称 高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片 叠压法 (57) 摘要 本发明涉及一种高起动推力径向。
2、磁场直线旋 转电机定子双片叠压法，直线旋转步进电机定子 铁芯有P对极，定子铁芯由两种硅钢片叠加而成， 先以M型硅钢片叠压1片的极齿形成第一磁极对； 然后叠压N型硅钢片1片同时形成第一磁极齿对 和相邻的第二磁极齿对，再按第一次叠片位置旋 转一个极距叠压1片M型硅钢片作为第二磁极齿 对，一直完成第P磁极对的定子磁极叠压，并满足 定子铁芯长度；此方法适用于高起动直线推力的 圆筒型直线旋转步进磁阻电机的定子设计与成型 技术。这种定子既可作为常规圆筒式直线磁阻步 进电机的定子，也适用于直线旋转磁阻步进电机 的定子。结构方法简单，又可大幅度提高直线起动 推力。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明。
3、书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法，其特征在于，具体包括如 下步骤： 1）直线步进电机定子铁芯有P对极，由两种硅钢片叠加而成，一种M型硅钢片包括定子 轭、定子磁极、1对极齿和（P-1）对极槽；另一种N型硅钢片包括定子轭、定子磁极、2对极齿 和（P-2）对极槽；M型硅钢片和N型硅钢片的极齿和极槽的形状相同，内径大的极弧形成定 子铁芯的极槽，内径小的极弧形成定子铁芯的极齿； 2）径向磁场直线步进电机定子铁芯的定子极齿、极槽排列规则为：定子各。
4、个磁极 的极齿、极槽沿定子轴向依次排列，极槽、极齿的宽度满足以下公式：定子轴向极齿距为 ，定子轴向极齿宽，极槽宽；极齿宽； 3）定子各磁极的极槽硅钢片片数为、极齿的硅钢片片数为：硅钢片的厚度为 ，定子极槽的硅钢片片数、极齿的硅钢片片数为； 4）双片旋转错位叠压，根据定子磁极对数P进行： 第一步：用M型硅钢片一片的1对极齿形成定子的第一对极齿； 第二步：用N型硅钢片一片叠于第一步M型硅钢片之上，N型硅钢片的2对极齿继续形 成第一对极齿，同时形成顺时针相邻的第二对极齿； 第三步：用M型硅钢片一片较第一步顺时针转过一个极距，叠于第二步N型硅钢片之 上，M型硅钢片的1对极齿，继续形成定子的第二对极齿；。
5、 第四步：用N型硅钢片一片较第二步顺时针转过一个极距，叠于第三步M型硅钢片之 上，N型硅钢片的2对极齿继续形成第二对极齿，同时形成顺时针相邻的第三对极齿； 第五步：用M型硅钢片一片较第三步顺时针转过一个极距，叠于第四步N型硅钢片之 上，M型硅钢片的1对极齿，继续形成定子的第三对极齿； 第六步：用N型硅钢片一片较第四步顺时针转过一个极距，叠于第五步M型硅钢片之 上，N型硅钢片的2对极齿继续形成第三对极齿，依次类推，直到M型硅钢片位置回到第一 步的位置，完成一次旋转，每次旋转的角度为一个极距，即； 5）重复步骤4）直到满足定子的铁芯的长度要求。 权 利 要 求 书CN 102570734 A 1/。
6、4页 3 高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法 技术领域 0001 本发明涉及一种定子结构设计，特别涉及一种高起动推力径向磁场直线旋转电机 定子双片叠压法。 背景技术 0002 现有的单片旋转叠压技术形成的径向磁场圆筒形直线步进电机和直线旋转步进 电机的磁路结构，其定子的每一个截面有2P个磁极，只能有1对极为齿，定子齿距为转子齿 距的（P-1）倍，因此直线起动推力较小。 发明内容 0003 本发明是针对现在直线步进电机直线起动推力小的问题，提出了一种高起动推力 径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法，可在的2P个磁极的定子截面产生2对为极齿的 极。定子齿距和转子齿距、槽距相等。这样在电机其。
7、他参数相同的条件下，可大幅度提高直 线起动推力，对广泛推广此类电机的应用有极其重要的意义。 0004 本发明的技术方案为：一种高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法， 具体包括如下步骤： 1）直线步进电机定子铁芯有P对极，由两种硅钢片叠加而成，一种M型硅钢片包括定子 轭、定子磁极、1对极齿和（P-1）对极槽；另一种N型硅钢片包括定子轭、定子磁极、2对极齿 和（P-2）对极槽；M型硅钢片和N型硅钢片的极齿和极槽的形状相同，内径大的极弧形成定 子铁芯的极槽，内径小的极弧形成定子铁芯的极齿； 2）径向磁场直线步进电机定子铁芯的定子极齿、极槽排列规则为：定子各个磁极 的极齿、极槽沿定子轴向依次排。
8、列，极槽、极齿的宽度满足以下公式：定子轴向极齿距为 ，定子轴向极齿宽，极槽宽；极齿宽； 3）定子各磁极的极槽硅钢片片数为、极齿的硅钢片片数为：硅钢片的厚度为 ，定子极槽的硅钢片片数、极齿的硅钢片片数为； 4）双片旋转错位叠压，根据定子磁极对数P进行： 第一步：用M型硅钢片一片的1对极齿形成定子的第一对极齿； 第二步：用N型硅钢片一片叠于第一步M型硅钢片之上，N型硅钢片的2对极齿继续形 成第一对极齿，同时形成顺时针相邻的第二对极齿； 第三步：用M型硅钢片一片较第一步顺时针转过一个极距，叠于第二步N型硅钢片之 上，M型硅钢片的1对极齿，继续形成定子的第二对极齿； 第四步：用N型硅钢片一片较第二步顺。
9、时针转过一个极距，叠于第三步M型硅钢片之 说 明 书CN 102570734 A 2/4页 4 上，N型硅钢片的2对极齿继续形成第二对极齿，同时形成顺时针相邻的第三对极齿； 第五步：用M型硅钢片一片较第三步顺时针转过一个极距，叠于第四步N型硅钢片之 上，M型硅钢片的1对极齿，继续形成定子的第三对极齿； 第六步：用N型硅钢片一片较第四步顺时针转过一个极距，叠于第五步M型硅钢片之 上，N型硅钢片的2对极齿继续形成第三对极齿，依次类推，直到M型硅钢片位置回到第一 步的位置，完成一次旋转，每次旋转的角度为一个极距，即； 5）重复步骤4）直到满足定子的铁芯的长度要求。 0005 本发明的有益效果在于：本。
10、发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压 法，适用于高起动直线推力的圆筒型直线旋转步进磁阻电机的定子设计与成型技术。这种 定子既可作为常规圆筒式直线磁阻步进电机的定子，也适用于直线旋转磁阻步进电机的定 子。可大幅度提高直线起动推力，是一种结构方法简单，适用广泛的高起动直线推力新型定 子成形技术。 附图说明 0006 图1为本发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子铁芯结构图； 图2为本发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法中M型铁芯叠片结构 图； 图3为本发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法中N型铁芯叠片结构 图； 图4为本发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠。
11、压法第一步AA 、 磁极为极 齿的叠压位置图； 图5为本发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法第二步AA 、 和BB 、 磁极 为极齿的叠压与其他磁极为极槽结构图； 图6为本发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法第三步BB 、 磁极为极 齿的叠压与其他磁极为极槽结构图； 图7为本发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法第四步BB 、 和CC 、 磁极 为极齿的叠压与其他磁极为极槽结构图； 图8为本发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法第五步CC 、 磁极为极 齿的叠压与其他磁极为极槽结构图； 图9为本发明高起动推力径向磁场直线旋转电机定子双片叠压法第六步C。
12、C 、 和AA 、 为极 齿的叠压与其他磁极为极槽结构图。 具体实施方式 0007 高起动直线推力径向磁场的圆筒形直线步进电机或径向磁场的直线旋转步进电 机的定子铁芯叠片结构如图1所示。该定子铁芯是由两种结构形状不同的硅钢片采用双片 旋转错位叠压技术形成，其定子结构有定子轭、定子磁极、定子齿构成，如图1所示。形成高 起动直线推力的径向磁场直线步进电机定子铁芯的两种叠片结构形状为M型如图2、N型图 3所示。 说 明 书CN 102570734 A 3/4页 5 0008 定子铁芯磁极轴向齿槽参数计算方法： 1）定子轴向槽宽：计算式为 （1），式中，为磁极轴向长度；Z为定子 每极齿数。 0009 。
13、2）定子轴向齿宽：计算式为 （2），式中，为齿距。 0010 定子铁芯磁极轴向齿槽排列规则：径向磁场直线步进电机定子铁芯的齿槽排列规 则为：各个磁极的齿、槽沿定子极靴表面轴向一齿一槽依次排列，且槽的宽度满足公式 （1），齿的宽度满足公式（2）。 0011 采用双片旋转错位叠压法的定子硅钢片的形状：采用双片旋转错位叠压法制造径 向磁场直线步进电机定子铁芯，定子叠片必需设计成两种结构形状，图2、图3所示。图2、 图3为组成定子所用的两种铁芯钢片，即M、N型叠片图。 0012 采用双片旋转错位叠压法制造径向磁场直线步进电机定子铁芯定子的叠片有P 对极，两种不同的结构形式的叠片。其中M型叠片只有1对极。
14、是极齿，其余极是极槽，M型 叠片如图2所示。图2中P=3，6个磁极分别为、，形成三个极对，分别为： 极对为极齿对，、极对为极槽对。N型叠片只有2对极是极齿，其余是极槽， 如图3所示。图3中6个磁极分别为、，形成三个极对。分别为：极 对和极对为极齿对，极对为极槽对。每一对磁极的形状相同，即极与极相同， 极与极相同、极与极相同。内径大的极弧形成定子铁芯的极槽，如，内径小的极 弧形成定子铁芯的极齿，如。 0013 采用双片旋转错位叠压法形成定子轴向齿、槽宽度是利用硅钢片厚度通过计算得 出，需要分别计算出定子轴向弧形齿的硅钢片数为、定子轴向弧形槽的硅钢片数为和 一次旋转的机械角度，其计算方法如下： 1。
15、）定轴向弧形齿的硅钢片数的其计算式为：（3）,式中，D为硅钢片的厚度； 2) 定轴向弧形槽的硅钢片数的其计算式为： (4), 式中，D为硅钢片的厚 度； 3）一次旋转角度的计算为： （5），式中，为以机械角度表示的极距。 0014 形成定子轴向齿槽的双片旋转错位叠压法：对于径向磁场圆筒形直线步进电机和 直线旋转步进电机，旋转错位叠压法根据定子磁极对数P进行。其方法步骤为包括： 第一步：电机定子P对极（P=3）为AA 、 、BB 、 、CC 、 ，以M型硅钢片一片的极对与定子 的AA 、 极对齐，对定子AA 、 极对为极齿进行叠压，如图4所示； 第二步：以N型硅钢片一片的极对和极对与定子的AA 。
16、、 、BB 、 极对对齐，对定 子的AA 、 、BB 、 极对为极齿进行叠压，如图5所示； 说 明 书CN 102570734 A 4/4页 6 第三步：以M型硅钢片一片的极对与定子的BB 、 极对齐，较第一步顺时针旋转一 个极距，对BB 、 极对为极齿进行叠压，如图6所示； 第四步：以N型硅钢片一片的a-a , 极对和b-b , 极对与定子的BB 、 、CC 、 极对对齐，较第二 步顺时针旋转一个极距，对定子的BB 、 、CC 、 极对为齿进行叠压，如图7所示； 第五步：以M型硅钢片一片的极对与定子的CC 、 极对齐，较第三步顺时针旋转一 个极距，对CC 、 极对为极齿进行叠压，如图8所示； 第六步：以N型硅钢片一片的a-a , 极对和b-b , 极对与定子的CC 、 、AA 、 极对对齐，较第四 步顺时针旋转一个极距，对定子的CC 、 、AA 、 极对为极齿进行叠压；经过以上六步完成一个齿 距的叠压，如图9所示。 0015 第七步：重复以上六步次，即满足定子的铁芯的长度要求。 说 明 书CN 102570734 A 1/2页 7 图 1 图 2 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图CN 102570734 A 2/2页 8 图 6 图 7 图 8 图 9 说 明 书 附 图CN 102570734 A 。