電機本體的主要部件有轉子和定子。首先,它們必須滿足電磁方面的要求,保證在工作氣隙中產生足夠的磁通,電樞繞組允許通過一定的電流,以便產生一定的電磁轉矩。其次,要滿足機械方面的要求,保證機械結構牢固和穩(wěn)定,能傳送一定的轉矩,并能經受住一定環(huán)境條件的考驗。此外,還要考慮節(jié)約材料、結構簡單緊湊、運行可靠和溫升不超過規(guī)定的范圍等要求。圖1給出了無刷直流電機結構示意圖。
1.定子
定子是電機本體的靜止部分,由導磁的定子鐵心、導電的電樞繞組及固定鐵心和繞組用的一些零部件、絕緣材料、引出部分等組成,如機殼、絕緣片、槽楔、引出線及環(huán)氧樹脂等。
(1)定子鐵心 定子鐵心一般由硅鋼片疊成,取用硅鋼片的目的是為了減少主定子的鐵耗。硅鋼片沖成帶有齒槽的環(huán)形沖片,在槽內嵌放電樞繞組,槽數(shù)視繞組的相數(shù)和極對數(shù)而定。為減少鐵心的渦流損耗,沖片表面涂絕緣漆或磷化處理。為了減少噪聲和寄生轉矩,定子鐵心采用斜槽,一般斜一個槽距。在疊裝后的鐵心槽內放置槽絕緣和電樞線圈,然后整形、浸漆,最后把主定子鐵心壓人機殼內。有時為了增加絕緣和機械強度,還需要采用環(huán)氧樹脂進行灌封。
圖1所示為圖2所示無刷直流電機的定子鐵心沖片,此產品的極對數(shù)P=1,繞組為三相。
圖一無刷直流電機結構示意圖
圖2 定子鐵心沖片
(2)定子繞組 定子繞組是電機本體的一個最重要部件。當電機接上電源后,電流流人繞組,產生磁動勢,后者與轉子產生的勵磁磁場相互作用而產生電磁轉矩。當電機帶著負載轉起來以后,便在繞組中產生反電動勢,吸收一定的電功率,并通過轉子輸出一定的機械功率,從而實現(xiàn)了將電能轉換成機械能的過程。顯然,繞組在實現(xiàn)能量的轉換過程中起著極其重要的作用。因此,對繞組的要求為:一方面它能通過一定的電流,產生足夠的磁動勢以得到足夠的轉矩;另一方面要求結構簡單,運行可靠,并應盡可能節(jié)省材料。
繞組一般分為集中繞組和分布繞組兩種:前者工藝簡單,制造方便,但因繞組集中在一起,空間利用率差,發(fā)熱集中,對散熱不利;后者工藝較復雜,但能克服前者的一些不足。繞組由許多線圈連接而成。每個線圈也叫繞組元件,由漆包線在繞線模上繞制而成。線圈的直線部分放在鐵心槽內,其端接部分有兩個出線頭,把各個線圈的出線頭按一定規(guī)律連接起來,即得到主定子繞組。圖1所示為圖2所示無刷直流電機的定子繞組的接線。
2.轉子
主轉子是電機本體的轉動部分,是產生勵磁磁場的部件,它由三部分組成:永磁體、導磁體和支撐零部件。
永磁體和導磁體是產生磁場的核心,由永磁材料和導磁材料組成。無刷直流電機常采用的永磁材料有下列幾種:鋁鎳鉆、鐵氧體、釹鐵硼及高磁能積的稀土鈷永磁材料等。導磁材料一般用硅鋼、電工純鐵或1J50坡莫合金等。
圖3 主定子繞組
機械支撐零部件主要是指轉軸、軸套和壓圈等,它們起固定永磁體和導磁體的作用。轉軸由非導磁材料,如圓鋼或玻璃鋼棒等車磨而成,要求它具有一定的機械強度和剛度。軸套和壓圈通常由黃銅或鋁等非導磁材料做成。