CN105305673A - 一种槽口沿轴向非直线分布的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其包括定子机座、定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子轴、轴承和转子电枢绕组；定子机座内固定设置定子铁芯，定子绕组固定设置在定子铁芯内；转子铁芯固定设置在转子轴上，转子轴通过轴承固定设置在定子机座内，转子铁芯的外圆周上均匀开设若干槽，相邻两槽之间为齿，槽中设置转子电枢绕组；其特征在于：齿由转子铁芯、转子齿和齿靴构成，齿靴两侧沿轴向采用非直线分布结构，转子齿与转子铁芯为一体式结构，转子齿与齿靴为分体式结构。本发明能有效降低槽频径向电磁激振力，以及电机的齿槽转矩。

Description

一种槽口沿轴向非直线分布的电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是关于一种槽口沿轴向非直线分布的电机。

背景技术

现代社会已无法离开电机，电机的应用遍及交通运输、工农业生产、信息处理，以及日常生活的各个领域。电机的种类繁多，结构也各有不同，有异步电机、永磁电机、电励磁电机等。各类电机在旋转过程中都会产生振动和噪声，振动噪声是一种环境污染，会对人们健康、日常生活产生不良的影响；在军工领域振动噪声更为重要。因此，降低电机的振动和噪声具有非常重要的意义。

电机的气隙中存在着基波磁场和一系列的谐波磁场。在电机运行过程中，这些气隙磁场之间相互作用，将会产生作用于电机定子铁芯上的切向及径向的电磁力；其中，切向电磁力产生转矩，而径向电磁激振力引起定子铁芯变形。各种周期、各种转速的径向电磁激振力波都分别作用在定子、转子铁芯上，使定子铁芯和机座以及转子出现随时间周期性变化的径向形变，因此产生振动和噪声。

对于直流电机而言，其最突出的径向电磁激振力为与齿槽数相关的槽频电磁激振力，该激振力由于转子电枢开槽，导致磁路磁导变化，引起定子磁极表面的磁密随转子齿槽的运动而变化，从而引起槽频电磁激振力。这类电磁激振力是电机本质造成的，减小和削弱这种电磁激振力存在极大的困难。目前往往采用斜槽或闭口槽，然而斜槽效果不明显，且工艺复杂；闭口槽也会使工艺难度增加。到目前为止，还没有解决电机振动和噪声的较好的方案。

实际上直流电机的该现象在转子电枢的电机中都存在类似的问题。人字形斜槽具有减弱槽频径向电磁激振力的作用，在异步电机的转子鼠笼侧可以方便采用，因为鼠笼绕组为铸铝制造。但是该方法在电枢绕组或者异步电机定子侧则难以实施，因为人字斜槽后，定子绕组下线困难，对大电机人字斜槽因为斜的角度小可能可行，但是对小电机很难实施。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种槽口沿轴向非直线分布的电机，能有效降低槽频径向电磁激振力，以及电机的齿槽转矩。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其包括定子机座、定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子轴、轴承和转子电枢绕组；所述定子机座内固定设置所述定子铁芯，所述定子绕组固定设置在所述定子铁芯内；所述转子铁芯固定设置在所述转子轴上，所述转子轴通过所述轴承固定设置在所述定子机座内，所述转子铁芯的外圆周上均匀开设若干槽，相邻两槽之间为齿，所述槽中设置所述转子电枢绕组；其特征在于：所述齿由转子铁芯、转子齿和齿靴构成，所述齿靴两侧沿轴向采用非直线分布结构，所述转子齿与所述转子铁芯为一体式结构，所述转子齿与所述齿靴为分体式结构。

所述转子齿与所述齿靴之间的连接方式采用粘贴式固定、燕尾槽固定或螺钉式固定等。

各所述齿靴之间采用不导磁材料连接，各所述齿靴连接成圆环状后再固定连接在所述转子齿上表面。

所述齿靴两侧沿轴向采用曲折形状，形成锯齿形结构；两所述锯齿形结构的齿靴形成的槽口沿轴向也为非直线分布，该槽口为曲折形状的锯齿形结构。

每个所述齿靴的中间开设有锯齿形的小槽。

所述齿靴两侧沿轴向采用阶梯状、梯形、三角形、正线性或波浪形。

在所述齿靴的下沿处两侧设置为向上倾斜的斜面。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明电机由于包括定子机座、定子铁芯、定子永磁磁极、转子铁芯、转子齿靴、转子齿、转子轴、轴承、转子电枢绕组和换向器或者集电环。其中，定子机座可采用常规电机的安装方式固定，定子铁芯固定设置在定子机座内，定子铁芯是电机磁路的一部分，定子永磁磁极固定设置在定子铁芯内。位于定子永磁磁极的N极和S极中间，转子铁芯固定设置在转子轴上,转子轴能够带动转子铁芯绕轴心旋转，转子轴通过轴承固定设置在定子机座内，转子铁芯的外圆周上均匀开设若干槽，槽中设置转子电枢绕组；转子电枢绕组采用适当的绕组型式。位于转子铁芯的一侧或两侧，在转子轴上设置换向器或者集电环；转子电枢绕组中的各线圈与换向器或者集电环联接，再通过电刷与外部静止供电电路连接。转子齿靴的两侧沿轴向不再是直线，而是具有非直线的形状，如锯齿形，阶梯状，梯形，正线性，波浪形，等等，使定子磁极或者定子齿受到的径向电磁激振力均匀化，减小定子铁芯和机座的振动；使齿槽转矩不随转子齿槽位置变化而变化。2、本发明还可以在转子齿靴的中间齿对应的位置开有锯齿形的小槽，或者其他形状小槽。3、本发明的转子齿靴可以用胶粘贴在转子齿表面；可以采用燕尾槽固定；可以采用不导磁材料将所有齿靴连接成圆环，再固定到转子齿表面；可以采用转子齿靴顶上开螺钉孔用螺钉将齿靴固定到转子齿表面；可以采用适合的各种可靠机械方式固定。4、本发明的电机可以是直流电机，永磁直流电机，同步电机，永磁同步电机，旋转电枢电机，异步电机等等。

基于以上优点，本发明可以广泛应用于家用电器、医疗仪器、工业生产、制造业和民用领域的电机系统、航空航天电机电器设备领域、舰船辅助机械和舰船推进等系统领域以及可移动电气系统领域，对系统的减振降噪消除齿槽转矩具有重要意义。

附图说明

图1是已有的永磁直流电机的横截面示意图，是图2的B-B切面图；

图2是已有的永磁直流电机的轴向截面示意图，是图1的A-A切面图；

图3是已有的永磁直流电机的单个齿的主视图；

图4是图3的侧视图；

图5是图3的俯视图；

图6是已有的永磁直流电机的两个齿的俯视图；

图7是本发明的槽口沿轴向非直线分布的电机的单个齿的主视图；

图8是图7的侧视图；

图9是图7的俯视图；

图10是本发明的槽口沿轴向非直线分布的电机的两个齿的俯视图；

图11是本发明的槽口沿轴向非直线分布的电机的另一种齿靴形状的俯视图；

图12是本发明的槽口沿轴向非直线分布的电机的另一种齿靴形状的俯视图；

图13是本发明的槽口沿轴向非直线分布的电机的齿顶中间开小槽的主视图；

图14是图13的侧视图；

图15是图13的俯视图；

图16是本发明的槽口沿轴向非直线分布的电机的齿的另一种实施例。

具体实施方式

如图1和图2所示，已有的永磁直流电机包括定子机座1、定子铁芯2、定子永磁磁极3、转子铁芯4、转子轴5、轴承6、转子电枢绕组7和换向器(或集电环)8；其中，定子机座1可采用常规电机的安装方式固定，定子铁芯2是电机磁路的一部分。在定子机座1内固定设置定子铁芯2，定子永磁磁极3固定设置在定子铁芯2内。位于定子永磁磁极3的N极和S极中间，转子铁芯4固定设置在转子轴5上，转子轴5能够带动转子铁芯4绕轴心旋转，转子轴5通过轴承6固定设置在定子机座1内，转子铁芯4的外圆周上均匀开设若干槽(图中未示出)，相邻两槽之间为齿，槽中设置转子电枢绕组7；转子电枢绕组7采用直流电机用的绕组型式。位于转子铁芯4的一侧或两侧，在转子轴5上设置换向器8；转子电枢绕组7中的各线圈与换向器8连接，再通过电刷(图中未示出)与外部静止供电电路连接。

如图3～图5所示，现有的永磁直流电机电枢单个齿由转子铁芯4、转子齿9和齿靴10构成，转子齿9和齿靴10由硅钢片冲压成一体式结构。如图5所示，现有的齿靴10两侧边缘沿轴向是直线。如图6所示，两个齿靴10之间的槽口11沿轴向为直线形状。因为电枢绕组需要通过槽口11嵌入槽内，槽口11为直线嵌线方便，但该结构使电机轴向各段受到的齿槽转矩的变化规律一致，直接相加，对齿槽转矩不能起到削弱作用。类似地，转子齿和定子磁极受到径向电磁激振力的变化规律也一致，对径向电磁激振力不能起到削弱作用。即使斜槽，槽口11也是直线，也难以发挥作用。故本发明提出一种槽口沿轴向非直线分布的电机，本发明仅以永磁直流电机为例进行详细介绍，但并不局限于此，下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1和图2所示，本发明的永磁直流电机结构与现有技术中的永磁直流电机结构类似，也包括定子机座1、定子铁芯2、定子永磁磁极3、转子铁芯4、转子轴5、轴承6、转子电枢绕组7、换向器或集电环8、转子齿9和齿靴10。本发明的特征在于，齿靴10两侧沿轴向采用非直线结构，且转子齿9与转子铁芯4为一体式结构，转子齿9与齿靴10为分体式结构。

上述实施例中，如图7～图9所示，转子齿9与齿靴10之间采用粘贴式固定连接，或采用燕尾槽固定连接，将齿靴10单独制作成型后，再固定连接在转子齿9上表面。各齿靴10之间还可以采用不导磁材料连接，各齿靴10连接成圆环状后再固定连接在转子齿9上表面。转子齿9与齿靴10之间的连接方式还可以采用各种机械方式，例如采用在转子齿靴10顶部开设螺钉孔，通过螺钉将齿靴10固定到转子齿9上表面。

上述各实施例中，齿靴10两侧沿轴向采用曲折形状，形成锯齿形结构。如图10所示，由两锯齿形结构的齿靴10形成的槽口11沿轴向非直线分布，槽口11也为曲折形状的锯齿形结构。该槽口11的曲折形状使得槽口引起的磁导的变化不再沿轴向统一变化，使得转子齿9和定子永磁磁极3受到的径向电磁激振力不再沿轴向统一变化，起到削弱槽口影响的作用。

上述各实施例中，齿靴10两侧沿轴向还可以采用阶梯状、梯形(如图11所示)、三角形(如图12所示)、正弦形或波浪形等其他不规则形状，能使齿靴10的宽度沿轴向各位置有变化即可。

上述各实施例中，如图13～图15所示，在每个齿靴10的中间开设有锯齿形的小槽12，使得齿靴10对应部分的气隙磁导发生变化，从而进一步减小槽口11带来的影响，具有均化作用。

上述各实施例中，如图16所示，在齿靴10的下沿处两侧设置为向上倾斜的斜面13，齿靴10与转子齿9的连接面14可根据需要选择。

综上所述，本发明的槽口11沿轴向非直线分布的电机并不只限于直流电机，本申请叙述中仅以直流电机为例，只是说明的方便，本发明的电机可以是直线电机，可以是永磁电机，可以是异步电机等等，可以广泛用于槽口非直线分布时具有嵌线困难的电机中。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其包括定子机座、定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子轴、轴承和转子电枢绕组；所述定子机座内固定设置所述定子铁芯，所述定子绕组固定设置在所述定子铁芯内；所述转子铁芯固定设置在所述转子轴上，所述转子轴通过所述轴承固定设置在所述定子机座内，所述转子铁芯的外圆周上均匀开设若干槽，相邻两槽之间为齿，所述槽中设置所述转子电枢绕组；其特征在于：所述齿由转子铁芯、转子齿和齿靴构成，所述齿靴两侧沿轴向采用非直线分布结构，所述转子齿与所述转子铁芯为一体式结构，所述转子齿与所述齿靴为分体式结构。

2.如权利要求1所述的一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其特征在于：所述转子齿与所述齿靴之间的连接方式采用粘贴式固定、燕尾槽固定或螺钉式固定等。

3.如权利要求1所述的一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其特征在于：各所述齿靴之间采用不导磁材料连接，各所述齿靴连接成圆环状后再固定连接在所述转子齿上表面。

4.如权利要求1至3任一项所述的一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其特征在于：所述齿靴两侧沿轴向采用曲折形状，形成锯齿形结构；两所述锯齿形结构的齿靴形成的槽口沿轴向也为非直线分布，该槽口为曲折形状的锯齿形结构。

5.如权利要求4所述的一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其特征在于：每个所述齿靴的中间开设有锯齿形的小槽。

6.如权利要求1至3任一项所述的一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其特征在于：所述齿靴两侧沿轴向采用阶梯状、梯形、三角形、正线性或波浪形。

7.如权利要求1至3、5任一项所述的一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其特征在于：在所述齿靴的下沿处两侧设置为向上倾斜的斜面。

8.如权利要求4所述的一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其特征在于：在所述齿靴的下沿处两侧设置为向上倾斜的斜面。

9.如权利要求6所述的一种槽口沿轴向非直线分布的电机，其特征在于：在所述齿靴的下沿处两侧设置为向上倾斜的斜面。