CN107404160A - 电机 - Google Patents

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CN107404160A CN201610333756.7A CN201610333756A CN107404160A CN 107404160 A CN107404160 A CN 107404160A CN 201610333756 A CN201610333756 A CN 201610333756A CN 107404160 A CN107404160 A CN 107404160A
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姜茂雄
张秀凤
吴恒刚
华海军
赵健
李勇
王勇
张亚明
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Abstract

本发明提供一种电机，包括转子和定子，所述转子具有若干永磁体，所述定子具有定子铁芯，所述定子铁芯包括磁轭和若干定子齿，每一所述定子齿具有齿部和极靴，每一所述永磁体朝向所述极靴开设有一凹槽，所述定子铁芯的槽宽为C，所述极靴与所述凹槽的中心之间的距离为最小值D时，所述槽宽的线段的中点到所述永磁体和定子铁芯之间的气隙中心线的距离为B，所述气隙中心线沿所述距离为B的线段的延伸方向到所述永磁体的距离值为A，其中A、B、C、D满足下列公式：A＝B；A+B＝(4～5)*D；C＝(0.9～1.1)*(A+B)。

Description

电机
技术领域
本发明属于电机领域，尤其涉及一种改进的电机。
背景技术
电机是将电能转换为机械能的装置，已在各行各业得到了广泛的应用。一般而言，电机包括转子和定子，通过转子及定子之间的磁场交互作用，驱使转子相对定子转动。NVH是噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写，如何提高电机的NVH表现已成为一大研究方向。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种提高NVH表现的电机。
本发明提供一种电机，包括转子和定子，所述转子具有若干永磁体，所述定子具有定子铁芯，所述定子铁芯包括磁轭和若干定子齿，每一所述定子齿具有齿部和极靴，每一所述永磁体朝向所述极靴开设有一凹槽，所述定子铁芯的槽宽为C，所述极靴与所述凹槽的中心之间的距离为最小值D时，所述槽宽的线段的中点到所述永磁体和定子铁芯之间的气隙中心线的距离为B，所述气隙中心线沿所述距离为B的线段的延伸方向到所述永磁体的距离值为A，其中A、B、C、D满足下列公式：A＝B；A+B＝(4～5)*D；C＝(0.9～1.1)*(A+B)。
进一步地，所述电机为外转子式电机，所述若干定子齿设于所述磁轭的外周壁上。
进一步地，所述定子还包括与所述若干定子齿对应的定子绕组，每一所述定子绕组绕制于一定子齿的齿部上。
进一步地，所述定子还包括固定架，所述固定架通过在所述定子铁芯的外周面上注射成型，所述定子铁芯容置于所述固定架内，所述定子绕组绕制于所述固定架上。
进一步地，所述固定架包括环形架和若干绕线架，每一所述绕线架包括绕线块和弧形挡板，所述固定架自所述若干绕线架的外侧朝向环形架开设有收容槽，所述定子铁芯容置所述收容槽内，所述极靴与弧形挡板的外端面对齐，所述齿部容置于所述绕线块内，所述磁轭容置于所述环形架内，所述定子绕组绕制于对应的绕线块上。
进一步地，所述环形架上沿所述固定架的轴向开设有若干安装孔，所述定子通过若干固定件穿过相应的安装孔与外部元件连接。
进一步地，每一所述安装孔内安装有套筒，所述定子通过若干固定件穿过相应的套筒与外部元件连接。
进一步地，述定子还包括若干端子，所述若干端子连接于所述环形架上。
进一步地，所述环形架上对应所端子凸设有凸台，所述凸台的末端开设有连接槽，所述端子插接于所述连接槽内。
进一步地，所述固定架还包括容置筒，所述容置筒一端的外周壁轴向延伸出所述环形架，所述容置筒的两端开设有容纳槽，每一所述容纳槽内分别容置有一轴承，所述转子还具有转轴，所述转轴穿过所述容置筒，并使所述轴承套置于所述转轴上。
进一步地，至少一轴承与所述容置筒之间设有一垫环。
进一步地，所述转子还包括机壳，所述机壳包括端壁和侧壁，所述端壁和侧壁形成一容置腔，所述定子容置于所述容置腔内，所述若干永磁体装设于所述侧壁上，所述转轴还穿过所述端壁，且相对所述端壁固定。
进一步地，所述转轴上还套设有一垫圈，所述垫圈位于所述端壁与一轴承之间。
进一步地，所述端壁远离所述侧壁一侧凸设有凸块，所述转轴穿过所述凸块并与所述凸块过盈配合。
进一步地，所述端壁上开设有若干散热孔。
本发明实施方式中的电机，通过在永磁体、极靴之间的关系定义A、B、C、D的所指距离，在A、B、C、D符合上述公式时，电机明显降低了噪音，提高了NVH表现。
附图说明
图1为本发明一实施方式中的电机的立体示意图。
图2为图1所示的电机的分解示意图。
图3为图1所示的电机的另一方向的分解示意图。
图4为图1所示的电机沿IV-IV线的剖面示意图。
图5为图1所示的电机沿V-V线的剖面示意图。
图6为图5所示的永磁体与定子齿之间的一局部状态放大示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明一实施方式中的电机100，包括转子10和定子20。本实施方式中，所述电机100为外转子式电机，所述定子20容置于转子10内，且所述转子10可相对定子20转动。本实施方式中，所述电机100用在空调系统的风机中。可以理解，所述电机100还可用于其它电器设备中。
请同时参阅图2-3，转子10包括机壳11、若干永磁体12以及转轴13。
所述机壳11包括端壁111和侧壁112，所述端壁111和侧壁112形成一容置腔113，以用于容置所述定子20。所述端壁111大致呈锥形，其朝远离侧壁112一端逐渐收缩。所述端壁112远离侧壁111一侧的中心处凸设有凸块114，所述凸块114大致为圆柱形，其末端沿机壳11的轴向开设有贯穿端壁112的通孔115。所述端壁111上环绕所述凸块114开设有若干散热孔116，便于电机100工作时的散热。
本实施方式中，所述永磁体12的数量为十个，所述十个永磁体12均匀间隔地装设于侧壁112的内侧上。所述永磁体12的数量并不作为限定，在其它实施方式中，可根据设计需要调整永磁体12的数量。请同时参阅图6，所述永磁体12的内侧开设有凹槽121。
所述转轴13的一端伸入通孔115并与凸块114过盈配合，以使转轴13相对机壳11固定。可以理解，转轴13还可以是通过其它方式与机壳11连接，如卡扣的方式。
所述定子20包括定子铁芯21、固定架22以及若干定子绕组23。
所述定子铁芯21包括磁轭211和若干定子齿212。所述磁轭211呈圆环形，所述若干定子齿212均匀间隔地设于磁轭211的外周壁上。本实施方式中，以定子铁芯21包括十二个定子齿212的结构为例进行说明。所述定子齿212的数量并不作为限定，在其它实施方式中，可根据设计需要调整定子齿212的数量。每一定子齿212包括齿部2121和极靴2122。齿部2121大致为方形块，其一端连接于磁轭211的周壁。极靴2122大致为弧形状，其连接于齿部2121远离磁轭211的一端，且所述极靴2122关于齿部2121对称设置。所述定子铁芯21一般采用磁导率高的软磁材料，如普通碳素结构钢、硅钢片以及导磁合金等。优选地，所述定子铁芯21采用硅钢片制得。所述定子铁芯21可通过对轴向层叠的若干磁芯叠片进行冲压工艺制成，还可通过压装工艺制成。
所述固定架22包括容置筒221、环形架223以及若干绕线架225。所述容置筒221呈中空圆柱形，其两端开设有圆柱形的容纳槽2211。所述容置筒221一端的外周壁轴向延伸出所述环形架223，所述环形架223上沿固定架22的轴向开设有若干安装孔2231和贯通槽2232。本实施方式中，所述安装孔2231为圆形，所述贯通槽2232为弧形，所述安装孔2231和贯通槽2232的数量均为三个，且所述安装孔2231和贯通槽2232间隔环绕所述容置筒221分布。所述环形架223上还设置有三个凸台2233，每一凸台2233的末端开设有一连接槽2234，所述连接槽2234大致呈方形。所述绕线架225与定子齿212的形状大致相同，且绕线架225的数量与定子齿212的数量一致。绕线架225包括绕线块2251和弧形挡板2252。所述绕线块2251大致呈方形，所述绕线块2251的一端连接于环形架223的周壁，另一端连接于所述弧形挡板2252。
所述固定架22自若干绕线架225的外侧朝向环形架223开设有收容槽227，所述收容槽227的形状与定子铁芯21的形状大致相同。所述定子铁芯21容置于收容槽227内时，所述极靴2122与弧形挡板2252的外端面对齐。
本实施方式中，定子铁芯21由若干磁芯叠片沿定子20的轴向层叠而成，制造组装时，简易铆接该若干磁芯叠片以形成所述定子铁芯21，并通过在定子铁芯21的外周面上注射塑料或橡胶以形成所述固定架22。所述固定架22的容置筒221、环形架223以及绕线架225为一体成型。
所述若干定子绕组23的数量与绕线架225的数量一致，每一绕线架225的绕线块2251上绕制有一定子绕组23。
所述定子20还包括若干端子27，本实施方式中，所述端子27的数量为三个。端子27上相邻的两侧端上延伸设置有弯折状的连接部271，便于端子27与相应定子绕组23的接线(图未示)连接，以实现各定子绕组23之间的连接。端子70还于设有连接部271的侧端延伸设置有插接板272，所述插接板272大致呈方形。本实施方式中，端子27的数量为三个，每一端子27的插接板272插设于一凸台2233的连接槽2234中，以使相应端子27与固定架22相对固定。本实施方式中，端子27的插接板272通过在固定架22注射成型时容置于连接槽2234内，以使所述端子27相对固定架22固定。
可以理解，端子27还可通过插接板272与连接槽2234以卡接或过盈配合的方式固定于所述固定架22上。
所述定子20还包括若干固定件28。所述定子20通过每一固定件28穿过对应的安装孔2231，以与外部元件固定。请同时参阅图4，所述定子20还包括若干套筒29，每一所述套筒29大致呈“I”型，其装设于安装孔2231内，套筒29的两端横向突出使得套筒29卡固于安装孔2231内。所述固定件28穿过套筒29并与外部元件固定，以使所述定子20与外部元件固定。本实施方式中，套筒29通过在固定架22注射成型时容置于安装孔2231内，以使套筒29相对固定架22固定。
请同时参阅图2-4，所述电机100还包括两个轴承30，所述每一轴承30容置于一容纳槽2211内。所述转轴13的一端穿设容置筒221，使得两个轴承30套置于转轴13上。本实施方式中，邻近端壁111的轴承30与端壁111之间还设置有一垫圈31，所述垫圈31套设与转轴13上；另一轴承30与容置筒221之间还设有一垫环32，所述垫环32使得轴承更稳固地容置于容纳槽6121内。
组装时，在定子铁芯21、端子27及套筒29的外周面上注射塑料或橡胶等绝缘材料以形成固定架22，并使得定子铁芯21容置于收容槽227内，端子27的插接板272固定于固定架22的凸台2233上，套筒29容置于安装孔2231内且相对固定架22固定；在每一绕线架225的绕线块2251上绕制一绕组23，并将若干绕组23与相应端子27连接；将固定件28穿过套筒29并与外部载体连接，以使固定架22与外部载体连接；将两个轴承30分别容置于相应容纳槽2211内，并将垫环32设置一轴承30与容置筒221之间；将永磁体12装设于机壳11的侧壁112上，并将定子20容置于容置腔113内，将转轴13的一端自端壁111的外侧穿过通孔115、垫圈31和容置筒221，使得两个轴承30套置于转轴13上，垫圈31抵持于端壁111和一轴承30之间。
请再参阅图5，绕组23通电后，永磁体12围绕定子齿212转动，永磁体12的转动带动机壳11和转轴13转动，进而使得一与转轴13连接的外部元件(图未示)转动。
请同时参阅图6，图6为永磁体12与定子齿212之间的一局部状态放大示意图。此时，极靴与永磁体之间的最小距离为极靴2122的外侧的中心到永磁体12中凹槽121的中心之间的距离，即为极靴2122外侧的中心点a与凹槽121的中心点b形成的线段ab的距离，其值为D。所述线段ab具有中点c。图6中的圆弧线I为此时永磁体12和定子铁芯21之间的气隙中心线，所述气隙中心线I的半径为定子铁芯21的中心点(图未示)到中点c的距离。相邻两个极靴2122的外侧端之间的距离，即定子铁芯21的槽宽为线段II的距离，其值为C。所述线段II具有中点d，中点d到气隙中心线I的距离为线段III的距离，其值为B，所述气隙中心线I沿线段III延伸的方向到永磁体12的距离为线段VI的距离，其值为A。
其中，A、B、C、D满足下列公式：
A＝B； (公式1)
A+B＝(4～5)*D； (公式2)
C＝(0.9～1.1)*(A+B)； (公式3)
本发明实施方式中的电机100，通过在永磁体12、极靴2122之间的关系定义A、B、C、D的所指距离，在A、B、C、D符合上述公式时，电机100明显降低了噪音，提高了NVH表现。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围的内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围的内。

Claims (15)

1.一种电机，包括转子和定子，所述转子具有若干永磁体，所述定子具有定子铁芯，所述定子铁芯包括磁轭和若干定子齿，每一所述定子齿具有齿部和极靴，每一所述永磁体朝向所述极靴开设有一凹槽，其特征在于：所述定子铁芯的槽宽为C，所述极靴与所述凹槽的中心之间的距离为最小值D时，所述槽宽的线段的中点到所述永磁体和定子铁芯之间的气隙中心线的距离为B，所述气隙中心线沿所述距离为B的线段的延伸方向到所述永磁体的距离值为A，其中A、B、C、D满足下列公式：
A＝B；
A+B＝(4～5)*D；
C＝(0.9～1.1)*(A+B)。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述电机为外转子式电机，所述若干定子齿设于所述磁轭的外周壁上。
3.如权利要求2所述的电机，其特征在于：所述定子还包括与所述若干定子齿对应的定子绕组，每一所述定子绕组绕制于一定子齿的齿部上。
4.如权利要求3所述的电机，其特征在于：所述定子还包括固定架，所述固定架通过在所述定子铁芯的外周面上注射成型，所述定子铁芯容置于所述固定架内，所述定子绕组绕制于所述固定架上。
5.如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述固定架包括环形架和若干绕线架，每一所述绕线架包括绕线块和弧形挡板，所述固定架自所述若干绕线架的外侧朝向环形架开设有收容槽，所述定子铁芯容置所述收容槽内，所述极靴与弧形挡板的外端面对齐，所述齿部容置于所述绕线块内，所述磁轭容置于所述环形架内，所述定子绕组绕制于对应的绕线块上。
6.如权利要求5所述的电机，其特征在于：所述环形架上沿所述固定架的轴向开设有若干安装孔，所述定子通过若干固定件穿过相应的安装孔与外部元件连接。
7.如权利要求5所述的电机，其特征在于：每一所述安装孔内安装有套筒，所述定子通过若干固定件穿过相应的套筒与外部元件连接。
8.如权利要求5所述的电机，其特征在于：所述定子还包括若干端子，所述若干端子连接于所述环形架上。
9.如权利要求8所述的电机，其特征在于：所述环形架上对应所端子凸设有凸台，所述凸台的末端开设有连接槽，所述端子插接于所述连接槽内。
10.如权利要求5所述的电机，其特征在于：所述固定架还包括容置筒，所述容置筒一端的外周壁轴向延伸出所述环形架，所述容置筒的两端开设有容纳槽，每一所述容纳槽内分别容置有一轴承，所述转子还具有转轴，所述转轴穿过所述容置筒，并使所述轴承套置于所述转轴上。
11.如权利要求10所述的电机，其特征在于：至少一轴承与所述容置筒之间设有一垫环。
12.如权利要求10所述的电机，其特征在于：所述转子还包括机壳，所述机壳包括端壁和侧壁，所述端壁和侧壁形成一容置腔，所述定子容置于所述容置腔内，所述若干永磁体装设于所述侧壁上，所述转轴还穿过所述端壁，且相对所述端壁固定。
13.如权利要求12所述的电机，其特征在于：所述转轴上还套设有一垫圈，所述垫圈位于所述端壁与一轴承之间。
14.如权利要求12所述的电机，其特征在于：所述端壁远离所述侧壁一侧凸设有凸块，所述转轴穿过所述凸块并与所述凸块过盈配合。
15.如权利要求12所述的电机，其特征在于：所述端壁上开设有若干散热孔。
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