CN107834717A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机，所述电机包括：定子和转子，定子包括定子铁芯和绕组，定子铁芯上形成有中心孔和环绕中心孔的多个定子齿，相邻的两个定子齿之间限定出定子槽，绕组绕设于定子槽，至少一个定子齿的内表面的横截面为直线形，转子可转动地设在中心孔内且包括转子铁芯和多个磁体，转子铁芯上形成有轴孔、环绕轴孔的多个磁极，相邻的磁极之间限定出开式磁体槽，多个磁体分别对应插配在多个开式磁体槽内，与磁极所对应的转子铁芯的外表面的横截面为非圆弧形或者与轴孔不同心的圆弧形。由此，降低了电机的转矩脉动，进而降低电机的工作噪声。

Description

电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机。

背景技术

相关技术中，永磁无刷电机多数为分数槽集中绕组，其中，定子齿的内表面横截面形成为与其中心孔同心的圆弧段形状，而且每个磁极处转子的外表面横截面形成为与其轴孔同心的圆弧段形状。这样会导致绕组磁动势谐波含量较大，造成电机的转矩脉动较大，产生明显的振动噪声。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种振动以及噪声较低的电机。

根据本发明实施例的电机包括：定子和转子，所述定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯上形成有中心孔和环绕所述中心孔的多个定子齿，相邻的两个所述定子齿之间限定出定子槽，所述绕组绕设于所述定子槽，其中，至少一个所述定子齿的内表面的横截面为直线形，所述转子可转动地设在所述中心孔内且包括转子铁芯和多个磁体，所述转子铁芯上形成有轴孔、环绕所述轴孔的多个磁极，相邻的磁极之间限定出开式磁体槽，多个所述磁体分别对应地插配在多个所述开式磁体槽内，其中，与所述磁极所对应的转子铁芯的外表面的横截面为非圆弧形或者与所述轴孔不同心的圆弧形。

根据本发明实施例的电机，通过设置外表面的横截面与磁极不同心的圆弧形的转子铁芯或者与横截面为非圆弧形的转子铁芯，降低电机的转矩脉动，进而降低电机的工作噪声。

根据本发明的一些实施例，每个所述定子齿的内表面的横截面均为直线形。

根据本发明的一些实施例，与所述磁极对应的转子铁芯的外表面包含至少一段横截面为圆弧形且曲率中心与所述轴孔的中心不重合的异心弧部。

在一些实施例中，每个与所述磁极对应的转子铁芯的外表面均包括：圆弧段和两个过渡段，所述圆弧段与所述多个定子齿的内表面转动配合，两个所述过渡段在周向上分别连接在所述圆弧段的两端，其中一个过渡段与位于所述磁极一侧的开式磁体槽连接，另一个过渡段与位于所述磁极另一侧的另一个开式磁体槽连接，每个所述过渡段均不落在与其相邻的所述圆弧段的基圆上，其中，所述异心弧部形成在所述过渡段和所述圆弧段中的至少一个上。

进一步地，所述圆弧段的横截面为圆弧形且所述圆弧段的曲率中心与所述轴孔的中心重合，所述过渡段的横截面至少部分为圆弧形且所述异心弧部形成在所述过渡段上。

在一些实施例中，所述圆弧段的横截面为圆弧形且所述异心弧部形成在所述圆弧段上。

可选地，所述过渡段的横截面为直线形、台阶形、圆弧形中的一种或其中至少两种的组合。

可选地，所述过渡段的横截面为曲率中心与所述轴孔的中心不重合的圆弧形，或者所述过渡段的横截面的一部分为圆弧形且另一部分为台阶形，或者所述过渡段的横截面为直线形。

在一些实施例中，每个与所述磁极对应的转子铁芯的外表面为圆弧段，所述圆弧段与所述多个定子齿的内表面转动配合，所述圆弧段形成为所述异心弧部。

在一些实施例中，每个所述开式磁体槽的槽口设有对所述磁体进行径向限位的限位凸部，每个所述磁体槽的限位凸部的个数为两个，两个所述限位凸部分别连接在限定出所述开式磁体槽的两个所述磁极上。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的电机的示意图；

图2是本发明实施例的电机的定子铁芯的示意图；

图3是本发明的第一实施例的转子的示意图；

图4是本发明的第二实施例的转子的示意图；

图5是本发明的第三实施例的转子的示意图。

附图标记：

电机100，

定子10，定子铁芯11，中心孔111，定子齿112，定子轭113，

转子20，转子铁芯21，轴孔211，磁体22，限位凸部23，

定子槽a，开式磁体槽b，内表面S1，外表面S2，圆弧段S21，过渡段S22。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1至图5描述根据本发明实施例的电机100。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的电机100包括：定子10和转子20。

如图1-图5所示，定子10包括定子铁芯11和绕组(图中未示出)，定子铁芯11上形成有中心孔111和环绕中心孔111的多个定子齿112，相邻的两个定子齿112之间限定出定子槽a，绕组绕设于定子槽a，其中，至少一个定子齿112的内表面S1的横截面为直线形，转子20可转动地设在中心孔111内且包括转子铁芯21和多个磁体22，转子铁芯21上形成有轴孔211、环绕轴孔211的多个磁极，相邻的磁极之间限定出开式磁体槽b，多个磁体22分别对应地插配在多个开式磁体槽b内，其中，与磁极所对应的转子铁芯21的外表面S2的横截面为非圆弧形或者与轴孔211不同心的圆弧形。

由此，根据本发明实施例的电机100，通过对定子10以及转子20进行优化，即同时对定子10和转子20进行削弧，以使电机100具有较小的气隙磁密谐波，也就是降低了气隙磁场的谐振波量，从而减小了谐振波产生的电磁激振力，进而降低了电机100的转矩脉动，改善了电机100的振动和噪声问题。

具体而言，定子铁芯11和转子铁芯21均可以通过多层片体叠置而成，定子铁芯11包括定子轭113和多个定子齿112，中心孔111限定在多个定子齿112的中心且沿电机100的周向贯通定子铁芯11的垂直于轴向的两端，定子槽a限定在相邻的两个定子齿112之间且沿电机100的轴向贯通定子铁芯11的两端，绕组缠绕设置在定子槽a上；转子20包括转子铁芯21和多个磁体22，轴孔211和多个开式磁体槽b均沿电机100的轴向贯通转子铁芯21的两端，其中，轴孔211位于转子铁芯21的中心处且用于安装转轴(图中未示出)，多个开式磁体槽b环绕轴孔211且用于安装多个磁体22，也就是说，每个开式磁体槽b内均安装有一个磁体22。

这里，可以理解的是，“开式磁体槽b”指的是：构造为敞开式结构的磁体槽，也就是开口槽，此时转子铁芯21的外表面S2具有缺口。由此说明，本说明书中所描述的转子铁芯21是指外表面S2具有缺口的转子铁芯21。

如图1、图4以及图5所示，每一个定子齿112的内表面S1的横截面均为直线形，与磁极所对应的转子铁芯21的外表面S2的横截面至少包含一段异心弧部，异心弧部的横截面为圆弧形且曲率中心与轴孔211的中心不重合。

也就是说，在电机100的任意横截面(即垂直于电机100轴线的平面所截得的横截面)上，定子齿112的内表面S1为直线形，与磁极所对应的转子铁芯21的外表面S2的横截面包含一段与轴孔211的中心不重合的异心弧部，具体地，与每个磁极所对应的转子铁芯21的外表面S2可以仅仅包括该异心弧部，也可以由该异心弧部和其它弧段(或者直线段)构成。这里，可以理解的是，本文所述的“内”是指靠近电机100中心轴线的一侧，与其相反的一侧为“外”，即远离电机100中心轴线的一侧。

举例而言，在图3所示的具体实施例中，每个与磁极对应的转子铁芯21的外表面为圆弧段S21，圆弧段S21与多个定子齿112的内表面转动配合。

当然，本发明并不限于此，在另一些实施例中，每个与磁极对应的转子铁芯21的外表面均包括：圆弧段S21和两个过渡段S22。

圆弧段S21与多个定子齿112的内表面转动配合，两个过渡段S22在周向上分别连接在圆弧段S21的两端，其中一个过渡段S22与位于磁极一侧的开式磁体槽b连接，另一个过渡段S22与位于磁极另一侧的另一个开式磁体槽b连接，每个过渡段S22均不落在与其相邻的圆弧段S21的基圆上。其中，异心弧部形成在过渡段S22和圆弧段S21中的至少一个上。

具体地，如图4所示，圆弧段S21的曲率中心与轴孔211的中心重合，而过渡段S22的至少部分为圆弧形且异心弧部形成在过渡段上(也就是说，异心弧部为圆弧形且偏心设置)。由此，将表面积较大的圆弧段S21设置成与轴孔211的中心重合，使异心弧部形成在表面积相对较小的过渡段S22上，不仅降低了气隙磁场的谐振波量、减小了谐振波产生的电磁激振力、最终降低了永磁电机的噪音，而且使转子在定子铁芯11的中心孔111内转动地更平稳、流畅。

可以理解的是，异心弧部也可以不形成在过渡段S22上而是形成在圆弧段S21上。也就是说，在另一些实施例中，与磁极对应的圆弧段S21的横截面为圆弧形且所述异心弧部形成在所述圆弧段S21上，即圆弧段S21的横截面的至少一部分为与轴孔211不同心的圆弧。这样，不仅对气隙磁场的谐振波量的降低效果较好，而且更方便加工、生产。

在图4和图5所示的具体实施例中，过渡段S22的横截面为直线形、台阶形、圆弧形中的一种或其中至少两种的组合。当过渡段S22的横截面为直线形、台阶形以及圆弧形中的任意两种的组合时，连接在圆弧段S21两端的过渡段S22中的每一个，可以一段为直线形，另一段为台阶形、也可以一段为直线形，另一段为圆弧形，还可以一段为台阶形，另一段为圆弧形。换言之，可以使转子铁芯21的外表面S2的至少部分弧段的曲率中心与轴孔211的中心不重合的合适的过渡段S22形状，都是本发明可选的形状。

每个开式磁体槽b的槽口设有对磁体22进行径向限位的限位凸部23，每个磁体槽的限位凸部23的个数为两个，两个限位凸部分别连接在限定出开式磁体槽的两个所述磁极上。每个开式磁体槽b都可以用于安装一个磁体22，进而可以在开式磁体槽b的槽口设置对磁体22进行径向限位的限位凸部23，以对磁体22进行径向限位。

下面参照图2，详细描述根据本发明实施例的定子10。

如图2所示，每个定子齿112的内表面S1的横截面均为直线形。由此，可以更好的减小绕组磁动势谐波含量，进一步地降低电机100的转矩脉动，更加有效地改善电机100的振动噪声问题。当然，本发明不限于此，还可以只有一个或者其中几个定子齿112的内表面S1的横截面为直线形，而其他的定子齿112的内表面S1为曲线形、或者曲线形与直线形结合的形式等，从而适用于不同的实际使用需要。

下面参照图3-图5，详细描述根据本发明实施例的转子20。

第一实施例：

如图3所示，转子铁芯21的外表面S2的横截面由沿电机100的周向依次排布的多个圆弧段S21组成，每相邻的两个圆弧段S21直接敞开以形成为开式磁体槽b，至少一个圆弧段S21的圆心与轴孔211的中心轴线不重合。也就是说，转子铁芯21的外表面S2的横截面包括多个沿电机100的周向依次分布的多个圆弧段S21，多个圆弧段S21之间间隔开，以形成为敞开的磁体槽(即开式磁体槽b)。由此，可以更好的实现对转子20的削弧效果，使转子20与定子10配合转动时更加平稳，以减小绕组磁动势谐波含量，降低电机100的转矩脉动，改善电机100的振动以及噪声问题。

优选地，如图3所示，每一个圆弧段S21的曲率中心与轴孔211的中心轴线均不重合。由此，在可以降低绕组磁动势谐波含量，以改善电机100的振动以及噪声问题的前提下，使转子20与定子10的转动配合更加平稳，提高转子20的转动平稳性。当然，本发明不限于此，还可以仅有一个或者多个圆弧段S21的曲率中心与轴孔211的中心轴线不重合，以满足不同的使用需求。

优选地，如图3所示，圆弧段S21的数量与开式磁体槽b的数量相同，且多个圆弧段S21与多个开式磁体槽b沿轴孔211的周向交叉分布。由此，可以使磁体22在转子20上的分布更加均匀，进而在电机100的工作过程中，转子20与定子10转动时受磁更均匀，提高电机100的工作稳定性。

优选地，如图3所示，多个圆弧段S21的尺寸相同，且在轴孔211的周向上均匀分布。也就是说，多个圆弧段S21的半径、长度均相同，且每个圆弧段S21的曲率中心与轴孔211的中心不重合。由此，不仅方便转子20的加工以及批量生产，而且可以提高转子20的转动平稳性。

第二实施例：

第二实施例与第一实施例大体相同，不用之处在于，本实施例中的与每个磁极相对的转子铁芯21的外表面S2的横截面由圆弧段S21和过渡段S22组成，且圆弧段S21与轴孔211同心设置，过渡段S22具有与轴孔211非同心设置的异心弧部。

如图4所示，与每个磁极相对的转子铁芯21的外表面S2的横截面包括沿电机100轴向依次分布的圆弧段S21，圆弧段S21的两端连接有过渡段S22，圆弧段S21的曲率中心与轴孔211的中心轴线重合，每个过渡段S22均不落在与其相邻的两个圆弧段S21中的任一个的基圆上。

也就是说，转子铁芯21的外表面S2的横截面由多个圆弧段S21和两个过渡段S22组成，多个圆弧段S21的两端均连接有过渡段S22，且相邻的过渡段S22之间间隔开，以形成为开式磁体槽b。由此，可以更好的实现对转子20的削弧效果，使转子20与定子10配合转动时更加平稳，以减小绕组磁动势谐波含量，降低电机100的转矩脉动，改善电机100的振动以及噪声问题。

如图4所示，每个圆弧段S21的曲率中心与轴孔211的中心轴线重合。

由此，可以使磁体22在转子20上的分布更加均匀，进而在电机100的工作过程中，转子20与定子10转动时受磁更均匀，提高电机100的工作稳定性。

优选地，如图4所示，多个磁极所对应的圆弧段S21的尺寸相同，且在轴孔211的周向上均匀分布。也就是说，多个圆弧段S21的半径、长度彼此相同，且多个圆弧段S21的曲率中心均与轴孔211的中心轴线重合。由此，不仅方便转子20的加工以及批量生产，而且可以提高转子20的转动平稳性。

例如，在图4所示的具体示例中，圆弧段S21的两端连接有过渡段S22，每个圆弧段S21的曲率中心与轴孔211的中心轴线重合，且过渡段S22的形状不是唯一的，过渡段S22可以是直线形、台阶形以及圆弧形中的任一种或其中至少两种的组合，进而可以根据实际使用需求，选择合适的过渡段S22形状。

第三实施例：

第三实施例与第二实施例大体相同，不同之处在于，本实施例中的圆弧段S21与轴孔211非同心设置。

如图5所示，与每个磁极对应的转子铁芯21的外表面S2的横截面包括沿电机100轴向依次分布的圆弧段S21，圆弧段S21的两端连接有过渡段S22，每个过渡段S22不落在与其相邻的两个圆弧段S21中的任一个的基圆上，圆弧段S21的曲率中心不与轴孔211的中心轴线重合。

也就是说，转子铁芯21的外表面S2的横截面由多个圆弧段S21和多个过渡段S22组成，多个圆弧段S21的两端均连接有过渡段S22，且相邻的过渡段S22之间间隔开，以形成为开式磁体槽b，过渡段S22可以形成圆弧形且过渡段S22与轴孔211可以非同心设置，圆弧段S21与轴孔211非同心设置。

由此，可以更好的实现对转子20的削弧效果，使转子20与定子10配合转动时更加平稳，以减小绕组磁动势谐波含量，降低电机100的转矩脉动，改善电机100的振动以及噪声问题。

如图5所示，过渡段S22为的一部分为直线形且另一部分为台阶形。由此，方便转子20的加工以及制造，而且可以使转子20与定子10更好的配合，进而降低电机100的工作噪声。

优选地，如图5所示，多个圆弧段S21的尺寸相同，且在轴孔211的周向上均匀分布。也就是说，多个圆弧段S21的半径、长度均相同，且多个圆弧段S21的曲率中心均与轴孔211的中心轴线不重合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：

定子，所述定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯上形成有中心孔和环绕所述中心孔的多个定子齿，相邻的两个所述定子齿之间限定出定子槽，所述绕组绕设于所述定子槽，其中，至少一个所述定子齿的内表面的横截面为直线形；和

转子，所述转子可转动地设在所述中心孔内且包括转子铁芯和多个磁体，所述转子铁芯上形成有轴孔、环绕所述轴孔的多个磁极，相邻的磁极之间限定出开式磁体槽，多个所述磁体分别对应地插配在多个所述开式磁体槽内，其中，与所述磁极所对应的转子铁芯的外表面的横截面为非圆弧形或者与所述轴孔不同心的圆弧形。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述定子齿的内表面的横截面均为直线形。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，与所述磁极对应的转子铁芯的外表面包含至少一段横截面为圆弧形且曲率中心与所述轴孔的中心不重合的异心弧部。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，每个与所述磁极对应的转子铁芯的外表面均包括：

圆弧段，所述圆弧段与所述多个定子齿的内表面转动配合；

两个过渡段，两个所述过渡段在周向上分别连接在所述圆弧段的两端，其中一个过渡段与位于所述磁极一侧的开式磁体槽连接，另一个过渡段与位于所述磁极另一侧的另一个开式磁体槽连接，每个所述过渡段均不落在与其相邻的所述圆弧段的基圆上；

其中，所述异心弧部形成在所述过渡段和所述圆弧段中的至少一个上。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述圆弧段的横截面为圆弧形且所述圆弧段的曲率中心与所述轴孔的中心重合，所述过渡段的横截面至少部分为圆弧形且所述异心弧部形成在所述过渡段上。

6.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述圆弧段的横截面为圆弧形且所述异心弧部形成在所述圆弧段上。

7.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述过渡段的横截面为直线形、台阶形、圆弧形中的一种或其中至少两种的组合。

8.根据权利要求5或6所述的电机，其特征在于，

所述过渡段的横截面为曲率中心与所述轴孔的中心不重合的圆弧形；或者

所述过渡段的横截面的一部分为圆弧形且另一部分为台阶形；或者

所述过渡段的横截面为直线形。

9.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，每个与所述磁极对应的转子铁芯的外表面为圆弧段，所述圆弧段与所述多个定子齿的内表面转动配合，所述圆弧段形成为所述异心弧部。

10.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述开式磁体槽的槽口设有对所述磁体进行径向限位的限位凸部，每个所述磁体槽的限位凸部的个数为两个，两个所述限位凸部分别连接在限定出所述开式磁体槽的两个所述磁极上。