CN109038890B - 电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电机。该一种电机，包括定子、转子，所述转子置于所述定子的内圆面形成的空间内中，所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯的外周壁上具有转子凹槽，所述转子凹槽沿所述转子铁芯的轴向延伸贯穿所述转子铁芯的两端面，在所述转子铁芯具有的第一端面上，所述第一端面具有几何中心O点，所述转子凹槽槽壁与所述外周壁相交于A点、B点，∠AOB＝θ，所述定子的内圆面上具有定子齿槽，所述定子齿槽槽口具有沿所述定子周向的宽度H，所述内圆面半径为R，θ与H/R线性正相关。根据本发明的一种电机，能够降低电动机齿槽转矩，提升电机的工作性能。

Description

电机
技术领域
本发明属于电机制造技术领域，具体涉及一种电机。
背景技术
埋入型永久磁铁电机相比于表贴型永久磁铁电机，其具有转子结构可靠、弱磁调速易实现、过载能力强等优势，且埋入型永久磁铁电机转子的矩形磁钢较表贴型永久磁铁电机转子的瓦形磁钢成本更低，因此埋入型永久磁铁电机越来越受到业界的关注，大量用于机械手、机器人、混合动力汽车及智能设备等领域。
在埋入型永久磁铁电机中，定子齿槽在永久磁体磁场的作用下将产生齿槽转矩，从而引起输出转矩发生波动，直接对电机性能造成不良影响，近年来，各大研发机构通过各种方式进行研究以期得到最优化设计方案，以尽可能削弱电机齿槽转矩，保证产品最优性能。其中，电机的定子及转子形状对电机齿槽转矩有很大的影响，有必要进一步优化设计，基于此，提出本发明。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电机，能够降低电动机齿槽转矩，提升电机的工作性能。
为了解决上述问题，本发明提供一种电机，包括定子、转子，所述转子置于所述定子的内圆面形成的空间内中，所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯的外周壁上具有转子凹槽，所述转子凹槽沿所述转子铁芯的轴向延伸贯穿所述转子铁芯的两端面，在所述转子铁芯具有的第一端面上，所述第一端面具有几何中心O点，所述转子凹槽槽壁与所述外周壁相交于A点、B点，∠AOB＝θ，所述定子的内圆面上具有定子齿槽，所述定子齿槽槽口具有沿所述定子周向的宽度H，所述内圆面半径为R，θ与H/R线性正相关。
优选地，
优选地，所述转子凹槽的槽壁在所述第一端面上的投影为圆弧，所述圆弧具有单一半径。
优选地，所述转子铁芯还构造有磁钢槽，所述磁钢槽具有在所述转子铁芯径向上的对称面，所述转子凹槽关于所述对称面对称。
优选地，所述转子铁芯还构造有隔磁槽，所述隔磁槽处于任意相邻的两个所述磁钢槽之间。
优选地，所述磁钢槽的数量为10个，10个所述磁钢槽沿所述转子铁芯的周向均布；所述定子齿槽的数量为12个，12个所述定子齿槽沿所述定子的周向均布。
优选地，所述定子具有多个定子分体，多个所述定子分体拼合整圆形成所述定子。
优选地，任意相邻的两个所述定子分体之间通过激光焊接连接。
本发明提供的一种电机，由于在所述转子铁芯的外周壁上设置所述转子凹槽，从而使所述转子与所述定子之间的气隙在所述转子的径向上渐变，同时，所述θ与H/R线性正相关，经大量的试验验证，能够明显降低电动机齿槽转矩，提升电机的工作性能。
附图说明
图1为本发明实施例的电机的转子的结构示意图；
图2为本发明实施例的电机的定子的结构示意图；
图3为本发明实施例的电机的结构示意图；
图4为采用本发明实施例的电机在H/R不同情况下的θ-齿槽转矩曲线；
图5为齿槽转矩最优时H/R-θ的拟合曲线。
附图标记表示为：
1、定子；11、定子齿槽；12、定子分体；13、内圆面；2、转子；21、转子铁芯；22、转子凹槽；23、磁钢槽；24、隔磁槽；3、转轴；4、第一端盖；5、第二端盖；6、编码器；7、编码器盖。
具体实施方式
结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种电机，包括定子1、转子2，所述转子2置于所述定子1的内圆面13形成的空间内中，转轴3套设于所述转子2具有的转轴孔中形成转子组件，转子组件两端各通过轴承架设于第一端盖4、第二端盖5之间，所述第二端盖5远离所述转子2一侧设有编码器6，编码器盖7遮盖于所述编码器6上且与所述第二端盖5连接，所述转子2包括转子铁芯21，所述转子铁芯21的外周壁上具有转子凹槽22，所述转子凹槽22沿所述转子铁芯21的轴向延伸贯穿所述转子铁芯21的两端面，在所述转子铁芯21具有的第一端面(处于所述转子铁芯21的轴向)上，所述第一端面具有的几何中心O点，所述转子凹槽22槽壁与所述外周壁相交于A点、B点，∠AOB＝θ，所述定子1的内圆面上具有定子齿槽11，可以理解的是，所述定子齿槽11沿所述定子1的轴向延伸并贯穿所述定子1的两端面，所述定子齿槽11槽口具有沿所述定子1周向的宽度H，所述内圆面13半径为R，θ与H/R线性正相关。该技术方案中，由于在所述转子铁芯21的外周壁上设置所述转子凹槽22，从而使所述转子2与所述定子1之间的气隙在所述转子2的径向上渐变，同时，所述θ与H/R线性正相关，经大量的试验验证，能够明显降低电动机齿槽转矩，提升电机的工作性能。优选地，所述转子凹槽22的槽壁在所述第一端面上的投影为圆弧，所述圆弧具有单一半径。
进一步地，所述转子铁芯21还构造有磁钢槽23，所述磁钢槽23具有在所述转子铁芯21径向上的对称面，所述转子凹槽22关于所述对称面对称，该技术方案中，所述电机成为磁钢埋入式电机，也即磁极嵌入式电机，能够提升电机转子的可靠性，同时，由于所述转子凹槽22与所述磁钢槽23皆关于所述对称面对称，使磁路更加顺畅。更进一步地，所述转子铁芯21还构造有隔磁槽24，所述隔磁槽24处于任意相邻的两个所述磁钢槽23之间，在相邻的磁钢槽23之间设置所述隔磁槽24能够对所述转子铁芯21中的磁路进行整理，防止相邻的两个磁极之间的磁路干扰，同时，当所述电机运转时，还能起到对所述转子2的通风散热作用。
为了进一步优化所述电机中转子2与定子1在结构上的匹配，基于上述的技术方案，并确定所述磁钢槽23的数量为10个，10个所述磁钢槽23沿所述转子铁芯21的周向均布；所述定子齿槽11的数量为12个，12个所述定子齿槽11沿所述定子1的周向均布，经过大量的检测、仿真、统计、筛选等操作步骤后发现，得到如图4所示的θ与齿槽转矩的关系曲线，图5中以曲线靠近坐标轴纵轴一侧为准自上而下依次对应了H/R为0.03、0.028、0.026、0.024、0.022、0.02、0.018、0.016、0.014、0.012、0.01及0.008时所分别对应的θ-齿槽转矩的曲线，可见，在不同的H/R下，随着θ从2°～16°的增大，其齿槽转矩先减小后增大，区间内存在最优齿槽转矩，且随着H/R的增大，取得最优齿槽转矩时对应的θ角也随之增大，图4中的最优齿槽转矩时对应的θ角统计如表1。
表1.最优齿槽转矩时H/R与θ的对应关系
H/R θ/°
0.008 3.8
0.01 4.7
0.012 6
0.014 7
0.016 8
0.018 9
0.02 10
0.022 10.8
0.024 11.3
0.026 12.7
0.028 13
0.03 15
由上表可明显得出，H/R与θ呈现较强的线性关系，故对表1中的数据进行线性拟合(拟合结果如图5所示)。
由图5可知，H/R与θ满足了很好的线性关系，线性度达99.28％，且通过相应的数学原理，可以优化得知H/R与θ满足：
Figure BDA0001748955510000041
更进一步的，
Figure BDA0001748955510000042
优选地，所述定子1具有多个定子分体12，多个所述定子分体12拼合整圆形成所述定子1，由于所述定子1由多个所述定子分体12拼合整圆形成，因此，在进行绕组绕制的时候，可以先单独对各个所述定子分体12进行绕组绕制，尤其方便，同时，多个所述定子分体12可以同时进行，这能够明显提高绕组的绕制效率，在绕组绕制结束后，再通过激光焊接将任意相邻的两个所述定子分体12连接即可。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电机，包括定子(1)、转子(2)，所述转子(2)置于所述定子(1)的内圆面(13)形成的空间内中，其特征在于，所述转子(2)包括转子铁芯(21)，所述转子铁芯(21)的外周壁上具有转子凹槽(22)，在所述转子铁芯(21)具有的第一端面上，所述第一端面具有几何中心O点，所述转子凹槽(22)槽壁与所述外周壁相交于A点、B点，∠AOB＝θ，所述定子(1)的内圆面上具有定子齿槽(11)，所述定子齿槽(11)槽口具有沿所述定子(1)周向的宽度H，所述内圆面(13)半径为R，θ与H/R线性正相关，
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子凹槽(22)的槽壁在所述第一端面上的投影为圆弧，所述圆弧具有单一半径。
3.根据权利要求1所述的电机，所述转子铁芯(21)还构造有磁钢槽(23)，所述磁钢槽(23)具有在所述转子铁芯(21)径向上的对称面，所述转子凹槽(22)关于所述对称面对称。
4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯(21)还构造有隔磁槽(24)，所述隔磁槽(24)处于任意相邻的两个所述磁钢槽(23)之间。
5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述磁钢槽(23)的数量为10个，10个所述磁钢槽(23)沿所述转子铁芯(21)的周向均布；所述定子齿槽(11)的数量为12个，12个所述定子齿槽(11)沿所述定子(1)的周向均布。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子(1)具有多个定子分体(12)，多个所述定子分体(12)拼合整圆形成所述定子(1)。
7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，任意相邻的两个所述定子分体(12)之间通过激光焊接连接。
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