CN110224569A - 一种吊扇用的14极12槽低噪声变频电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，本申请通过在的每个齿冠的外侧面向内凹陷对称形成用于降低定子启动转矩的两辅助槽，多个辅助槽和多个齿槽间隔且均匀分布且相邻的两个辅助槽和/或齿槽中心线形成的角度为10度，使得辅助槽产生的谐波与定子产生的谐波相位相反，辅助槽产生的谐波会抵消原来的定子产生的有害的谐波分量的P次谐波，从而降低了齿槽转矩，避免振动，实现了电机的低噪声运转，并且，本申请的吊扇电机为14极12槽，使得转子磁轭不饱和，同样性能下采用5mm厚度的永磁铁可保证性能电机的稳定运转，可节省制造磁铁的材料，本申请设置有多条加强筋，多条加强筋沿所述前端盖的中心周向设置，可加强电机整体的结构强度。

Description

一种吊扇用的14极12槽低噪声变频电机

技术领域

本发明属于吊扇制造技术领域，尤其涉及一种吊扇用的14极12槽低噪声变频电机。

背景技术

齿槽转矩是永磁电机的固有现象，它是在电枢绕组不通电的状态下，由永磁铁产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用在圆周方向产生的转矩，它的产生来自于永磁铁与电枢铁心的齿槽作用在圆周方向产生的转矩，她的产生来自于永磁体与电枢齿之间的切向力，使永磁电机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，试图将转子定位在某些位置，因此趋势产生的一种振荡转矩，齿槽转矩会使电机转矩波动，产生振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运动，影响电机的性能，同时使电机产生不希望的振动和噪声，在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大，齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。

发明内容

(一)发明目的

为了克服以上不足，本发明的目的在于提供一种吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，以解决现有的吊扇的电机齿槽转矩过大，力矩不平衡，导致电机频繁振动产生大量噪声、电机的结构强度不高，高速转动时容易损坏以及电机耗材较多的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其包括：

后端盖，后端盖向内凹陷形成具有一开口的容置腔；

前端盖，盖置在容置腔的开口处并与后端盖连接；

转动组件，套设于前端盖和后端盖中，转动组件的两端分别与后端盖和前端盖转动连接；

定子，设置在容置腔中，定子包括铁芯以及绕设在铁芯上的多个绕组，铁芯包括定子轭部以及围绕定子轭部并沿定子轭部的径向向外延伸的12个齿条，相邻两个齿条之间形成一齿槽，每个齿条远离定子轭部的一端沿周向延伸形成一齿冠，其中，每个齿冠的外侧面向内凹陷对称形成用于降低定子启动转矩的两辅助槽，每个辅助槽与相邻的辅助槽以及齿槽的间隔相等，相邻的两个辅助槽和/或齿槽中心线形成的角度为10度；

转子，设置在容置腔中并与转动组件连接，转子围设在定子外侧，转子包括：与后端盖的内侧壁连接的转子轭部以及设置在转子轭部上的永磁铁，永磁铁的极数为14极，转子在定子的磁场作用下转动从而带动转动组件转动。

进一步地，辅助槽为弧形槽。

进一步地，辅助槽的宽度大致为3mm。

进一步地，辅助槽的底部距离齿冠的内侧面大致为1mm。

进一步地，永磁铁的厚度大致为5mm。

进一步地，后端盖的厚度大致为2mm。

进一步地，前端盖上远离后端盖的一侧设置有多条加强筋，多条加强筋沿前端盖的中心周向设置，用于加强前端盖的结构强度。

进一步地，加强筋为8条。

借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：吊扇用的14极12槽低噪声变频电机通过在的每个齿冠的外侧面向内凹陷对称形成用于降低所述定子启动转矩的两辅助槽，多个辅助槽和多个齿槽间隔且均匀分布且相邻的两个辅助槽和/或齿槽中心线形成的角度为10度，使得辅助槽产生的谐波与定子产生的谐波相位相反，辅助槽产生的谐波会抵消原来的定子产生的有害的谐波分量的P次谐波，从而降低了齿槽转矩，避免振动，实现了电机的低噪声运转，并且，本申请的吊扇电机为14极12槽，转子磁轭不饱和，同样性能下采用5mm厚度的永磁铁可保证性能电机的稳定运转，可节省制造磁铁的材料，齿槽转矩分在14个永磁体上，力矩平衡效果更好，单个永磁体受力更小，使转子转动更加稳定，并且可实现是集中绕组，集中绕组工艺成本降低，进一步地，本申请在前端盖上远离后端盖的一侧设置有多条加强筋，多条加强筋沿所述前端盖的中心周向设置，可加强电机整体的结构强度。

附图说明

图1是本发明的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机的结构示意图；

图2是本发明的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机的爆炸图；

图3是本发明的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机的铁芯的结构示意图；

图4是图3中A部分的放大图；

图5是现有的变频电机通过有限元分析所得出的齿槽转矩的示意图；

图6是本发明的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机通过有限元分析所得出的齿槽转矩的示意图；

图7a是本发明的14极12槽低噪声变频电机的噪声分析图；

图7b是现有的变频电机的噪声分析图；

附图标记：

1：后端盖；2：锁紧螺母；3：永磁铁固定环；4：永磁铁；5：下骨架；6：铁芯；7：轴承；8：绕组线圈；9：上骨架；10：轴芯；11：前端盖；12：螺钉。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明提供的一种吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其包括：

后端盖1，后端盖1向内凹陷形成具有一开口的容置腔；

前端盖11，盖置在容置腔的开口处并与后端盖1连接；

转动组件，套设于前端盖11和后端盖1中，转动组件的两端分别与后端盖1和前端盖11转动连接；

定子，设置在容置腔中，定子包括铁芯6以及绕设在铁芯6上的多个绕组线圈8，铁芯6包括定子轭部以及围绕定子轭部并沿定子轭部的径向向外延伸的12个齿条，相邻两个齿条之间形成一齿槽，每个齿条远离定子轭部的一端沿周向延伸形成一齿冠，其中，每个齿冠的外侧面向内凹陷对称形成用于降低定子启动转矩的两辅助槽，每个辅助槽与相邻的辅助槽以及齿槽的间隔相等；

转子，设置在容置腔中并与转动组件连接，转子围设在定子外侧，转子包括：与后端盖1的内侧壁连接的转子轭部以及设置在转子轭部上的永磁铁4，永磁铁4的极数为14极，转子在定子的磁场作用下转动从而带动转动组件转动。

多个辅助槽和多个齿槽间隔且均匀分布，在本申请中，相邻的两个辅助槽和/或齿槽中心线形成的角度为10度。

具体的，请参阅图1和图2，转子包括永磁铁固定环3和周向设置在永磁铁固定环3上的多个永磁铁4；定子包括铁芯6、绕卷在铁芯6上的绕组线圈8以及设置在铁芯6的两侧用于固定铁芯6的上骨架9和下骨架5；转动组件包括轴芯10以及将轴芯10转动设置在前端盖11和后端盖1上的两轴承7，前端盖11和后端盖1通过螺钉12和锁紧螺母2固定为一体。

由于现有的电机的定子与转子之间存在较大的磁槽转矩，较大的磁槽转矩导致定子在转动过程中速度时快时慢，齿槽转矩会使电机转矩波动，产生振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运动，影响电机的性能，同时，齿槽转矩还会使电机产生不希望的振动和噪声，在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大，齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。本申请针对现有的电机存在的问题，在定子的外侧面开设辅助槽，相邻的两个辅助槽和/或齿槽中心线形成的角度为10度，设置辅助槽后，可减少转子的磁槽转矩，进而减少电机的振动和噪声。

具体原理如下：辅助凹槽本身会产生谐波，当辅助槽产生的谐波与定子产生的谐波相位相反时，辅助槽产生的谐波会抵消原来的定子产生的有害的谐波分量的P次谐波，从而降低了齿槽转矩，避免振动，实现了电机的低噪声运转。

请参阅图5和图6，图5和图6分别是市面上现有的电机和本申请的电机通过有限元软件仿真所得出的两电机的磁槽转矩的示意图，两电机的规格以及各材料的电磁参数相同，从图5可知，现有的电机的齿槽转矩为9.796Nm，本申请的电机的齿槽转矩为1.322Nm，本申请的磁槽转矩较现有的电机的磁槽转矩大约降低了一个数量级，通过两图对比可知，本申请的电机的齿槽转矩较现有的电机的齿槽转矩有大幅度的降低，从而证明了本申请设置了辅助槽后可充分降低电机的振动和噪声。

具体的，请参阅图7a和图7b，图7a和图7b横坐标为时间，纵坐标为定位转矩为噪声分贝值，其中，图7a是通过噪声测试设备所测出的本申请的气隙均匀的齿部减料的电机的噪声分析图，图7b是通过噪声测试设备所测出的现有的电机的噪声分析图，从两图分析可知，本申请的电机的噪声平均值为50分贝，小于现有的电机的噪声平均值的55分贝。

进一步地，由于本申请将定子的槽数设置成12槽，将永磁铁4的对数设置成7对，定子槽数设置成12槽，永磁铁的对数设置成7对的槽极配合，使得电机的齿槽转矩相互对称，齿槽转矩平衡效果更好，并且单个永磁体受力更小，进一步减少电机的振动，可降低噪音。并且，上述的槽极配合可实现集中绕组，集中绕组时可通过自动化进行绕线，绕线的成本低。并且，集中绕组的槽矩较小，集中绕组相对于现有其他绕组例如分布绕组的工艺成本上有优势。

优选的，本申请的辅助槽可设置为多种形状，为提高定子的机械强度，将辅助槽为弧形槽。

经多次试验所得，为使辅助槽产生的谐波接近定子产生的谐波并且相位相反，本申请将辅助槽的宽度大致为辅助槽的宽度d1大致为3mm，并且将辅助槽的底部设置成距离齿冠的内侧面的距离d2大致为1mm，如图4所示。这样，在保证定子齿部的结构强度的同时最大限度使辅助槽产生的谐波抵消原来的定子产生的有害的谐波分量的P次谐波，从而降低了齿槽转矩，避免振动，实现了电机的低噪声运转

现有的市面上的其他电机例如8极12槽和10极12槽的电机由于转子磁轭容易饱和，为了保证电机的性能需加厚了永磁体，例如，现有的10极12槽的电机的永磁铁4设置成8.5mm的厚度，8极12槽的永磁铁4设置成8mm，市面上的永磁铁4一般设置成8-10mm，从而保证满足电机的性能。本申请的电机采用14极12槽，在同样外径和同样机壳厚度情况下，14极12槽的电机磁密更低，转子磁轭不容易饱和，因此，本申请无需加厚永磁体即可保证电机的性能，因此，本申请的永磁体4可做的相比于现有的电机的永磁铁4更薄，这样可节省大量的永磁铁4材料。优选的，本申请的永磁铁4厚度设置成5mm，5mm厚度的永磁铁4可保证性能电机的性能，同时可节省制造永磁铁4的材料。优选的，本申请将后端盖1的厚度大致为2mm。当大批量生产本申请的电机时，减少永磁铁4的厚度和后端盖1的厚度可节省大量的材料，降低生厂商的成本。

优选的，请参阅图1和图2，本申请中，前端盖11上远离后端盖1的一侧设置有多条加强筋，多条加强筋沿前端盖11的中心周向设置，设置加强筋后，加强筋可加强前端盖11的结构强度，使得电机在高速转动的时候，前端盖11可以稳定并且不容易变型。加强筋的数目本申请不作限定。

经多次试验所得，优选的，本申请将加强筋的数目设置为8条，8条加强筋可覆盖多个方向，做大限度的提高前端盖11的稳定性和结构强度。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其特征在于，包括：

后端盖，所述后端盖向内凹陷形成具有一开口的容置腔；

前端盖，盖置在所述容置腔的开口处并与所述后端盖连接；

转动组件，套设于所述前端盖和所述后端盖中，所述转动组件的两端分别与所述后端盖和所述前端盖转动连接；

定子，设置在所述容置腔中，所述定子包括铁芯以及绕设在所述铁芯上的多个绕组，所述铁芯包括定子轭部以及围绕所述定子轭部并沿所述定子轭部的径向向外延伸的12个齿条，相邻两个所述齿条之间形成一齿槽，每个所述齿条远离所述定子轭部的一端沿周向延伸形成一齿冠，其中，每个所述齿冠的外侧面向内凹陷形成对称的两辅助槽，其中，所述定子的所有辅助槽的中心线以及所述定子的所有的所述齿槽的中心线沿所述定子的周向等间隔分布；

转子，设置在所述容置腔中并与所述转动组件连接，所述转子围设在所述定子外侧，所述转子包括：与所述后端盖的内侧壁连接的转子轭部以及设置在所述转子轭部上的永磁铁，所述永磁铁的极数为14极，所述转子在所述定子的磁场作用下转动从而带动所述转动组件转动。

2.根据权利要求1所述的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其特征在于，所述辅助槽为弧形槽。

3.根据权利要求2所述的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其特征在于，所述辅助槽的宽度大致为3mm。

4.根据权利要求3所述的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其特征在于，所述辅助槽的底部距离所述齿冠的内侧面的距离大致为1mm。

5.根据权利要求4所述的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其特征在于，所述永磁铁的厚度大致为5mm。

6.根据权利要求5所述的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其特征在于，所述后端盖的厚度大致为2mm。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其特征在于，所述前端盖上远离所述后端盖的一侧设置有多条加强筋，多条所述加强筋沿所述前端盖的中心周向设置并沿所述前端盖的径向延伸，用于加强所述前端盖的结构强度。

8.根据权利要求7所述的吊扇用的14极12槽低噪声变频电机，其特征在于，所述加强筋为8条。