CN110855027A - 定子冲片、定子铁芯和永磁电机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种定子冲片、定子铁芯和永磁电机。该定子冲片包括轭部(1)、齿部(2)和设置在齿部(2)远离轭部(1)一侧的齿靴(3)，齿部(2)沿轭部(1)的周向均匀分布，至少部分齿靴(3)的内周壁上设置有辅助槽(4)，至少两个相邻齿靴(3)的内周壁的结构不同。根据本申请的定子冲片，可以利用定子冲片形成斜槽定子铁芯，实现斜槽与辅助槽的结合，有效降低转矩脉动。

Description

定子冲片、定子铁芯和永磁电机

技术领域

本申请涉及电机设备技术领域，具体涉及一种定子冲片、定子铁芯和永磁电机。

背景技术

永磁电机以其高效、高功率密度的优势得到广泛的应用。电机输出电磁转矩中，带有一定的脉动，该脉动会导致电机输出转矩质量变差，引起电机的振动。

现有技术中利用定子斜槽，降低转矩脉动峰值，降低定子的振动。但该种结构工艺复杂，生产效率低，成本较高。现有技术中还有在定子齿部开设辅助槽，提高齿谐波阶次，减小低阶谐波导致的振动的方式，但该方式转矩脉动降低的程度有限，效果不明显。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种定子冲片、定子铁芯和永磁电机，可以利用定子冲片形成斜槽定子铁芯，实现斜槽与辅助槽的结合，有效降低转矩脉动。

为了解决上述问题，本申请提供一种定子冲片，包括轭部、齿部和设置在齿部远离轭部一侧的齿靴，齿部沿轭部的周向均匀分布，至少部分齿靴的内周壁上设置有辅助槽，至少两个相邻齿靴的内周壁的结构不同。

优选地，至少两个相邻齿靴的内周壁上均设置有辅助槽，两个相邻齿靴的内周壁上的辅助槽的结构相同。

优选地，两个相邻齿靴的内周壁上的辅助槽的结构相同，数量不同。

优选地，两个相邻齿靴的内周壁上的辅助槽的结构和数量相同，至少部分辅助槽的位置不同。

优选地，至少两个相邻齿靴的内周壁上均设置有辅助槽，两个相邻齿靴的内周壁上的辅助槽的结构不同。

优选地，定子冲片的齿靴数量为z，且2ⁿ≤z＜2ⁿ⁺¹，则以其中一个齿靴为初始齿靴，该初始齿靴上不设辅助槽，以该初始齿靴为始，沿着电机转子的转动方向，在连续的2ⁿ-1个齿靴上均设置有辅助槽。

优选地，其中n为辅助槽在单个齿靴上所具有的设置位置的总数，当辅助槽设置在该齿靴上某一设置位置处时，该设置位置标记为1，当某一设置位置处未设置辅助槽时，该设置位置标记为0，在任一齿靴上，沿着电机转子的转动方向，设置位置的二进制位数由低到高排布，在连续的2ⁿ-1个齿靴上，按照由小到大的顺序，辅助槽的排布位置以二进制方式依次排布在各齿靴上。

优选地，齿靴的数量为9，其中初始齿靴和最末齿靴上均不设置辅助槽，沿着电机转子的转动方向，以初始齿靴为第一齿靴，最末齿靴为第九齿靴，第二齿靴上的辅助槽所形成的二进制数为001，第三齿靴上的辅助槽所形成的二进制数为010，第四齿靴上的辅助槽所形成的二进制数为011，第五齿靴上的辅助槽所形成的二进制数为100，第六齿靴上的辅助槽所形成的二进制数为101，第七齿靴上的辅助槽所形成的二进制数为110，第八齿靴上的辅助槽所形成的二进制数为111。

优选地，辅助槽的设置位置为三个，在垂直于定子冲片的中心轴线的截面内，当辅助槽设置在位数最低的设置位置时，该辅助槽的槽底中心与定子冲片的中心的连线与该辅助槽所在齿靴的中心线之间的夹角为b，b＝(1/5～1/3)*a；当辅助槽设置在中间的设置位置时，该辅助槽位于其所在齿靴的中心线上；当辅助槽设置在位数最高的设置位置时，该辅助槽的槽底中心与定子冲片的中心的连线与该辅助槽所在齿靴的中心线之间的夹角为c，c＝(1/5～1/3)*a，其中a为齿极角，a＝360/z。

优选地，齿靴的数量为9，在其中一个齿靴上设置有三个辅助槽，在垂直于定子冲片的中心轴线的截面内，位于周向两侧的辅助槽关于该齿靴的中心线对称，位于中间的辅助槽位于该齿靴的中心线上。

优选地，辅助槽的宽度为1.4mm，深度为0.7mm。

优选地，辅助槽的宽度为L2，定子槽口宽度为L1，其中L2＝(1/3～4/3)*L1。

优选地，辅助槽的截面为半圆形、方形或三角形。

根据本申请的另一方面，提供了一种定子铁芯，包括上述的定子冲片，多个定子冲片叠置成轴向段，定子冲片的数量为zt，z为每个定子冲片的齿靴数量，t为每个轴向段内的定子冲片个数，t为正整数，从第二个定子冲片轴向段开始，每一个定子冲片轴向段都相对于前一个定子冲片轴向段旋转一个齿极角a，其中齿极角a＝360/z。

根据本申请的另一方面，提供了一种永磁电机，包括定子铁芯，该定子铁芯为上述的定子铁芯。

优选地，永磁电机还包括电机转子，电机转子设置在定子铁芯的内周侧，并与定子铁芯之间形成气隙，气隙的厚度为H1，辅助槽的深度为H2，其中H2＝(1/2～3/2)*H1。

优选地，永磁电机还包括电机转子，电机转子设置在定子铁芯的内周侧，并与定子铁芯之间形成气隙，气隙的厚度为0.8mm，定子铁芯的槽口宽度为3.2mm。

本申请提供的定子冲片，包括轭部、齿部和设置在齿部远离轭部一侧的齿靴，齿部沿轭部的周向均匀分布，至少部分齿靴的内周壁上设置有辅助槽，至少两个相邻齿靴的内周壁的结构不同。在利用该定子冲片形成定子铁芯时，可以使得定子冲片在叠压的过程中，沿着同一个方向依次旋转一个角度，从而使得最终形成的定子铁芯可以具有定子斜槽的效果，同时，由于至少部分齿靴的内周壁上设置有辅助槽，至少两个相邻齿靴的内周壁的结构不同，因此，在定子冲片旋转的过程中，辅助槽也会随之旋转，因此只需一种冲片就能够使得最终形成的定子铁芯的每个齿靴上均形成有辅助槽，工艺更加简单，可以利用辅助槽来提高齿谐波阶次，从而可以利用定子冲片形成斜槽定子铁芯，利用定子冲片上的辅助槽使得最终形成的定子铁芯能够实现斜槽与辅助槽的结合，有效降低转矩脉动。

附图说明

图1为本申请实施例的定子冲片的立体结构示意图；

图2为本申请实施例的定子冲片的第一种结构示意图；

图3为本申请实施例的定子冲片的第二种结构示意图；

图4为本申请实施例的定子冲片的第三种结构示意图；

图5为本申请实施例的定子铁芯的立体结构示意图；

图6为本申请实施例的定子铁芯与电机转子配合的结构尺寸图；

图7为本申请实施例的永磁电机与现有技术中的电机的齿槽转矩对比图；

图8为本申请实施例的永磁电机与现有技术中的电机的输出转矩对比图；

图9为本申请实施例的永磁电机的电机转子在不同转动位置时与定子组件的匹配结构示意图。

附图标记表示为：

1、轭部；2、齿部；3、齿靴；4、辅助槽；5、电机转子。

具体实施方式

结合参见图1至图9所示，根据本申请的实施例，定子冲片包括轭部1、齿部2和设置在齿部2远离轭部1一侧的齿靴3，齿部2沿轭部1的周向均匀分布，至少部分齿靴3的内周壁上设置有辅助槽4，至少两个相邻齿靴3的内周壁的结构不同。

在利用该定子冲片形成定子铁芯时，可以使得定子冲片在叠压的过程中，沿着同一个方向依次旋转一个角度，从而使得最终形成的定子铁芯可以具有定子斜槽的效果，同时，由于至少部分齿靴3的内周壁上设置有辅助槽4，至少两个相邻齿靴3的内周壁的结构不同，因此，在定子冲片旋转的过程中，辅助槽4也会随之旋转，因此只需一种冲片就能够使得最终形成的定子铁芯的每个齿靴3上均形成有辅助槽4，且位于定子铁芯内周壁同一轴线上的辅助槽4与相邻的辅助槽4为不同的结构，工艺更加简单，可以利用辅助槽4来提高齿谐波阶次，从而可以利用定子冲片形成斜槽定子铁芯，利用定子冲片上的辅助槽4使得最终形成的定子铁芯能够实现斜槽与辅助槽4的结合，有效降低转矩脉动。

至少两个相邻齿靴3的内周壁上均设置有辅助槽4，两个相邻齿靴3的内周壁上的辅助槽4的结构相同。

具体而言，在其中一个实施例中，两个相邻齿靴3的内周壁上的辅助槽4的结构相同，数量不同。例如，在第一个齿靴3上，可以有一个辅助槽4，在另一个齿靴3上，可以有两个辅助槽4，或者是三个辅助槽4。另一个齿靴3上的辅助槽4中，可以有一个辅助槽4与第一个齿靴3上的辅助槽4处于齿靴上的同一位置，也可以所有的辅助槽4均与第一个齿靴3上的辅助槽4处于齿靴上的不同位置。

在另外一个实施例中，两个相邻齿靴3的内周壁上的辅助槽4的结构和数量相同，至少部分辅助槽4的位置不同。例如，在第一个齿靴3上，设置有一个辅助槽4，该辅助槽4位于齿靴3的左侧，在第二个齿靴3上，也设置有一个辅助槽4，该辅助槽4位于第二个齿靴3的右侧或者中间位置。

在另外一个图中未示出的实施例中，至少两个相邻齿靴3的内周壁上均设置有辅助槽4，两个相邻齿靴3的内周壁上的辅助槽4的结构不同。

定子冲片的齿靴3数量为z，且2ⁿ≤z＜2ⁿ⁺¹，则以其中一个齿靴3为初始齿靴3，该初始齿靴3上不设辅助槽4，以该初始齿靴3为始，沿着电机转子5的转动方向，在连续的2ⁿ-1个齿靴3上均设置有辅助槽4，至少两个相邻齿靴3上的辅助槽4的数量不同或者位置不同，使得相邻的齿靴3形成不同的齿靴结构。例如，当定子冲片的齿靴3的数量为6，则2²≤z＜2²⁺¹，因此，初始齿靴3上不设辅助槽4，以该初始齿靴3为始，沿着电机转子5的转动方向，在连续的4-1＝3个齿靴3上均设置有辅助槽4，对于第五和第六个齿靴3而言，也采用与初始齿靴相同的结构，即不在齿靴3上设置辅助槽4。

优选地，n为辅助槽4在单个齿靴3上所具有的设置位置的总数，当辅助槽4设置在该齿靴3上某一设置位置处时，该设置位置标记为1，当某一设置位置处未设置辅助槽4时，该设置位置标记为0，在任一齿靴3上，沿着电机转子5的转动方向，设置位置的二进制位数由低到高排布，在连续的2ⁿ-1个齿靴3上，按照由小到大的顺序，辅助槽4的排布位置以二进制方式依次排布在各齿靴3上。在本实施例中，设置位置的总数是指，将同一定子冲片上所有的齿靴全部重叠在一起之后，辅助槽4在齿靴上的设置位置的数量，当定子冲片的齿靴3的个数确定之后，辅助槽4在齿靴上的设置位置的数量也相应确定。

通过此种排布，在每一段铁芯，沿着转子旋转的方向，各齿上开槽的数量依次增多，开槽的位置依次向旋转方向偏移，沿着旋转方向，各齿受到的电磁力的大小、方向均匀变化，从而能够减小转矩突变的次数，使转矩更加平稳。

如图9所示，以12点钟位置的定子齿为1为例，按照顺时针方向，定子齿依次编号为1～9，在位置1时，转子磁极正对的定子齿为1，4，7，此时这几个齿受电磁力最大，总共开设辅助槽的数量为3。在位置3时，转子磁极正对的定子齿为2，5，8，总共开设辅助槽的数量为4。在位置2时，转子磁极正对的定子齿为3，6，9，总共开设辅助槽的数量为5。随着转子的转动，转子的位置依次在位置1，位置2，位置3周期变化，转矩变化平稳。

在本实施例中，齿靴3的数量为9，其中初始齿靴3和最末齿靴3上均不设置辅助槽4，沿着电机转子5的转动方向，以初始齿靴3为第一齿靴，最末齿靴3为第九齿靴，第二齿靴上的辅助槽4所形成的二进制数为001，第三齿靴上的辅助槽4所形成的二进制数为010，第四齿靴上的辅助槽4所形成的二进制数为011，第五齿靴上的辅助槽4所形成的二进制数为100，第六齿靴上的辅助槽4所形成的二进制数为101，第七齿靴上的辅助槽4所形成的二进制数为110，第八齿靴上的辅助槽4所形成的二进制数为111。

辅助槽4的设置位置为三个，在垂直于定子冲片的中心轴线的截面内，当辅助槽4设置在位数最低的设置位置时，该辅助槽4的槽底中心与定子冲片的中心的连线与该辅助槽4所在齿靴3的中心线之间的夹角为b，b＝(1/5～1/3)*a；当辅助槽4设置在中间的设置位置时，该辅助槽4位于其所在齿靴3的中心线上；当辅助槽4设置在位数最高的设置位置时，该辅助槽4的槽底中心与定子冲片的中心的连线与该辅助槽4所在齿靴3的中心线之间的夹角为c，c＝(1/5～1/3)*a，其中a为齿极角，a＝360/z。

齿靴3的数量为9，在其中一个齿靴3上设置有三个辅助槽4，在垂直于定子冲片的中心轴线的截面内，位于周向两侧的辅助槽4关于该齿靴3的中心线对称，位于中间的辅助槽4位于该齿靴3的中心线上。

辅助槽4的宽度为1.4mm，深度为0.7mm。

辅助槽4的宽度为L2，定子槽口宽度为L1，其中L2＝(1/3～4/3)*L1。

辅助槽4的截面为半圆形、方形或三角形。

根据本申请的实施例，定子铁芯包括上述的定子冲片，多个定子冲片叠置成轴向段，定子冲片的数量为zt，z为每个定子冲片的齿靴数量，t为每个轴向段内的定子冲片个数，t为正整数，从第二个定子冲片轴向段开始，每一个定子冲片轴向段都相对于前一个定子冲片轴向段旋转一个齿极角a，其中齿极角a＝360/z。

具体而言，在本实施例中，定子铁芯有9个齿部2，齿间形成9个定子槽，齿极角为40°，轴向总高度为45mm，等分为9段，每段5mm，每一段较下一段逆时针旋转40°，其中电机转子5的转动方向为逆时针转动。每段铁芯由若干数量的小于1mm的定子冲片叠压而成。9个齿按逆时针方向依次称为第一齿至第九齿，在齿部的齿靴3的内壁上开设有辅助槽4。辅助槽4按顺时针方向依次称为第一辅助槽至第三辅助槽，第一辅助槽与齿靴3的中心线逆时针夹角10°，第二辅助槽与齿靴3的中心线重合，第三辅助槽与齿靴3的中心线顺时针夹角10°。在每个分段铁芯上，第一齿，不开设辅助槽，第二齿，不开设辅助槽，第三齿，开设第三辅助槽，第四齿，开设第二辅助槽，第五齿，开设第二、第三辅助槽，第六齿，开设第一辅助槽，第七齿，开设第一、第三辅助槽，第八齿，开设第一、第二辅助槽，第九齿，开设第一、第二、第三辅助槽。

形成定子铁芯的轴向段旋转9次，每个轴向段相对于前一个轴向段旋转40度，可以旋转一个整圆周，使得各个轴向段的槽形重合，但是相邻两个轴向段均关于邻接面不对称，从而可以使得定子铁芯达到旋转斜槽的效果。

根据本申请的实施例，永磁电机包括定子铁芯，该定子铁芯为上述的定子铁芯。

永磁电机还包括电机转子5，电机转子5设置在定子铁芯的内周侧，并与定子铁芯之间形成气隙，气隙的厚度为H1，辅助槽4的深度为H2，其中H2＝(1/2～3/2)*H1。

永磁电机还包括电机转子5，电机转子5设置在定子铁芯的内周侧，并与定子铁芯之间形成气隙，气隙的厚度为0.8mm，定子铁芯的槽口宽度为3.2mm。

结合参见图7所示，采用本申请的电机，相对于现有技术中的电机，齿槽转矩明显降低，输出转矩质量改善。

结合参见图8所示，采用本申请的电机，相对于现有技术中的电机，转矩脉动从8.3％降低至7.5％，有效降低了转矩脉动。

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。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (17)

1.一种定子冲片，其特征在于，包括轭部(1)、齿部(2)和设置在所述齿部(2)远离所述轭部(1)一侧的齿靴(3)，所述齿部(2)沿所述轭部(1)的周向均匀分布，至少部分齿靴(3)的内周壁上设置有辅助槽(4)，至少两个相邻齿靴(3)的内周壁的结构不同。

2.根据权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，至少两个相邻齿靴(3)的内周壁上均设置有所述辅助槽(4)，所述两个相邻齿靴(3)的内周壁上的辅助槽(4)的结构相同。

3.根据权利要求2所述的定子冲片，其特征在于，所述两个相邻齿靴(3)的内周壁上的辅助槽(4)的结构相同，数量不同。

4.根据权利要求2所述的定子冲片，其特征在于，所述两个相邻齿靴(3)的内周壁上的辅助槽(4)的结构和数量相同，至少部分所述辅助槽(4)的位置不同。

5.根据权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，至少两个相邻齿靴(3)的内周壁上均设置有所述辅助槽(4)，所述两个相邻齿靴(3)的内周壁上的辅助槽(4)的结构不同。

6.根据权利要求2所述的定子冲片，其特征在于，所述定子冲片的齿靴(3)数量为z，且2ⁿ≤z＜2ⁿ⁺¹，则以其中一个齿靴(3)为初始齿靴(3)，该初始齿靴(3)上不设辅助槽(4)，以该初始齿靴(3)为始，沿着电机转子(5)的转动方向，在连续的2ⁿ-1个齿靴(3)上均设置有辅助槽(4)。

7.根据权利要求6所述的定子冲片，其特征在于，其中n为辅助槽(4)在单个齿靴(3)上所具有的设置位置的总数，当辅助槽(4)设置在该齿靴(3)上某一设置位置处时，该设置位置标记为1，当某一设置位置处未设置辅助槽(4)时，该设置位置标记为0，在任一齿靴(3)上，沿着电机转子(5)的转动方向，设置位置的二进制位数由低到高排布，在连续的2ⁿ-1个齿靴(3)上，按照由小到大的顺序，辅助槽(4)的排布位置以二进制方式依次排布在各齿靴(3)上。

8.根据权利要求7所述的定子冲片，其特征在于，所述齿靴(3)的数量为9，其中初始齿靴(3)和最末齿靴(3)上均不设置辅助槽(4)，沿着电机转子(5)的转动方向，以初始齿靴(3)为第一齿靴，最末齿靴(3)为第九齿靴，第二齿靴上的辅助槽(4)所形成的二进制数为001，第三齿靴上的辅助槽(4)所形成的二进制数为010，第四齿靴上的辅助槽(4)所形成的二进制数为011，第五齿靴上的辅助槽(4)所形成的二进制数为100，第六齿靴上的辅助槽(4)所形成的二进制数为101，第七齿靴上的辅助槽(4)所形成的二进制数为110，第八齿靴上的辅助槽(4)所形成的二进制数为111。

9.根据权利要求8所述的定子冲片，其特征在于，所述辅助槽(4)的设置位置为三个，在垂直于定子冲片的中心轴线的截面内，当辅助槽(4)设置在位数最低的设置位置时，该辅助槽(4)的槽底中心与定子冲片的中心的连线与该辅助槽(4)所在齿靴(3)的中心线之间的夹角为b，b＝(1/5～1/3)*a；当辅助槽(4)设置在中间的设置位置时，该辅助槽(4)位于其所在齿靴(3)的中心线上；当辅助槽(4)设置在位数最高的设置位置时，该辅助槽(4)的槽底中心与定子冲片的中心的连线与该辅助槽(4)所在齿靴(3)的中心线之间的夹角为c，c＝(1/5～1/3)*a，其中a为齿极角，a＝360/z。

10.根据权利要求2所述的定子冲片，其特征在于，所述齿靴(3)的数量为9，在其中一个齿靴(3)上设置有三个辅助槽(4)，在垂直于定子冲片的中心轴线的截面内，位于周向两侧的辅助槽(4)关于该齿靴(3)的中心线对称，位于中间的辅助槽(4)位于该齿靴(3)的中心线上。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的定子冲片，其特征在于，所述辅助槽(4)的宽度为1.4mm，深度为0.7mm。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的定子冲片，其特征在于，所述辅助槽(4)的宽度为L2，所述定子槽口宽度为L1，其中L2＝(1/3～4/3)*L1。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的定子冲片，其特征在于，所述辅助槽(4)的截面为半圆形、方形或三角形。

14.一种定子铁芯，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的定子冲片，多个所述定子冲片叠置成轴向段，定子冲片的数量为zt，z为每个定子冲片的齿靴数量，t为每个轴向段内的定子冲片个数，t为正整数，从第二个定子冲片轴向段开始，每一个定子冲片轴向段都相对于前一个定子冲片轴向段旋转一个齿极角a，其中齿极角a＝360/z。

15.一种永磁电机，包括定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯为权利要求1至14中任一项所述的定子铁芯。

16.根据权利要求15所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机还包括电机转子(5)，所述电机转子(5)设置在所述定子铁芯的内周侧，并与所述定子铁芯之间形成气隙，所述气隙的厚度为H1，所述辅助槽(4)的深度为H2，其中H2＝(1/2～3/2)*H1。

17.根据权利要求15所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机还包括电机转子(5)，所述电机转子(5)设置在所述定子铁芯的内周侧，并与所述定子铁芯之间形成气隙，所述气隙的厚度为0.8mm，所述定子铁芯的槽口宽度为3.2mm。

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