CN112003392A - 永磁电机及具有其的洗衣机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种永磁电机及具有其的洗衣机，永磁电机包括：定子，定子包括定子齿和齿靴，齿靴设置在定子齿的端部，齿靴上设置有齿靴端面；转子，设置在定子的内侧，齿靴端面与转子的旋转端面相对间隔地设置；其中，齿靴端面上设置有多段工作端面，多段工作端面沿齿靴端面的圆周方向依次连接，多段工作端面至少包括弧形面或平面，以解决现有技术中的永磁电机在使用过程中由于振动较大进而产生的噪声较大的问题。

Description

永磁电机及具有其的洗衣机

技术领域

本发明涉及永磁电机领域，具体而言，涉及一种永磁电机及具有其的洗衣机。

背景技术

目前，随着科技的不断发展，人们对洗衣机的洗衣噪声和洗衣效率的要求也在逐渐提高，洗衣机电机的噪声是洗衣噪声的重要组成部分，如何降低洗衣机电机的噪声成为了现如今需要攻克的技术难题。

现有的根据电机噪音产生的原因，电机噪音主要由三类噪音组成：

(1)电磁噪声：如图1和图2所示，永磁电机中永磁体无法产生标准的正弦磁场，转子偏心、不平衡电枢电流、开槽以及铁心饱和效应都会在气隙中产生谐波磁场，引起交变电磁力，这些力作用于定子铁心及与其相连的机械结构上会产生电磁振动。电磁噪声的大小与电磁力波的幅值、频率和阶数，以及定子本身的振动特性，如固有频率、阻尼和机械阻抗有密切的关系。

(2)机械噪声：轴承或电刷装置等的机械摩擦会产生周期或非周期性的机械冲击或振动，从而引起机械噪声，这些噪声与它们所用的材料、制造质量、电机装配工艺以及配合精度有关。

(3)空气动力噪声：风扇的旋转引起空气的涡流扰动产生宽频带声，而转子旋转和空气中共振干扰引起的气压周期性波动会产生汽笛声和哨声。

对于具有上述电机的洗衣机而言，在上述三类噪声中，电磁噪声是主要成分，对整个电机的噪声影响最大，导致用户使用洗衣机的体验感较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种永磁电机及具有其的洗衣机，以解决现有技术中的永磁电机在使用过程中由于振动较大进而产生的噪声较大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种永磁电机，包括：定子，定子包括定子齿和齿靴，齿靴设置在定子齿的端部，齿靴上设置有齿靴端面；转子，设置在定子的内侧，齿靴端面与转子的旋转端面相对间隔地设置；其中，齿靴端面上设置有多段工作端面，多段工作端面沿齿靴端面的圆周方向依次连接，多段工作端面至少包括弧形面或平面。

进一步地，平面包括：第一平面，设置在齿靴端面的端部，第一平面与定子齿的中心线之间具有第一预定夹角；第二平面，与第一平面连接，第二平面与定子齿的中心线之间具有第二预定夹角，第一预定夹角大于第二预定夹角。

进一步地，弧形面所在圆周面的圆心为定子的圆心，弧形面所在圆周的直径为定子的内直径，第一平面与弧形面所在圆周面之间的最大垂直距离为M，齿靴端面与转子的转动端面之间的最小距离为δ，δ＜M。

进一步地，2.4×δ≤M≤3.5×δ。

进一步地，平面包括：第三平面，第三平面设置在第二平面和弧形面之间，第三平面与第二平面和弧形面分别连接。

进一步地，定子齿的中心线为经过定子圆心的直线，平面还包括：第四平面，第四平面与弧形面远离第三平面的一端连接，第三平面和第四平面分别位于定子齿的中心线的两侧。

进一步地，第三平面和第四平面相对于定子齿的中心线所在平面相互对称。

进一步地，第三平面和第四平面均垂直于定子齿的中心线所在平面。

进一步地，齿靴端面上设置有凹槽，凹槽的至少部分槽面为工作端面。

进一步地，多段工作端面包括第一工作端面和第二工作端面，第一工作端面和第二工作端面分别位于定子齿的中心线的两侧，第一工作端面和第二工作端面沿转子的旋转方向依次设置，凹槽设置在第二工作端面上。

进一步地，永磁电机还包括定子槽，定子槽的槽口宽度为k1，齿靴端面与转子的转动端面之间的最小距离为δ；凹槽的中心线与定子齿的中心线之间的距离为c，0.2×k1≤c≤0.5×k1；凹槽的宽度为k，0.5×k1≤k≤k1；凹槽的槽深为s，0.8×δ≤s≤1.5×δ。

进一步地，平面包括：第四平面，第四平面与弧形面连接，第四平面位于凹槽的第一侧；第五平面，设置在齿靴端面的端部，第五平面位于凹槽的第二侧，第四平面和第五平面位于同一平面上。

进一步地，平面包括：第四平面，第四平面与弧形面连接，第四平面位于凹槽的第一侧；第五平面，设置在齿靴端面的端部，第五平面位于凹槽的第二侧，第四平面和第五平面之间沿定子的径向方向具有预定距离。

进一步地，弧形面所在圆周面的圆心为定子的圆心，弧形面所在圆周的直径为定子的内直径，第五平面与弧形面所在圆周面之间的最大垂直距离为L，齿靴端面与转子的转动端面之间的距离为δ，δ＜L。

进一步地，1.2×δ≤L≤2.4×δ。

进一步地，弧形面所在圆的圆心为转子的旋转中心；弧形面包括相互连接的第一弧面和第二弧面，沿定子齿的中线，第一弧面和第二弧面相互对称。

根据本发明的另一方面，提供了一种洗衣机，包括驱动部件和执行部件，驱动部件与执行部件驱动连接，驱动部件包括上述的永磁电机。

应用本发明的技术方案，永磁电机包括定子和转子，定子包括定子齿和齿靴，齿靴设置在定子齿的端部，齿靴上设置有齿靴端面；齿靴端面与转子的旋转端面相对间隔地设置；其中，齿靴端面上设置有多段工作端面，多段工作端面沿齿靴端面的圆周方向依次连接，多段工作端面至少包括弧形面或平面。这样设置，使多段工作端面相对于定子齿的中心线形成了不对称结构，能够有效的降低永磁电机的振动，减低永磁电机产生的噪声。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据现有技术的永磁电机的结构示意图；

图2示出了根据图1的A部分的放大图；

图3示出了根据本发明的永磁电机的实施例的结构示意图；

图4示出了根据图3的永磁电机的B部分的第一局部图；

图5示出了根据图3的永磁电机的B部分的第二局部图；以及

图6示出了根据本发明的永磁电机的转矩与现有技术的永磁电机转矩的对比图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、定子；10、定子齿；2、齿靴；3、齿靴端面；4、转子；5、工作端面；50、弧形面；6、定子槽；51、第一平面；52、第二平面；53、第三平面；54、第四平面；7、凹槽；55、第五平面；40、避让端面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明提供了一种永磁电机，请参考图3至图5，包括：定子1，定子1包括定子齿10和齿靴2，齿靴2设置在定子齿10的端部，齿靴2上设置有齿靴端面3；转子4，设置在定子1的内侧，齿靴端面3与转子4的旋转端面相对间隔地设置；其中，齿靴端面3上设置有多段工作端面5，多段工作端面5沿齿靴端面3的圆周方向依次连接，多段工作端面5至少包括弧形面50或平面。

根据本发明提供的永磁电机，包括定子1和转子4，定子1包括定子齿10和齿靴2，齿靴2设置在定子齿10的端部，齿靴2上设置有齿靴端面3；齿靴端面3与转子4的旋转端面相对间隔地设置；其中，齿靴端面3上设置有多段工作端面5，多段工作端面5沿齿靴端面3的圆周方向依次连接，多段工作端面5至少包括弧形面50或平面。这样设置，使多段工作端面5相对于定子齿10的中心线形成了不对称结构，能够有效的降低永磁电机的振动，减低永磁电机产生的噪声。

其中，定子1包括定子冲片和定子铁芯，定子冲片叠压而成定子铁芯，定子齿10和设置在定子冲片上，多个定子齿10沿定子铁芯的周向间隔设置，以在相邻的两个定子齿10之间形成定子槽6，定子槽6用于容纳绕组。

在这里需要说明的是，定子齿10的中心线为经过定子圆心并且将定子齿10分为互为对称的两部分的直线。齿靴2是指定子齿10靠近定子1圆心的齿部末端，齿部末端朝向定子的周向方向延伸形成的定子槽6槽口的靴状部分，齿靴端面3的周向为定子的圆周方向。

在具体实施的过程中，平面包括：第一平面51，设置在齿靴端面3的端部，第一平面51与定子齿10的中心线之间具有第一预定夹角；第二平面52，与第一平面51连接，第二平面52与定子齿10的中心线之间具有第二预定夹角，第一预定夹角大于第二预定夹角。这样能够使转子4与定子1之间的气隙大小不均匀，进而使转子在转动过程中，降低电机的转矩波动。

具体地，弧形面50所在圆周面的圆心为定子1的圆心，弧形面50所在圆周的直径为定子1的内直径，第一平面51与弧形面50所在圆周面之间的最大垂直距离为M，齿靴端面3与转子4的转动端面之间的最小距离为δ，δ＜M。

优选地，2.4×δ≤M≤3.5×δ。

在本发明提供的实施例中，平面包括：第三平面53，第三平面53设置在第二平面52和弧形面50之间，第三平面53与第二平面52和弧形面50分别连接。其中，第三平面53可以与第二平面52位于同一平面上，第三平面53优选的与定子齿10的中心线相互垂直。

定子齿10的中心线为经过定子1圆心的直线，平面还包括：第四平面54，第四平面54与弧形面50远离第三平面53的一端连接，第三平面53和第四平面54分别位于定子齿10的中心线的两侧。

在本发明提供的一个实施例中，第三平面53与定子齿10的中心线之间具有第三预定夹角，第四平面54与定子齿10的中心线之间具有第四预定夹角。

在本发明提供的另一个实施例中，第三平面53和第四平面54相对于定子齿10的中心线所在平面相互对称。优选地，第三平面53和第四平面54均垂直于定子齿10的中心线所在平面。

在本发明提供的实施例中，齿靴端面3上设置有凹槽7，凹槽7的至少部分槽面为工作端面5。

在具体实施的过程中，多段工作端面5包括第一工作端面和第二工作端面，第一工作端面和第二工作端面分别位于定子齿10的中心线的两侧，第一工作端面和第二工作端面沿转子4的旋转方向依次设置，凹槽7设置在第二工作端面上。这样使齿靴端面3形成了关于定子齿10的中心线的不对称结构，以通过凹槽7与多个平面相互配合，降低电机的转矩波动。

在具体实施的过程中，永磁电机还包括定子槽6，定子槽6的槽口宽度为k1，齿靴端面3与转子4的转动端面之间的最小距离为δ；凹槽7的中心线与定子齿10的中心线之间的距离为c，0.2×k1≤c≤0.5×k1；凹槽7的宽度为k，0.5×k1≤k≤k1；凹槽7的槽深为s，0.8×δ≤s≤1.5×δ。通过对凹槽7的各个尺寸进行限定，使凹槽7的大小达到最优效果，使永磁电机在高速转动时的振动减小，降低电机齿槽效应。在这里需要说明的是，凹槽7的开口朝向转子，凹槽7的中心线与定子齿10的中心线相互平行，凹槽7的中心线将凹槽7分为互为对称的两部分。

在本发明提供的一个实施例中，平面包括：第四平面54，第四平面54与弧形面50连接，第四平面54位于凹槽7的第一侧；第五平面55，设置在齿靴端面3的端部，第五平面55位于凹槽7的第二侧，第四平面54和第五平面55位于同一平面上。

在本发明提供的另一个实施例中，平面包括：第四平面54，第四平面54与弧形面50连接，第四平面54位于凹槽7的第一侧；第五平面55，设置在齿靴端面3的端部，第五平面55位于凹槽7的第二侧，第四平面54和第五平面55之间沿定子1的径向方向具有预定距离。

在具体实施的过程中，弧形面50所在圆周面的圆心为定子1的圆心，弧形面50所在圆周的直径为定子1的内直径，第五平面55与弧形面50所在圆周面之间的最大垂直距离为L，齿靴端面3与转子4的转动端面之间的距离为δ，δ＜L。优选地，1.2×δ≤L≤2.4×δ。

弧形面50所在圆的圆心为转子4的旋转中心；弧形面50包括相互连接的第一弧面和第二弧面，沿定子齿10的中线，第一弧面和第二弧面相互对称。

在本发明提供的实施例中，转子4上设置有避让端面40，在转子4转动地过程中，通过避让端面40避让齿靴端面3，其中，避让端面40的宽度小于定子齿10的宽度，以保证转子顺畅转动。在这里需要说明的是，避让端面40的宽度为沿转子圆周方向，定义为避让端面40的宽度。

本发明还提供了一种洗衣机，包括驱动部件和执行部件，驱动部件与执行部件驱动连接，驱动部件包括上述实施例的永磁电机。

本发明通过设计不对称的齿靴端面，对齿靴端面的多个工作端面进行分段设计，针对每一段工作端面的尺寸或者相对于定子齿中心线的角度进行设计，使本发明中的永磁电机的负载或重载运行使，转矩波动由21％降低至了2.8％，有效地降低了电机转矩脉动，提升了电机运行稳定性，当永磁电机应用在洗衣机内时，降低了整机洗涤启动失效率，提高了电机运行效率，降低了电机振动，使电机与洗衣机整机匹配更合理，削弱了洗衣机内筒因电机振动而产生的共振噪声。

如图6所示，图中实线段表示本发明的永磁电机的转矩，虚线段表示现有技术中永磁电机的转矩，可以看出，本发明提供的永磁电机的转矩波动小，表示永磁电机的转动更加平稳。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

根据本发明提供的永磁电机，包括定子1和转子4，定子1包括定子齿10和齿靴2，齿靴2设置在定子齿10的端部，齿靴2上设置有齿靴端面3；齿靴端面3与转子4的旋转端面相对间隔地设置；其中，齿靴端面3上设置有多段工作端面5，多段工作端面5沿齿靴端面3的圆周方向依次连接，多段工作端面5至少包括弧形面50或平面。这样设置，使多段工作端面5相对于定子齿10的中心线形成了不对称结构，能够有效的降低永磁电机的振动，减低永磁电机产生的噪声。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种永磁电机，其特征在于，包括：

定子(1)，所述定子(1)包括定子齿(10)和齿靴(2)，所述齿靴(2)设置在所述定子齿(10)的端部，所述齿靴(2)上设置有齿靴端面(3)；

转子(4)，设置在所述定子(1)的内侧，所述齿靴端面(3)与所述转子(4)的旋转端面相对间隔地设置；

其中，所述齿靴端面(3)上设置有多段工作端面(5)，多段所述工作端面(5)沿所述齿靴端面(3)的圆周方向依次连接，多段所述工作端面(5)至少包括弧形面(50)或平面。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述平面包括：

第一平面(51)，设置在所述齿靴端面(3)的端部，所述第一平面(51)与定子齿(10)的中心线之间具有第一预定夹角；

第二平面(52)，与所述第一平面(51)连接，所述第二平面(52)与所述定子齿(10)的中心线之间具有第二预定夹角，所述第一预定夹角大于所述第二预定夹角。

3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述弧形面(50)所在圆周面的圆心为所述定子(1)的圆心，所述弧形面(50)所在圆周的直径为所述定子(1)的内直径，所述第一平面(51)与所述弧形面(50)所在圆周面之间的最大垂直距离为M，所述齿靴端面(3)与所述转子(4)的转动端面之间的最小距离为δ，δ＜M。

4.根据权利要求3所述的永磁电机，其特征在于，2.4×δ≤M≤3.5×δ。

5.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述平面包括：

第三平面(53)，所述第三平面(53)设置在所述第二平面(52)和所述弧形面(50)之间，所述第三平面(53)与所述第二平面(52)和所述弧形面(50)分别连接。

6.根据权利要求5所述的永磁电机，其特征在于，所述定子齿(10)的中心线为经过所述定子(1)圆心的直线，所述平面还包括：

第四平面(54)，所述第四平面(54)与所述弧形面(50)远离所述第三平面(53)的一端连接，所述第三平面(53)和所述第四平面(54)分别位于所述定子齿(10)的中心线的两侧。

7.根据权利要求6所述的永磁电机，其特征在于，所述第三平面(53)和所述第四平面(54)相对于所述定子齿(10)的中心线所在平面相互对称。

8.根据权利要求6所述的永磁电机，其特征在于，所述第三平面(53)和所述第四平面(54)均垂直于所述定子齿(10)的中心线所在平面。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的永磁电机，其特征在于，所述齿靴端面(3)上设置有凹槽(7)，所述凹槽(7)的至少部分槽面为所述工作端面(5)。

10.根据权利要求9所述的永磁电机，其特征在于，所述多段工作端面(5)包括第一工作端面和第二工作端面，所述第一工作端面和所述第二工作端面分别位于所述定子齿(10)的中心线的两侧，所述第一工作端面和所述第二工作端面沿转子(4)的旋转方向依次设置，所述凹槽(7)设置在所述第二工作端面上。

11.根据权利要求9所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机还包括定子槽(6)，所述定子槽(6)的槽口宽度为k1，所述齿靴端面(3)与所述转子(4)的转动端面之间的最小距离为δ；

所述凹槽(7)的中心线与所述定子齿(10)的中心线之间的距离为c，0.2×k1≤c≤0.5×k1；所述凹槽(7)的宽度为k，0.5×k1≤k≤k1；所述凹槽(7)的槽深为s，0.8×δ≤s≤1.5×δ。

12.根据权利要求9所述的永磁电机，其特征在于，所述平面包括：

第四平面(54)，所述第四平面(54)与所述弧形面(50)连接，所述第四平面(54)位于所述凹槽(7)的第一侧；

第五平面(55)，设置在所述齿靴端面(3)的端部，所述第五平面(55)位于所述凹槽(7)的第二侧，所述第四平面(54)和所述第五平面(55)位于同一平面上。

13.根据权利要求9所述的永磁电机，其特征在于，所述平面包括：

第四平面(54)，所述第四平面(54)与所述弧形面(50)连接，所述第四平面(54)位于所述凹槽(7)的第一侧；

第五平面(55)，设置在所述齿靴端面(3)的端部，所述第五平面(55)位于所述凹槽(7)的第二侧，所述第四平面(54)和所述第五平面(55)之间沿所述定子(1)的径向方向具有预定距离。

14.根据权利要求12或13所述的永磁电机，其特征在于，所述弧形面(50)所在圆周面的圆心为所述定子(1)的圆心，所述弧形面(50)所在圆周的直径为所述定子(1)的内直径，所述第五平面(55)与所述弧形面(50)所在圆周面之间的最大垂直距离为L，所述齿靴端面(3)与所述转子(4)的转动端面之间的距离为δ，δ＜L。

15.根据权利要求14所述的永磁电机，其特征在于，1.2×δ≤L≤2.4×δ。

16.根据权利要求1至8中任一项所述的永磁电机，其特征在于，所述弧形面(50)所在圆的圆心为所述转子(4)的旋转中心；

所述弧形面(50)包括相互连接的第一弧面和第二弧面，沿所述定子齿(10)的中线，所述第一弧面和所述第二弧面相互对称。

17.一种洗衣机，包括驱动部件和执行部件，所述驱动部件与所述执行部件驱动连接，其特征在于，所述驱动部件包括权利要求1至16中任一项所述的永磁电机。

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