CN114069904A - 一种高效低噪音无刷永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效低噪音无刷永磁电机，包括定子绕组、定子铁芯与转子铁芯，所述定子铁芯的内侧安装有二号相间绝缘体，所述定子绕组安装在二号相间绝缘体的内侧，所述定子绕组的内侧安装有一号相间绝缘体，所述定子铁芯的前端安装有引线侧骨架。本发明所述的一种高效低噪音无刷永磁电机，对电机的气隙磁场进行结构优化设计，包含定子齿轭部结构及转子布局结构，定子内径采用齿部挖圆孔结构非均匀不等设计，转子采用“平切”后倒“弓”形新结构非均匀不等气隙设计，定转子配合后气隙局部不等，圆周阵列，可以有有效削弱齿槽转矩，同时让产品反电势波形更趋近与正弦，有利于效率的提升和减小振动。

Description

一种高效低噪音无刷永磁电机

技术领域

本发明涉及永磁电机领域，特别涉及一种高效低噪音无刷永磁电机。

背景技术

无刷永磁电机是一种进行驱动的支撑设备，新能源汽车成为“碳中和”、“碳达峰”规划中必不可少一环，为应对市场后续需求，需要开发压缩机电机以应对大排量，高需求，低噪音的新能源热管理系统，随着科技的不断发展，人们对于无刷永磁电机的制造工艺要求也越来越高。

现有的无刷永磁电机在使用时存在一定的弊端，碳中和”、“碳达峰”已经成为世界各国未来几十年发展的核心课题之一，现有的电极不能很好的达到大排量，高需求，低噪音的要求，不利于人们的使用，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种高效低噪音无刷永磁电机。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效低噪音无刷永磁电机，对电机的气隙磁场进行结构优化设计，包含定子齿轭部结构及转子布局结构，定子内径采用齿部挖圆孔结构非均匀不等设计，转子采用“平切”后倒“弓”形新结构非均匀不等气隙设计，定转子配合后气隙局部不等，圆周阵列，可以有有效削弱齿槽转矩，同时让产品反电势波形更趋近与正弦，有利于效率的提升和减小振动，可以有效解决背景技术中的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高效低噪音无刷永磁电机，包括定子绕组、定子铁芯与转子铁芯，所述定子铁芯的内侧安装有二号相间绝缘体，所述定子绕组安装在二号相间绝缘体的内侧，所述定子绕组的内侧安装有一号相间绝缘体，所述定子铁芯的前端安装有引线侧骨架，所述定子铁芯的后端安装有非引线侧骨架，所述转子铁芯安装在定子铁芯的内壁，所述转子铁芯与定子铁芯之间定位有电磁块。

作为本申请一种优选的技术方案，所述转子铁芯的前端安装有一号转子端板，所述转子铁芯的后端安装有二号转子端板，所述一号转子端板的前端安装有一号平衡块，所述二号转子端板的后端安装有二号平衡块，所述一号平衡块、一号转子端板、二号转子端板与二号平衡块的表面均开设有定位安装孔，所述转子铁芯表面开设有转子定位孔，所述一号平衡块、一号转子端板、转子铁芯、二号转子端板与二号平衡块贯穿有铆钉。

作为本申请一种优选的技术方案，所述定子铁芯的表面开设有铁芯槽，所述电磁块与定子铁芯之间的位置设置有切割弧度，所述转子铁芯的内壁开设有槽体，所述定子铁芯的外壁开设有加强筋，所述二号相间绝缘体安装在铁芯槽内部的位置。

作为本申请一种优选的技术方案，所述定子铁芯的外壁位置开设有加强筋，所述定子铁芯中位于铁芯槽的外置安装有固定座，所述固定座的内侧定位有铁芯座，所述二号相间绝缘体的内部开设有定位槽，所述定子绕组的外侧定位有安装架，所述引线侧骨架的内侧开设有定位连接槽，所述定位连接槽的内侧安装有定位器，所述引线侧骨架的外壁安装有定位架，所述非引线侧骨架的内壁安装有安装卡扣，所述安装卡扣内侧开设有卡槽，所述非引线侧骨架的外壁安装有卡座，所述转子铁芯内部开设转子槽。

作为本申请一种优选的技术方案，所述二号相间绝缘体通过铁芯槽定位在定子铁芯的内部，所述定子绕组通过定位槽定位在二号相间绝缘体的内部，所述转子铁芯通过铁芯座、固定座定位在定子铁芯的内壁，所述一号相间绝缘体定位在定子绕组的内部。

作为本申请一种优选的技术方案，所述定子铁芯的前端通过引线侧骨架、定位器与定位连接槽进行定位卡合，所述定子铁芯的后端通过非引线侧骨架、安装卡扣与卡槽进行定位卡合，所述定子铁芯与加强筋之间加工一体成型，所述铁芯座、固定座、铁芯槽与定子铁芯之间加工成型。

作为本申请一种优选的技术方案，所述转子铁芯与电磁块之间进行定位，所述转子铁芯的前端通过一号转子端板、一号平衡块进行定位，所述转子铁芯的后端通过二号转子端板、二号平衡块进行定位，所述铆钉贯穿一号平衡块、一号转子端板、转子铁芯、二号转子端板与二号平衡块的位置进行卡合定位。

作为本申请一种优选的技术方案，所述定子铁芯与转子铁芯之间接触电磁块的位置设置的切割弧度制造不均匀波纹，所述电磁块的外侧通过切割弧度的位置与定子铁芯的内壁进行定位。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种高效低噪音无刷永磁电机，具备以下有益效果：该一种高效低噪音无刷永磁电机，对电机的气隙磁场进行结构优化设计，包含定子齿轭部结构及转子布局结构，定子内径采用齿部挖圆孔结构非均匀不等设计，转子采用“平切”后倒“弓”形新结构非均匀不等气隙设计，定转子配合后气隙局部不等，圆周阵列，可以有有效削弱齿槽转矩，同时让产品反电势波形更趋近与正弦，有利于效率的提升和减小振动，引线侧骨架中定子顶部铜线圈支撑件及绝缘保护件，PBT树脂材料注塑一体成型，通过底部卡点与铁芯连接，设计有分线点方便定子绕组引出线引出工艺，留有绑扎孔，方便定子绕组引出线设备自动化固定，外侧扣点全新设计，可同时适配多种卷线方案，保证产品结构一致性，产品性能多样化，对应更加复杂的市场需求，一号相间绝缘体作为电机相与相之间的绝缘组成之一，保证电机拥有足够的绝缘强度和绝缘距离，定子绕组是电机的核心组成部分，是“电生磁”的产生的源头，是“法拉第电磁感应”中“电”转“磁”的主要部件，由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路的统称，二号相间绝缘体作为电机定子绕组与定子铁芯之间的绝缘组成之一，保证电机拥有足够的绝缘强度和绝缘距离，定子铁芯作为电机磁路的一部分及放置定子绕组，为了减少铁心中由交变磁势引起的涡流和磁滞损耗，铁心材料根据需求采用不同厚度的硅钢片叠成，通过自扣点连接每一片硅钢片，两侧开孔配合骨架安装，非引线侧骨架中定子底部铜线圈支撑件及绝缘保护件，PBT树脂材料注塑一体成型，通过底部卡点与铁芯连接，一号平衡块与二号平衡块根据压缩机内部需求，使转子与涡旋盘和月牙体等转动零部件配合后整体达到额定的不平衡量，可两侧或单侧安装，一般采用黄铜或不锈钢材质，一号转子端板与二号转子端板铆接后起强化作用，防止转子铁芯翘片，同时防止转子电磁块在运行过程中甩出，电磁块用于称呼高磁场强度的磁性材料，电动车电机都采用钕铁錋稀土磁钢，转子铁芯作为电机磁路的一部分及放置转子电磁块，为了减少铁心中由交变磁势引起的涡流和磁滞损耗，铁心材料根据需求采用不同厚度的硅钢片叠成，通过自扣点连接每一片硅钢片，中间开孔减重/通风方便冷却，通过铆钉连接转子各部件，铆钉是转子固定件，用于固定转子各部分零部件，整个无刷永磁电机结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

附图说明

图1为本发明一种高效低噪音无刷永磁电机的主视图结构示意图。

图2为本发明一种高效低噪音无刷永磁电机中切割弧度的结构示意图。

图3为本发明一种高效低噪音无刷永磁电机中定子绕组的结构示意图。

图4为本发明一种高效低噪音无刷永磁电机中一号转子端板的结构示意图。

图5为本发明一种高效低噪音无刷永磁电机中组装整体的结构示意图。

图6为本发明一种高效低噪音无刷永磁电机中定子铁芯组装分解的结构示意图。

图7为本发明一种高效低噪音无刷永磁电机中转子铁芯组装分解的结构示意图。

图中：1、引线侧骨架；2、一号相间绝缘体；3、定子绕组；4、二号相间绝缘体；5、定子铁芯；6、非引线侧骨架；7、一号平衡块；8、一号转子端板；9、电磁块；10、转子铁芯；11、铆钉；12、槽体；13、铁芯槽；14、切割弧度；15、加强筋；16、安装卡扣；17、卡座；18、卡槽；19、铁芯座；20、固定座；21、定位槽；22、安装架；23、定位架；24、定位器；25、定位连接槽；26、转子槽；27、转子定位孔；28、定位安装孔；29、二号转子端板；30、二号平衡块。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1-7所示，一种高效低噪音无刷永磁电机，包括定子绕组3、定子铁芯5与转子铁芯10，定子铁芯5的内侧安装有二号相间绝缘体4，定子绕组3安装在二号相间绝缘体4的内侧，定子绕组3的内侧安装有一号相间绝缘体2，定子铁芯5的前端安装有引线侧骨架1，定子铁芯5的后端安装有非引线侧骨架6，转子铁芯10安装在定子铁芯5的内壁，转子铁芯10与定子铁芯5之间定位有电磁块9。

进一步的，定子铁芯5的表面开设有铁芯槽13，电磁块9与定子铁芯5之间的位置设置有切割弧度14，转子铁芯10的内壁开设有槽体12，定子铁芯5的外壁开设有加强筋15，二号相间绝缘体4安装在铁芯槽13内部的位置。

进一步的，二号相间绝缘体4通过铁芯槽13定位在定子铁芯5的内部，定子绕组3通过定位槽21定位在二号相间绝缘体4的内部，转子铁芯10通过铁芯座19、固定座20定位在定子铁芯5的内壁，一号相间绝缘体2定位在定子绕组3的内部。

进一步的，定子铁芯5与转子铁芯10之间接触电磁块9的位置设置的切割弧度14制造不均匀波纹，电磁块9的外侧通过切割弧度14的位置与定子铁芯5的内壁进行定位。

实施例二：

在实施例一的基础上，如图1-7所示，一种高效低噪音无刷永磁电机，包括定子绕组3、定子铁芯5与转子铁芯10，定子铁芯5的内侧安装有二号相间绝缘体4，定子绕组3安装在二号相间绝缘体4的内侧，定子绕组3的内侧安装有一号相间绝缘体2，定子铁芯5的前端安装有引线侧骨架1，定子铁芯5的后端安装有非引线侧骨架6，转子铁芯10安装在定子铁芯5的内壁，转子铁芯10与定子铁芯5之间定位有电磁块9。

进一步的，定子铁芯5的外壁位置开设有加强筋15，定子铁芯5中位于铁芯槽13的外置安装有固定座20，固定座20的内侧定位有铁芯座19，二号相间绝缘体4的内部开设有定位槽21，定子绕组3的外侧定位有安装架22，引线侧骨架1的内侧开设有定位连接槽25，定位连接槽25的内侧安装有定位器24，引线侧骨架1的外壁安装有定位架23，非引线侧骨架6的内壁安装有安装卡扣16，安装卡扣16内侧开设有卡槽18，非引线侧骨架6的外壁安装有卡座17，转子铁芯10内部开设转子槽26。

进一步的，定子铁芯5的前端通过引线侧骨架1、定位器24与定位连接槽25进行定位卡合，定子铁芯5的后端通过非引线侧骨架6、安装卡扣16与卡槽18进行定位卡合，定子铁芯5与加强筋15之间加工一体成型，铁芯座19、固定座20、铁芯槽13与定子铁芯5之间加工成型。

实施例三：

在实施例一与实施例二的基础上，如图1-7所示，一种高效低噪音无刷永磁电机，包括定子绕组3、定子铁芯5与转子铁芯10，定子铁芯5的内侧安装有二号相间绝缘体4，定子绕组3安装在二号相间绝缘体4的内侧，定子绕组3的内侧安装有一号相间绝缘体2，定子铁芯5的前端安装有引线侧骨架1，定子铁芯5的后端安装有非引线侧骨架6，转子铁芯10安装在定子铁芯5的内壁，转子铁芯10与定子铁芯5之间定位有电磁块9。

进一步的，转子铁芯10的前端安装有一号转子端板8，转子铁芯10的后端安装有二号转子端板29，一号转子端板8的前端安装有一号平衡块7，二号转子端板29的后端安装有二号平衡块30，一号平衡块7、一号转子端板8、二号转子端板29与二号平衡块30的表面均开设有定位安装孔28，转子铁芯10表面开设有转子定位孔27，一号平衡块7、一号转子端板8、转子铁芯10、二号转子端板29与二号平衡块30贯穿有铆钉11。

进一步的，转子铁芯10与电磁块9之间进行定位，转子铁芯10的前端通过一号转子端板8、一号平衡块7进行定位，转子铁芯10的后端通过二号转子端板29、二号平衡块30进行定位，铆钉11贯穿一号平衡块7、一号转子端板8、转子铁芯10、二号转子端板29与二号平衡块30的位置进行卡合定位。

工作原理：本发明包括引线侧骨架1、一号相间绝缘体2、定子绕组3、二号相间绝缘体4、定子铁芯5、非引线侧骨架6、一号平衡块7、一号转子端板8、电磁块9、转子铁芯10、铆钉11、槽体12、铁芯槽13、切割弧度14、加强筋15、安装卡扣16、卡座17、卡槽18、铁芯座19、固定座20、定位槽21、安装架22、定位架23、定位器24、定位连接槽25、转子槽26、转子定位孔27、定位安装孔28、二号转子端板29、二号平衡块30，其中，引线侧骨架1中定子顶部铜线圈支撑件及绝缘保护件，PBT树脂材料注塑一体成型，通过底部卡点与铁芯连接，设计有分线点方便定子绕组3引出线引出工艺，留有绑扎孔，方便定子绕组3引出线设备自动化固定，外侧扣点全新设计，可同时适配多种卷线方案，保证产品结构一致性，产品性能多样化，对应更加复杂的市场需求，一号相间绝缘体2作为电机相与相之间的绝缘组成之一，保证电机拥有足够的绝缘强度和绝缘距离，定子绕组3是电机的核心组成部分，是“电生磁”的产生的源头，是“法拉第电磁感应”中“电”转“磁”的主要部件，由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路的统称，二号相间绝缘体4作为电机定子绕组3与定子铁芯之间的绝缘组成之一，保证电机拥有足够的绝缘强度和绝缘距离，定子铁芯5作为电机磁路的一部分及放置定子绕组3，为了减少铁心中由交变磁势引起的涡流和磁滞损耗，铁心材料根据需求采用不同厚度的硅钢片叠成，通过自扣点连接每一片硅钢片，两侧开孔配合骨架安装，非引线侧骨架6中定子底部铜线圈支撑件及绝缘保护件，PBT树脂材料注塑一体成型，通过底部卡点与铁芯连接，一号平衡块7与二号平衡块30根据压缩机内部需求，使转子与涡旋盘和月牙体等转动零部件配合后整体达到额定的不平衡量，可两侧或单侧安装，一般采用黄铜或不锈钢材质，一号转子端板8与二号转子端板29铆接后起强化作用，防止转子铁芯翘片，同时防止转子电磁块9在运行过程中甩出，电磁块9用于称呼高磁场强度的磁性材料，电动车电机都采用钕铁錋稀土磁钢，转子铁芯10作为电机磁路的一部分及放置转子电磁块9，为了减少铁心中由交变磁势引起的涡流和磁滞损耗，铁心材料根据需求采用不同厚度的硅钢片叠成，通过自扣点连接每一片硅钢片，中间开孔减重/通风方便冷却，通过铆钉11连接转子各部件，铆钉11是转子固定件，用于固定转子各部分零部件，采用有限元分析手段，重复验证气隙结构整体电机磁路的影响，电机效率在6000rpm-10Nm工况下综合效率高达91.9%，反电势波形平顺，效率提升明显，定子径向力相对较小，高频振动得到有效抑制，NVH有明显改善，通过有限元分析分析电机的反电动势基波幅值、5次谐波分量占比、谐波畸变率、齿槽转矩及空载反电势，等确定电机磁场布局，根据实验对比数据分析析电机直轴交轴同步电抗，分析电机的电磁转矩和磁阻转矩，为提高电机在波动负载下的抗干扰能力，对电机转子磁钢宽度和转子轭部分进行结构设计和优化，提高电机的性能及其抗干扰能力。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二（一号、二号）等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种高效低噪音无刷永磁电机，包括定子绕组（3）、定子铁芯（5）与转子铁芯（10），其特征在于：所述定子铁芯（5）的内侧安装有二号相间绝缘体（4），所述定子绕组（3）安装在二号相间绝缘体（4）的内侧，所述定子绕组（3）的内侧安装有一号相间绝缘体（2），所述定子铁芯（5）的前端安装有引线侧骨架（1），所述定子铁芯（5）的后端安装有非引线侧骨架（6），所述转子铁芯（10）安装在定子铁芯（5）的内壁，所述转子铁芯（10）与定子铁芯（5）之间定位有电磁块（9）。

2.根据权利要求1所述的一种高效低噪音无刷永磁电机，其特征在于：所述转子铁芯（10）的前端安装有一号转子端板（8），所述转子铁芯（10）的后端安装有二号转子端板（29），所述一号转子端板（8）的前端安装有一号平衡块（7），所述二号转子端板（29）的后端安装有二号平衡块（30），所述一号平衡块（7）、一号转子端板（8）、二号转子端板（29）与二号平衡块（30）的表面均开设有定位安装孔（28），所述转子铁芯（10）表面开设有转子定位孔（27），所述一号平衡块（7）、一号转子端板（8）、转子铁芯（10）、二号转子端板（29）与二号平衡块（30）贯穿有铆钉（11），所述转子铁芯（10）内部开设转子槽（26）。

3.根据权利要求1所述的一种高效低噪音无刷永磁电机，其特征在于：所述定子铁芯（5）的表面开设有铁芯槽（13），所述电磁块（9）与定子铁芯（5）之间的位置设置有切割弧度（14），所述转子铁芯（10）的内壁开设有槽体（12），所述定子铁芯（5）的外壁开设有加强筋（15），所述二号相间绝缘体（4）安装在铁芯槽（13）内部的位置。

4.根据权利要求1所述的一种高效低噪音无刷永磁电机，其特征在于：所述定子铁芯（5）的外壁位置开设有加强筋（15），所述定子铁芯（5）中位于铁芯槽（13）的外置安装有固定座（20），所述固定座（20）的内侧定位有铁芯座（19），所述二号相间绝缘体（4）的内部开设有定位槽（21），所述定子绕组（3）的外侧定位有安装架（22），所述引线侧骨架（1）的内侧开设有定位连接槽（25），所述定位连接槽（25）的内侧安装有定位器（24），所述引线侧骨架（1）的外壁安装有定位架（23），所述非引线侧骨架（6）的内壁安装有安装卡扣（16），所述安装卡扣（16）内侧开设有卡槽（18），所述非引线侧骨架（6）的外壁安装有卡座（17）。

5.根据权利要求1所述的一种高效低噪音无刷永磁电机，其特征在于：所述二号相间绝缘体（4）通过铁芯槽（13）定位在定子铁芯（5）的内部，所述定子绕组（3）通过定位槽（21）定位在二号相间绝缘体（4）的内部，所述转子铁芯（10）通过铁芯座（19）、固定座（20）定位在定子铁芯（5）的内壁，所述一号相间绝缘体（2）定位在定子绕组（3）的内部。

6.根据权利要求4所述的一种高效低噪音无刷永磁电机，其特征在于：所述定子铁芯（5）的前端通过引线侧骨架（1）、定位器（24）与定位连接槽（25）进行定位卡合，所述定子铁芯（5）的后端通过非引线侧骨架（6）、安装卡扣（16）与卡槽（18）进行定位卡合，所述定子铁芯（5）与加强筋（15）之间加工一体成型，所述铁芯座（19）、固定座（20）、铁芯槽（13）与定子铁芯（5）之间加工成型。

7.根据权利要求2所述的一种高效低噪音无刷永磁电机，其特征在于：所述转子铁芯（10）与电磁块（9）之间进行定位，所述转子铁芯（10）的前端通过一号转子端板（8）、一号平衡块（7）进行定位，所述转子铁芯（10）的后端通过二号转子端板（29）、二号平衡块（30）进行定位，所述铆钉（11）贯穿一号平衡块（7）、一号转子端板（8）、转子铁芯（10）、二号转子端板（29）与二号平衡块（30）的位置进行卡合定位。

8.根据权利要求1所述的一种高效低噪音无刷永磁电机，其特征在于：所述定子铁芯（5）与转子铁芯（10）之间接触电磁块（9）的位置设置的切割弧度（14）制造不均匀波纹，所述电磁块（9）的外侧通过切割弧度（14）的位置与定子铁芯（5）的内壁进行定位。

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