CN114157058A - 电机和电器设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电机和电器设备，电机包括：定子结构，定子结构包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括：轭部；定子主齿，设置于轭部上，定子主齿包括齿靴，定子绕组设置于定子主齿上；至少两个定子副齿，设置于齿靴上；转子结构，转子结构包括多个永磁磁极，相邻永磁磁极的极性相异；其中，定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│，a表示定子主齿的数量，x表示每个定子主齿上定子副齿的数量，Pr表示多个永磁磁极的极对数。本发明提出的电机中定子副齿可作为调制部件，并且气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

Description

电机和电器设备

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机和电器设备。

背景技术

永磁无刷直流电机等多采用表贴式转子结构，在表贴式转子结构中电磁气隙较大，气隙磁密相对较低，电机的输出能力难以进一步提升。

相关技术中，采用内置式转子结构来提高基波气隙磁场强度，进而提高电机效率。但是，在这种结构中要进一步提升基波磁场强度，往往会增加电机成本或者恶化电机振动噪音性能，从而影响电机可靠性；并且，基波磁场强度提升程度有限，电机性能提升空间也较小。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一方面提供了一种电机。

本发明第二方面提供了一种电器设备。

本发明第一方面提供了一种电机，包括：定子结构，定子结构包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括：轭部；定子主齿，设置于轭部上，定子主齿包括齿靴，定子绕组设置于定子主齿上；至少两个定子副齿，设置于齿靴上；转子结构，转子结构包括多个永磁磁极，相邻永磁磁极的极性相异；其中，定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│，a表示定子主齿的数量，x表示每个定子主齿上定子副齿的数量，Pr表示多个永磁磁极的极对数。

本发明提出的电机包括定子结构和转子结构。其中，定子结构包括定子铁芯和定子绕组，转子结构包括多个永磁磁极，并且相邻永磁磁极的极性相异。在电机运行过程在，转子结构能够与定子结构配合并输出转矩。

进一步地，定子铁芯包括轭部、定子主齿和至少两个定子副齿。其中，定子主齿设置在轭部上，并且定子主齿的齿根与轭部相连接，定子主齿的齿顶设置有齿靴。此外，定子绕组设置于定子主齿上，齿靴可以对定子绕组起到一定的限位作用，以保证定子绕组稳定处于定子主齿上。

更进一步地，齿靴上设置有至少两个定子副齿，定子副齿除了作为导磁部件外，还可作为调制部件，实现磁场调制的作用。此时，不同于相关技术中所采用的常规永磁电机(槽开口较小，气隙磁导接近于常数)。在本发明提出的电机中，定子主齿分裂成至少两个定子副齿，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量。这样，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，该电机的结构简单，便于加工制造，并不会明显提升电机的成本，电机也不会出现较大的振动和噪声。

更进一步地，定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│。其中，a表示定子主齿的数量，x表示每个定子主齿上定子副齿的数量，Pr表示多个永磁磁极的极对数。气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

因此，本发明提出的电机中，定子主齿的齿靴上设置有至少两个定子副齿，进而通过定子副齿作为调制部件，实现磁场调制的作用，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│。在该限定下，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

在一些可能的设计中，至少两个定子副齿在轭部上间隔分布，相邻两个定子副齿之间具有凹槽。

在该设计中，至少两个定子副齿在轭部上间隔分布，并且相邻两个定子副齿之间具有凹槽。此外，本发明提出的电机中，相邻两个定子副齿之间的凹槽在定子结构的圆周方向上的尺寸，要大于相关技术所采用的永磁电机。也即，本发明提出的电机中相邻两个定子副齿之间的凹槽的尺寸更大，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，这样当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。

进一步地，本发明在气隙磁密中出现新的谐波成分的基础上，进一步对定子绕组的极对数Ps进行优化，进而使得气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

在一些可能的设计中，相邻两个定子主齿之间具有定子槽，定子绕组位于定子槽内；相邻两个齿靴之间具有槽口，槽口与定子槽相连通；其中，定子绕组包括多个线圈，每个线圈缠绕于一个定子主齿上。

在该设计中，相邻两个定子主齿之间具有定子槽，定子绕组缠绕在定子主齿上，并收纳于定子槽中。此外，相邻两个定子主齿的齿靴之间形成有槽口，槽口与定子槽相连通，工作人员可通过槽口将定子绕组缠绕的定子主齿上。

进一步地，在本发明提出的电机中定子绕组包括多个线圈，每个线圈仅绕设于一个定子主齿上，即采用单齿绕的集中绕组结构，此时电机绕组端部较小，有利于减小铜耗，并且便于实现模块化，提高生产制造效率。

在一些可能的设计中，槽口的尺寸与凹槽的尺寸不等。

在该设计中，在定子结构的圆周方向上，槽口的尺寸与凹槽的尺寸不等。具体地，在定子结构的圆周方向上，凹槽的尺寸大于槽口的尺寸。这样，会改变定子副齿在圆周上分布的均匀程度，即减小了气隙磁导的周期数，而气隙磁密各工作谐波为极对数为：|Pr±i×Zf|(i＝0，1，2……)，Zf为气隙磁导周期数；当气隙磁导周期数减小后，调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，使得电机的输出转矩会进一步提升。

在一些可能的设计中，凹槽为多边形槽或弧形槽。

在该设计中，凹槽的形状可根据实际情况进行设计。具体地，凹槽可以设计为多边形槽、弧形槽等。更具体地，可将凹槽设计为方形槽、梯形槽、三角形槽、或其他多边形槽。

在一些可能的设计中，定子主齿的齿身平分线到凹槽的两侧壁的距离相等或不等。

在该设计中，定子主齿的齿身平分线到凹槽的两侧壁的距离相等。这样，在定子结构的圆周方向上，凹槽位于齿靴的中部。如此设计，可简化定子主齿的整体结构，并且便于定子主齿的加工制造，进而提升定子结构以及整个电机的加工效率。

在该设计中，定子主齿的齿身平分线到凹槽的两侧壁的距离不等。这样，在定子结构的圆周方向上，凹槽朝向齿靴的一端偏移设置。如此设置，可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。并且，当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。此时，至少两个定子副齿使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。

在一些可能的设计中，在相邻两个定子主齿中，一个定子主齿的定子副齿和另一个定子主齿的定子副齿之间具有槽口；在槽口处，相邻两个定子主齿的角平分线到相邻两个定子副齿的距离相等或不等。

在该设计中，至少存在两个定子副齿位于齿靴的端部。并且，在相邻两个定子主齿中，一个定子主齿的定子副齿和另一个定子主齿的定子副齿之间具有槽口。

在该设计中，在槽口处，相邻两个定子主齿的角平分线到相邻两个定子副齿的距离相等。这样，槽口位于相邻两个定子副齿的中部位置。如此设计，可简化定子主齿的整体结构，并且便于定子主齿的加工制造，进而提升定子结构以及整个电机的加工效率。

在该设计中，槽口处，相邻两个定子主齿的角平分线到相邻两个定子副齿的距离不等。这样，槽口位于相邻朝向一个定子副齿的方向上偏移，形成了槽口偏移设置。如此设置，可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。并且，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量；并且，当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。此时，至少两个定子副齿使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。

在一些可能的设计中，在相邻两个定子副齿中，一个定子副齿的齿身平分线与另一个定子副齿的齿身平分线之间的形成夹角β满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4，其中，a表示定子主齿的数量，x表示每一个定子主齿上定子副齿的数量。

在该设计中，在相邻两个定子副齿中，一个定子副齿的齿身平分线与另一个定子副齿的齿身平分线之间的形成夹角β，并且满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4；其中，a表示定子主齿的数量，x表示每一个定子主齿上定子副齿的数量。这样，本发明进一步对定子副齿的结构以及分布进行优化，使得应用该电机调制生成的谐波幅值较大，转矩较高，以进一步提升电机的工作效率。

在一些可能的设计中，定子结构包括至少两个堆叠体，任一堆叠体包括轭部区段和定子主齿，定子主齿设置于轭部区段上，相邻两个堆叠体的轭部区段相连接，轭部包括多个轭部区段。

在该设计中，定子结构包括至少两个堆叠体，并通过至少两个堆叠体堆叠的方式来制造定子结构。这样，在定子结构的加工制造过程中，工作人员可先在单个堆叠体上进行绕线等操作。相较于相关技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体的操作空间更加，有利于降低绕线难度，进而提高绕线的工作效率，降低材料成本。

此外，本发明可以首先在单个堆叠体上进行绕线等操作，可有效提升绕组的缠绕数量，并提升绕组的槽满率，提高应用电机输出性能。并且，本发明在降低绕线难度的基础上，可降低绕线过程中废品率，进而减少废料并提升定子结构的成本率。此外，单独堆叠体对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低定子结构的材料成本。

在一些可能的设计中，相邻两个堆叠体的轭部区段可拆卸连接。

在该设计中，相邻两个堆叠体的轭部区段可拆卸连接，进而保证相邻两个堆叠体的拆装。

具体地，定子结构还包括第一连接部和第二连接部。其中，第一连接部设置在轭部区段的第一端，第二连接部设置在轭部区段的第二端，第一端和第二端在轭部区段上相对设置。并且，第一连接部和第二连接部的结构相匹配，第一连接部和第二连接部配合能够实现自锁。因此，在拼接堆叠体的过程中，本发明可以通过第一连接部和第二连接部来连接相邻两个堆叠体，包括相邻两个堆叠体的可拆卸连接。

在该设计中，第一连接部与第二连接部中的一者为凸部，另一者为凹部。此外，凸部的形状与凹部的形状相适配，并且凸部与凹部之间能够可拆卸的连接，并具有自锁功能。具体地，凹部包括但不限于以下结构多边形槽、圆形槽、椭圆形槽；凸部的形状与凹部的形状相匹配。

在一些可能的设计中，定子结构还包括固定件，相邻两个堆叠体通过固定件固定。

在该设计中，定子结构还包括固定件。其中。在相邻两个堆叠体拼接完成后，本发明进一步通过固定件来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体的结构稳定性。具体地，固定件可采用绝缘框架，进而使得绝缘框架在保证绝缘的基础上，还可对堆叠体进行固定，实现了绝缘框架的多用途。

在一些可能的设计中，相邻两个堆叠体焊接连接。

在该设计中，相邻两个堆叠体焊接连接。其中。在相邻两个堆叠体拼接完成后，本发明进一步通过焊接的方式来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体的结构稳定性。

在一些可能的设计中，相邻两个堆叠体一体注塑。

在该设计中，相邻两个堆叠体一体注塑。也即，在在相邻两个堆叠体拼接完成后，本发明进一步通过一体注塑的方式来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体的结构稳定性。

在一些可能的设计中，定子主齿的主齿齿身与轭部可拆卸式连接。

在该设计中，定子主齿的主齿齿身与轭部可拆卸式连接。这样，在定子结构的加工制造过程中，可在含有定子主齿的单个堆叠体上先绕线，然后再安装到轭部，一方面便于绕线，提高电机槽满率，另一方面，可以增加齿靴周向宽度，减小槽口宽度，从而避免槽口过大对电机性能造成的影响。

在一些可能的设计中，齿靴与定子主齿的主齿齿身可拆卸式连接。

在该设计中，齿靴与定子主齿的主齿齿身可拆卸式连接。这样，在定子结构的加工制造过程中，可在含有定子主齿的单个堆叠体上先绕线，然后再安装齿靴，一方面便于绕线，提高电机槽满率，另一方面，可以增加齿靴周向宽度，减小槽口宽度，从而避免槽口过大对电机性能造成的影响。

在一些可能的设计中，定子结构的至少一部分位于转子结构的内部。

在该设计中，定子结构的至少一部分位于转子结构的内部。也即，本发明提出电机为径向电机，并且定子结构为内定子，转子结构为外转子。

在一些可能的设计中，转子结构的至少一部分位于定子结构的内部。

在该设计中，转子结构的至少一部分位于定子结构的内部。也即，本发明提出电机为径向电机，并且定子结构为外定子，转子结构为内转子。

在一些可能的设计中，转子结构还包括：转子铁芯；永磁体，设置于转子铁芯上，永磁体形成多个永磁磁极。

在该设计中，转子结构还包括转子铁芯和永磁体。其中，永磁体设置在转子铁芯上，并且通过永磁体形成多个永磁磁极。

具体地，转子结构的至少一部分位于定子结构的内部时，永磁体可放置于转子铁芯的外表面，或者放置于转子铁芯的内部，如V型、spoke型等。

具体地，当定子结构的至少一部分位于转子结构的内部时，永磁体保持在转子铁芯的内表面。永磁磁极可以由多个具有两个横向边缘且内表面和外表面大致呈圆弧状的永磁体组成，也可以是一体形成的磁环。可选地，永磁体材料可以是铁氧体、塑磁、稀土永磁或者橡胶磁条。

在一些可能的设计中，永磁体包括多个弧形永磁体，多个弧形永磁体呈圆环状分布，且相邻两个弧形永磁体的极性相异。

在该设计中，永磁体包括多个弧形永磁体。其中，多个弧形永磁体呈圆环状分布是，并且相邻两个弧形永磁体的极性相异。具体地，每个弧形永磁体的磁极数量为1或者2或者4，且相邻磁极极性交替相异。

在一些可能的设计中，永磁体包括一体式的环形永磁体。

在该设计中，永磁体包括一体式的环形永磁体。此时，该环形永磁体具有多个磁极时，可以减小永磁体的块数，减小永磁体安装的工序时间，提高制造装配效率。并且，当磁极宽度较小时，采用一块环形永磁体充多极的方式，可以增加环形永磁体的宽度，降低环形永磁体的加工难度。

在一些可能的设计中，永磁体包括多个弧形永磁体，弧形永磁体的磁极数量为2或者4。

在该设计中，永磁体可采用弧形永磁体，并且弧形永磁体的磁极数量为2或者4。

在一些可能的设计中，在定子结构的圆周方向上，至少存在两个定子副齿的尺寸不等。

在该设计中，在定子结构的圆周方向上，至少存在两个定子副齿的尺寸不等。这样，可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。并且，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量；并且，当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。此时，至少两个定子副齿使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。

本发明第二方面提出了一种电器设备，包括如本发明第一方面的电机。

本发明提出的电器设备，包括如本发明第一方面的电机。因此，具有上述电机的全部有益效果，在此不再详细论述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的电机的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的电机中定子铁芯的结构示意图之一；

图3是本发明一个实施例的电机中定子铁芯的结构示意图之二；

图4是本发明一个实施例电机中定子铁芯的堆叠体的结构示意图之一；

图5是本发明一个实施例电机中定子铁芯的堆叠体的结构示意图之二；

图6是本发明一个实施例的电机中定子铁芯的结构示意图之三；

图7是本发明一个实施例的电机中定子铁芯的结构示意图之四；

图8是本发明一个实施例的电机中转子结构的结构示意图之一；

图9是本发明一个实施例的电机中转子结构的结构示意图之二；

图10是本发明一个实施例的电机中转子结构的永磁体的结构示意图之一；

图11是本发明一个实施例的电机中转子结构的永磁体的结构示意图之二；

图12是本发明一个实施例的电机中转子结构的永磁体的结构示意图之三；

图13是本发明一个实施例的电机中d1与d2对电机性能的影响示意图之一；

图14是本发明一个实施例的电机中d1与d2对电机性能的影响示意图之二；

图15是本发明一个实施例的电机中d3与d4对电机性能的影响示意图；

图16是本发明一个实施例的电机中d5与d6对电机性能的影响示意图；

图17是本发明一个实施例的电机角β对电机性能的影响示意图。

其中，图1至图12中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

102定子结构，104定子铁芯，106主齿齿身，108轭部，110定子主齿，112齿靴，114定子副齿，116转子结构，118凹槽，120定子槽，122槽口，124堆叠体，126轭部区段，128转子铁芯，130永磁体。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图17来描述根据本发明一些实施例提供的电机和电器设备。图2中虚线L1表示定子主齿110的齿身平分线，图2中虚线L2表示相邻两个定子主齿110的角平分线，图2中虚线L3表示定子副齿114的齿身平分线。

如图1所示，本发明第一个实施例提出了一种电机，定子结构102和转子结构116。其中，定子结构102包括定子铁芯104和定子绕组(图中未示出)，转子结构116包括多个永磁磁极，并且相邻永磁磁极的极性相异。在电机运行过程在，转子结构116能够与定子结构102配合并输出转矩。

进一步地，如图1和图2所示，定子铁芯104包括轭部108、定子主齿110和至少两个定子副齿114。其中，定子主齿110设置在轭部108上，并且定子主齿110的齿根与轭部108相连接，定子主齿110的齿顶设置有齿靴112。此外，定子绕组设置于定子主齿110上，齿靴112可以对定子绕组起到一定的限位作用，以保证定子绕组稳定处于定子主齿110上。并且，该电机的结构简单，便于加工制造，并不会明显提升电机的成本，电机也不会出现较大的振动和噪声。

更进一步地，如图2所示，齿靴112上设置有至少两个定子副齿114，定子副齿114除了作为导磁部件外，还可作为调制部件，实现磁场调制的作用。此时，不同于相关技术中所采用的常规永磁电机(槽开口较小，气隙磁导接近于常数)。在本发明提出的电机中，定子主齿110分裂成至少两个定子副齿114，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量。这样，使得电机的性能得到了明显的提升。

更进一步地，定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│。其中，a表示定子主齿110的数量，x表示每个定子主齿110上定子副齿114的数量，Pr表示多个永磁磁极的极对数。气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

因此，本发明提出的电机中，定子主齿110的齿靴112上设置有至少两个定子副齿114，进而通过定子副齿114作为调制部件，实现磁场调制的作用，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│。在该限定下，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

本发明第二个实施例提出了一种电机，在第一个实施例的基础上，进一步地：

如图2所示，至少两个定子副齿114在轭部108上间隔分布，并且相邻两个定子副齿114之间具有凹槽118。

此外，本发明提出的电机中，相邻两个定子副齿114之间的凹槽118在定子结构102的圆周方向上的尺寸，要大于相关技术所采用的永磁电机。也即，本发明提出的电机中相邻两个定子副齿114之间的凹槽118的尺寸更大，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，这样当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。

进一步地，本发明在气隙磁密中出现新的谐波成分的基础上，进一步对定子绕组的极对数Ps进行优化，进而使得气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

本发明第三个实施例提出了一种电机，在第一个实施例和第二个实施例的基础上，进一步地：

如图2所示，相邻两个定子主齿110之间具有定子槽120，定子绕组缠绕在定子主齿110上，并收纳于定子槽120中。此外，相邻两个定子主齿110的齿靴112之间形成有槽口122，槽口122与定子槽120相连通，工作人员可通过槽口122将定子绕组缠绕的定子主齿110上。

在该实施例中，进一步地，在本发明提出的电机中，定子绕组包括多个线圈，每个线圈仅绕设于一个定子主齿110上，即采用单齿绕的集中绕组结构，此时电机绕组端部较小，有利于减小铜耗，并且便于实现模块化，提高生产制造效率。

在该实施例中，进一步地，如图2所示，凹槽118的形状可根据实际情况进行设计。具体地，凹槽118可以设计为多边形槽、弧形槽等。更具体地，可将凹槽118设计为方形槽、梯形槽、三角形槽、或其他多边形槽。

本发明第四个实施例提出了一种电机，在第三个实施例的基础上，进一步地：

如图2所示，在定子结构102的圆周方向上，槽口122的尺寸与凹槽118的尺寸不等。具体地，在定子结构102的圆周方向上，凹槽118的尺寸大于槽口122的尺寸。具体地，如图2所示，在定子结构102的圆周方向上，相邻两个定子副齿114之间的凹槽118为d1，槽口122的尺寸为d2，并且满足d1＞d2。

这样，会改变定子副齿114在圆周上分布的均匀程度，即减小了气隙磁导的周期数，而气隙磁密各工作谐波为极对数为：|Pr±i×Zf|(i＝0，1，2……)，Zf为气隙磁导周期数；当气隙磁导周期数减小后，调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，使得电机的输出转矩会进一步提升。

具体地，如图13所示，在定子结构102的圆周方向上，相邻两个定子副齿114之间的凹槽118为d1，槽口122的尺寸为d2，并且满足d1＞d2。此时，能够明显削弱谐波，并且使得电机的齿槽转矩减小，改善电机的性能。具体地，在图13中，横坐标表示次数，纵坐标表示空载气隙磁密斜波-T，填充的条形表示d1≠d2时的相关参数，空白的条形表示d1＝d2时的相关参数。如图13所示，d1≠d2后，减小了气隙磁导的周期数，而气隙磁密各工作谐波为极对数为：|Pr±i×Zf|(i＝0，1，2……)，Zf为气隙磁导周期数；当气隙磁导周期数减小后，调制生成的磁密谐波分量将增加。如4/8/16次谐波。

进一步地，如图14所示，在定子结构102的圆周方向上，相邻两个定子副齿114之间的凹槽118为d1，槽口122的尺寸为d2，并且满足d1＞d2。此时，电机的输出反电势会进一步提升，进而转矩提升。图14中，横坐标表示电机的电角度，纵坐标表示空载反电势-V，Q1表示d1＝d2时的相关参数，Q2表示d1≠d2时的相关参数。

本发明第五个实施例提出了一种电机，在第三个实施例和第四个实施例的基础上，进一步地：

如图2所示，定子主齿110的齿身平分线到凹槽118的两侧壁的距离相等。这样，在定子结构102的圆周方向上，凹槽118位于齿靴112的中部。如此设计，可简化定子主齿110的整体结构，并且便于定子主齿110的加工制造，进而提升定子结构102以及整个电机的加工效率。具体地，如图2所示，在定子结构102的圆周方向上，定子主齿110的齿身平分线到凹槽118的两侧壁的距离分别为d3和d4，并且满足d3等于d4。

此外，定子主齿110的齿身平分线到凹槽118的两侧壁的距离也可以不等。这样，在定子结构102的圆周方向上，凹槽118朝向齿靴112的一端偏移设置。如此设置，可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。并且，当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。此时，至少两个定子副齿114使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。

具体地，如图15所示，定子主齿110的齿身平分线到凹槽118的两侧壁的不等(也即d3≠d4)，此时，能够明显削弱谐波，并且使得电机的齿槽转矩减小，改善电机的性能。其中，在图15中，横坐标表示电机的电角度，纵坐标表示电机的齿槽转矩(Nm)，Q3表示d3＝d4时的相关参数，Q4表示d3≠d4时的相关参数。

本发明第六个实施例提出了一种电机，在第三个实施例、第四个实施例和第五个实施例的基础上，进一步地：

如图2所示，至少存在两个定子副齿114位于齿靴112的端部。并且，在相邻两个定子主齿110中，一个定子主齿110的定子副齿114和另一个定子主齿110的定子副齿114之间具有槽口122。

在该实施例中，在槽口122处，如图2所示，相邻两个定子主齿110的角平分线到相邻两个定子副齿114的距离相等。这样，槽口122位于相邻两个定子副齿114的中部位置。如此设计，可简化定子主齿110的整体结构，并且便于定子主齿110的加工制造，进而提升定子结构102以及整个电机的加工效率。具体地，如图2所示，在槽口122处，相邻两个定子主齿110的角平分线到相邻两个定子副齿114的距离为d5和d6，并且满足d5等于d6。

在该实施例中，在槽口122处，相邻两个定子主齿110的角平分线到相邻两个定子副齿114的距离也可以不等(图中未示出)。这样，槽口122位于相邻朝向一个定子副齿114的方向上偏移，形成了槽口122偏移设置。如此设置，可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。并且，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量；并且，当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。此时，至少两个定子副齿114使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。

具体地，如图16所示，相邻两个定子主齿110的角平分线到相邻两个定子副齿114的距离不等(也即d5≠d6)。此时，能够明显削弱谐波，并且使得电机的齿槽转矩减小，改善电机的性能。其中，在图16中，横坐标表示电机的电角度，纵坐标表示电机的齿槽转矩(Nm)，Q5表示d5＝d6时的相关参数，Q6表示d5≠d6时的相关参数。

本发明第七个实施例提出了一种电机，在第三个实施例、第四个实施例、第五个实施例和第六个实施例的基础上，进一步地：

如图2所示，在相邻两个定子副齿114中，一个定子副齿114的齿身平分线与另一个定子副齿114的齿身平分线之间的形成夹角β，并且满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4；其中，a表示定子主齿110的数量，x表示每一个定子主齿110上定子副齿114的数量。

这样，本发明进一步对定子副齿114的结构以及分布进行优化，使得应用该电机调制生成的谐波幅值较大，转矩较高，以进一步提升电机的工作效率。

具体地，如图17所示，夹角β满足：1≤β/(2π/(ax))＜1.4，能够明显提升电机的效率，使得电机的效率优势更加明显。其中，图17中横坐标表示β/(2π/(ax))的取值，纵坐标表示电机效率，曲线Q7表示电机效率的相关参数。

本发明第八个实施例提出了一种电机，在第一个实施例、第二个实施例、第三个实施例、第四个实施例、第五个实施例、第六个实施例和第七个实施例的基础上，进一步地：

如图3所示，定子结构102包括至少两个堆叠体124，并通过至少两个堆叠体124堆叠的方式来制造定子结构102。这样，在定子结构102的加工制造过程中，工作人员可先在单个堆叠体124上进行绕线等操作。

特别地，相较于相关技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体124的操作空间更加，有利于降低绕线难度，进而提高绕线的工作效率，降低材料成本。

此外，本发明可以首先在单个堆叠体124上进行绕线等操作，可有效提升绕组的缠绕数量，并提升绕组的槽满率，提高应用电机输出性能。并且，本发明在降低绕线难度的基础上，可降低绕线过程中废品率，进而减少废料并提升定子结构102的成本率。此外，单独堆叠体124对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低定子结构102的材料成本。

具体地，如图4和图5所示，一个堆叠体124的轭部区段126可以包括一个定子主齿110，也可以包括两个或多个定子主齿110。

本发明第九个实施例提出了一种电机，在第八个实施例的基础上，进一步地：

如图4所示，相邻两个堆叠体124的轭部区段126可拆卸连接，进而保证相邻两个堆叠体124的拆装。

具体地，如图4所示，定子结构102还包括第一连接部和第二连接部。其中，第一连接部设置在轭部区段126的第一端，第二连接部设置在轭部区段126的第二端，第一端和第二端在轭部区段126上相对设置。并且，第一连接部和第二连接部的结构相匹配，第一连接部和第二连接部配合能够实现自锁。

因此，在拼接堆叠体124的过程中，本发明可以通过第一连接部和第二连接部来连接相邻两个堆叠体124，包括相邻两个堆叠体124的可拆卸连接。

在该实施例中，进一步地，如图4所示，第一连接部与第二连接部中的一者为凸部，另一者为凹部。此外，凸部的形状与凹部的形状相适配，并且凸部与凹部之间能够可拆卸的连接，并具有自锁功能。

在该实施例中，进一步地，如图4所示，凹部包括但不限于以下结构多边形槽、圆形槽、椭圆形槽；凸部的形状与凹部的形状相匹配。

本发明第十个实施例提出了一种电机，在第九个实施例的基础上，进一步地：

定子结构102还包括固定件(图中未示出)。其中。在相邻两个堆叠体124拼接完成后，本发明进一步通过固定件来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体124的结构稳定性。

具体地，固定件可采用绝缘框架，进而使得绝缘框架在保证绝缘的基础上，还可对堆叠体124进行固定，实现了绝缘框架的多用途。

此外，相邻两个堆叠体124也可以焊接连接。其中。在相邻两个堆叠体124拼接完成后，本发明进一步通过焊接的方式来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体124的结构稳定性。

此外，相邻两个堆叠体124也可以一体注塑。也即，在在相邻两个堆叠体124拼接完成后，本发明进一步通过一体注塑的方式来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体124的结构稳定性。

本发明第十一个实施例提出了一种电机，在第九个实施例和第十个实施例的基础上，进一步地：

如图6所示，定子主齿110的主齿齿身106与轭部108可拆卸式连接。这样，在定子结构102的加工制造过程中，可在含有定子主齿110的单个堆叠体124上先绕线，然后再安装到轭部108，一方面便于绕线，提高电机槽满率，另一方面，可以增加齿靴112周向宽度，减小槽口122宽度，从而避免槽口122过大对电机性能造成的影响。

本发明第十二个实施例提出了一种电机，在第九个实施例、第十个实施例和第十一个实施例的基础上，进一步地：

如图7所示，齿靴112与定子主齿110的主齿齿身106可拆卸式连接。这样，在定子结构102的加工制造过程中，可在含有定子主齿110的单个堆叠体124上先绕线，然后再安装齿靴112，一方面便于绕线，提高电机槽满率，另一方面，可以增加齿靴112周向宽度，减小槽口122宽度，从而避免槽口122过大对电机性能造成的影响。

在上述任一实施例的基础上，进一步地，转子结构116的至少一部分位于定子结构102的内部(图中未示出)。也即，本发明提出电机为径向电机，并且定子结构102为外定子，转子结构116为内转子。

在上述任一实施例的基础上，进一步地，如图1所示，定子结构102的至少一部分位于转子结构116的内部。也即，本发明提出电机为径向电机，并且定子结构102为内定子，转子结构116为外转子。

在上述任一实施例的基础上，进一步地，如图8和图9所示，转子结构116还包括转子铁芯128和永磁体130。其中，永磁体130设置在转子铁芯128上，并且通过永磁体130形成多个永磁磁极。

具体地，转子结构116的至少一部分位于定子结构102的内部时，永磁体130可放置于转子铁芯128的外表面，或者放置于转子铁芯128的内部，如V型、spoke型等。

具体地，如图8和图9所示，当定子结构102的至少一部分位于转子结构116的内部时，永磁体130保持在转子铁芯128的内表面。永磁磁极可以由多个具有两个横向边缘且内表面和外表面大致呈圆弧状的永磁体130组成，也可以是一体形成的磁环。可选地，永磁体130材料可以是铁氧体、塑磁、稀土永磁或者橡胶磁条。

在上述任一实施例的基础上，进一步地，如图8所示，永磁体130包括多个弧形永磁体130。其中，多个弧形永磁体130呈圆环状分布是，并且相邻两个弧形永磁体130的极性相异。具体地，如图10、图11和图12所示，每个弧形永磁体130的磁极数量为1或者2或者4，且相邻磁极极性交替相异。

在上述任一实施例的基础上，进一步地，如图9所示，永磁体130包括一体式的环形永磁体130。此时，该环形永磁体130具有多个磁极时，可以减小永磁体130的块数，减小永磁体130安装的工序时间，提高制造装配效率。并且，当磁极宽度较小时，采用一块环形永磁体130充多极的方式，可以增加环形永磁体130的宽度，降低环形永磁体130的加工难度。

在上述任一实施例的基础上，进一步地，永磁体130可采用弧形永磁体，并且弧形永磁体的磁极数量为2或者4。

在上述任一实施例的基础上，进一步地，在定子结构102的圆周方向上，至少存在两个定子副齿114的尺寸不等(图中未示出)。这样，可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。并且，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量；并且，当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。此时，至少两个定子副齿114使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。

本发明第十三个实施例提出了一种电机，通过磁场调制原理，产生并利用更多工作谐波，从而提高电机输出转矩，提升电机性能。

在该实施例中，如图1所示，电机包括定子结构102和转子结构116。定子结构102包括定子铁芯104和定子绕组，转子结构116包括多个永磁磁极，并且相邻永磁磁极的极性相异；定子结构102和转子结构116同心设置。在电机运行过程在，转子结构116能够与定子结构102配合并输出转矩。如图2所示，定子铁芯104包括轭部108、定子主齿110和至少两个定子副齿114。定子主齿110设置在轭部108上，并且定子主齿110的齿根与轭部108相连接，定子主齿110的齿顶设置有齿靴112。此外，定子绕组设置于定子主齿110上，齿靴112可以对定子绕组起到一定的限位作用，以保证定子绕组稳定处于定子主齿110上。

具体地，定子绕组包含多个线圈，且每个线圈只缠绕与一个定子主齿110上。转子结构116可为有铁芯或者无铁芯结构。即采用单齿绕的集中绕组结构，此时电机绕组端部较小，有利于减小铜耗，并且便于实现模块化，提高生产制造效率。

更进一步地，如图2所示，齿靴112上设置有至少两个定子副齿114，相邻定子副齿114之间形成有凹槽118。并且，定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│。其中，a表示定子主齿110的数量，x表示每个定子主齿110上定子副齿114的数量，Pr表示多个永磁磁极的极对数。

这样，本发明提出的电机通过定子副齿114作为调制部件，实现磁场调制的作用。并且，在此设计下气隙磁导不再是常数项，其引入了谐波分量，当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用，气隙磁密中会出现新的谐波成分，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，相邻两个定子副齿114之间的凹槽118在定子结构102的圆周方向上的尺寸，要大于相关技术所采用的永磁电机，定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│。在该限定下，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。

在该实施例中，进一步地，如图2所示，相邻两个齿靴112之间具有槽口122，槽口122与定子槽120相连通；并且，在定子结构102的圆周方向上，槽口122的尺寸与凹槽118的尺寸不等(更具体地，凹槽118的尺寸大于槽口122的尺寸)。这样，改变副齿在圆周上分布的均匀程度，即减小了气隙磁导的周期数。当气隙磁导周期数减小后，调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，使得电机的输出转矩会进一步提升。

具体地，如图2所示，凹槽118的形状为方形、梯形、三角形、多边形或弧形。通过调整凹槽118的形状，可以改变齿靴112处磁路宽度，避免齿靴112局部过饱和。

在该实施例中，进一步地，如图2所示，在相邻两个定子副齿114中，一个定子副齿114的齿身平分线与另一个定子副齿114的齿身平分线之间的形成夹角β满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4，其中，a表示定子主齿110的数量，x表示每一个定子主齿110上定子副齿114的数量。这样，可以进一步对定子副齿114的结构以及分布进行优化，使得应用该电机调制生成的谐波幅值较大，转矩较高，以进一步提升电机的工作效率。

在该实施例中，进一步地，如图3、图4和图5所示，定子结构102包括至少两个堆叠体124，任一堆叠体124包括轭部区段126和定子主齿110，定子主齿110设置于轭部区段126上，相邻两个堆叠体124的轭部区段126相连接，轭部108包括多个轭部区段126。这样，在定子结构102的加工制造过程中，工作人员可先在单个堆叠体124上进行绕线等操作，有利于降低绕线难度，进而提高绕线的工作效率，降低材料成本。此外，还可以通过固定件、焊接或注塑的方式来堆叠体124进行固定，进一步提升拼接后的堆叠体124的结构稳定性。

在该实施例中，进一步地，如图6所示，定子主齿110的主齿齿身106与轭部108可拆卸式连接。这样，在定子结构102的加工制造过程中，可在含有定子主齿110的单个堆叠体124上先绕线，然后再安装到轭部108，一方面便于绕线，提高电机槽满率，另一方面，可以增加齿靴112周向宽度，减小槽口122宽度，从而避免槽口122过大对电机性能造成的影响。

在该实施例中，进一步地，如图7所示，齿靴112与定子主齿110的主齿齿身106可拆卸式连接。这样，在定子结构102的加工制造过程中，可在含有定子主齿110的单个堆叠体124上先绕线，然后再安装齿靴112，一方面便于绕线，提高电机槽满率，另一方面，可以增加齿靴112周向宽度，减小槽口122宽度，从而避免槽口122过大对电机性能造成的影响。

在该实施例中，进一步地，转子结构116放置于定子结构102的内侧，且形成永磁磁极的永磁体130放置于转子铁芯128的外表面或者内部。此外，也可以是转子结构116放置于定子结构102的外侧。

具体地，如图1所示，当转子结构116放置于定子结构102的内侧时，形成永磁磁极的永磁体130可放置于转子铁芯128的外表面，或者放置于铁芯内部，如V型、spoke型等。

具体地，当转子结构116放置于定子结构102的外侧时，永磁体130保持在转子铁芯128的内表面。如图8和图9所示，永磁磁极可以由多个具有两个横向边缘且内表面和外表面大致呈圆弧状的永磁体130组成，也可以是一体形成的磁环。可选地，永磁体130材料可以是铁氧体、塑磁、稀土永磁或者橡胶磁条。

在该实施例中，进一步地，如图10、图11和图12所示，当永磁磁极为永磁体130时，每个永磁体130的磁极数量为1或者2或者4，且相邻磁极极性交替相异。当一块永磁体130具有多个磁极时，可以减小永磁体130的块数，减小永磁体130安装的工序时间，提高制造装配效率。并且，当磁极宽度较小时，采用一块磁瓦充多极的方式，可以增加磁瓦宽度，降低磁瓦加工难度。

因此，本发明提出的电机中，定子主齿110的齿靴112上设置有至少两个定子副齿114，进而通过定子副齿114作为调制部件，实现磁场调制的作用，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│。在该限定下，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。此外，可可改变气隙磁导分布，削弱部分谐波，从而减小转矩脉动，改善电机振动噪音性能。并且，当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分，使得电机的性能得到了明显的提升。

本发明第十四个实施例提出了一种电器设备，包括如上述任一实施例的电机。

本实施例提出的电器设备，包括如上述任一实施例的电机。因此，具有上述电机的全部有益效果，在此不再详细展开论述。

在该实施例中，进一步地，本实施例提出的电器设备可以为冰箱、洗衣机、空调器等产品。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”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；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上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 (16)

1.一种电机，其特征在于，包括：

定子结构，所述定子结构包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯包括：

轭部；

定子主齿，设置于所述轭部上，所述定子主齿包括齿靴，所述定子绕组设置于所述定子主齿上；

至少两个定子副齿，设置于所述齿靴上；

转子结构，所述转子结构包括多个永磁磁极，相邻所述永磁磁极的极性相异；

其中，所述定子绕组的极对数Ps满足：Ps＝│ax±Pr│，a表示定子主齿的数量，x表示每个所述定子主齿上所述定子副齿的数量，Pr表示所述多个永磁磁极的极对数。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述至少两个定子副齿在所述轭部上间隔分布，相邻两个所述定子副齿之间具有凹槽。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，

相邻两个所述定子主齿之间具有定子槽，所述定子绕组位于所述定子槽内；

相邻两个所述齿靴之间具有槽口，所述槽口与所述定子槽相连通；

其中，所述定子绕组包括多个线圈，每个所述线圈缠绕于一个所述定子主齿上。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，

所述槽口的尺寸与所述凹槽的尺寸不等；和/或

所述凹槽为多边形槽或弧形槽。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，

所述定子主齿的齿身平分线到所述凹槽的两侧壁的距离相等或不等。

6.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，

在相邻两个所述定子主齿中，一个所述定子主齿的所述定子副齿和另一个所述定子主齿的所述定子副齿之间具有所述槽口；

在所述槽口处，相邻两个所述定子主齿的角平分线到相邻两个所述定子副齿的距离相等或不等。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，

在相邻两个所述定子副齿中，一个所述定子副齿的齿身平分线与另一个所述定子副齿的齿身平分线之间的形成夹角β满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4，其中，a表示所述定子主齿的数量，x表示每一个所述定子主齿上所述定子副齿的数量。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，

所述定子结构包括至少两个堆叠体，任一所述堆叠体包括轭部区段和定子主齿，所述定子主齿设置于所述轭部区段上，相邻两个所述堆叠体的所述轭部区段相连接，所述轭部包括多个所述轭部区段。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，

相邻两个所述堆叠体的所述轭部区段可拆卸连接；

所述定子结构还包括固定件，相邻两个所述堆叠体通过所述固定件固定；和/或

相邻两个所述堆叠体焊接连接；和/或

相邻两个所述堆叠体一体注塑。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，

所述定子主齿的主齿齿身与所述轭部可拆卸式连接；和/或

所述齿靴与所述定子主齿的主齿齿身可拆卸式连接。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，

所述定子结构的至少一部分位于所述转子结构的内部；或

所述转子结构的至少一部分位于所述定子结构的内部。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，所述转子结构还包括：

转子铁芯；

永磁体，设置于所述转子铁芯上，所述永磁体形成所述多个永磁磁极。

13.根据权利要求12所述的电机，其特征在于，

所述永磁体包括多个弧形永磁体，所述多个弧形永磁体呈圆环状分布，且相邻两个所述弧形永磁体的极性相异；或

所述永磁体包括一体式的环形永磁体。

14.根据权利要求12所述的电机，其特征在于，

所述永磁体包括多个弧形永磁体，所述弧形永磁体的磁极数量为2或者4。

15.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，

在所述定子结构的圆周方向上，至少存在两个所述定子副齿的尺寸不等。

16.一种电器设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至15中任一项所述的电机。

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