CN115694000A - 电机定子组件、电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机定子组件、电机，属于电机设计领域，其中的电机定子组件，包括定子铁芯，定子铁芯包括轭环以及多个定子齿，相邻的定子齿之间形成定子槽，还包括定子槽间隔组件，定子槽间隔组件包括多根导磁条，每根导磁条处于定子槽的槽口内，导磁条与相邻的定子齿之间具有间隙。本发明在每个定子槽的槽口内设置一根导磁条从而能够使电机定子的定子槽槽数增加到原来的两倍，如此能够大大降低电机运行工况下的齿槽转矩与谐波，定子槽的实际槽宽被大大降低，进而优化了电机运行过程中的噪音与振动；不同于传统的减材式降低齿槽谐波，本发明通过增材增加定子单周期内的齿槽数降低齿槽谐波，具备不破坏定子齿部磁力线走势的优势。

Description

电机定子组件、电机

技术领域

本发明属于电机设计技术领域，具体涉及一种电机定子组件、电机。

背景技术

随着永磁无刷直流电机的高速发展，对于电机的开发要求已经不止于性能以及功能满足设计要求，在行业发展的路程上，低噪音与低振动是电机开发的另一个方向。

目前市场上常见的降低噪音的方法包括矢量控制板，减震转子以及优化定子等多种方案，定子常常采取改善定子铁芯的槽极关系来降低齿槽转矩及空载谐波以达到降噪音降振动的目的。基于降低齿槽转矩、谐波以降低噪音及电机振动的目的，提出本发明。

发明内容

因此，本发明提供一种电机定子组件、电机，能够解决现有技术中电机定子铁芯的齿槽转矩及谐波较大，导致电机运行过程中噪音以及振动较大的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种电机定子组件，包括定子铁芯，所述定子铁芯包括轭环以及处于所述轭环的径向内侧的多个定子齿，相邻的定子齿之间形成定子槽，还包括定子槽间隔组件，所述定子槽间隔组件包括多根导磁条，每根导磁条处于所述定子槽的槽口内，所述导磁条与相邻的所述定子齿之间具有间隙。

在一些实施方式中，在所述定子铁芯的任一径向平面上投影，所述定子槽具有处于所述定子铁芯的径向上的对称线，所述导磁条关于对应的所述定子槽的所述对称线对称。

在一些实施方式中，所述导磁条的横截面为正多边形；和/或，所述导磁条具有朝向所述定子铁芯的轴心线一侧的径向内侧面，所述径向内侧面的半径与所述定子齿的内圆半径相等。

在一些实施方式中，所述导磁条的横截面为正六边形。

在一些实施方式中，所述导磁条与与之相邻的定子齿之间的最小间距为c，c≥0.2mm。

在一些实施方式中，所述定子槽间隔组件还包括第一端环，多根所述导磁条的第一端连接于所述第一端环的第一轴端面上，且所述第一端环的所述第一轴端面能够与所述定子铁芯的第一端面连接。

在一些实施方式中，所述定子槽间隔组件还包括第二端环，多根所述导磁条的第二端连接于所述第二端环的第一轴端面上，且所述第二端环的所述第一轴端面能够与所述定子铁芯的第二端面连接。

在一些实施方式中，所述定子铁芯的所述第一端面及第二端面处皆具有绝缘骨架，所述第一端环和/或所述第二端环与对应的所述绝缘骨架之间插装连接。

在一些实施方式中，所述第一端环和/或所述第二端环与所述导磁条之间插装连接。

本发明还提供一种电机，包括上述的电机定子组件。

本发明提供的一种电机定子组件、电机，在每个定子槽的槽口内设置一根导磁条从而能够使电机定子的定子槽槽数增加到原来的两倍，如此能够大大降低电机运行工况下的齿槽转矩与谐波，定子槽的实际槽宽被大大降低，进而优化了电机运行过程中的噪音与振动；不同于传统的减材式降低齿槽谐波(即通过在定子铁芯齿部开虚槽)，本发明通过增材增加定子单周期内的齿槽数降低齿槽谐波，具备不破坏定子齿部磁力线走势的优势。

附图说明

图1为本发明实施例的电机定子组件的立体结构示意图；

图2为图1的正视图；

图3为图1中的电机定子组件的横截面示意图；

图4为图3中A处的局部放大图；

图5为图1中的定子槽间隔组件的立体结构示意图；

图6为图5的部分结构拆解示意图；

图7为图1中的绝缘骨架的部分结构示意图；

图8为现有技术中未采用本发明的定子槽间隔组件的电机定子运行过程中的空载谐波仿真图，图中的横坐标为频率(Hz)，纵坐标为谐波功率(W)；

图9为采用本发明的定子槽间隔组件的电机定子运行过程中的空载谐波仿真图，图中的横坐标为频率(Hz)，纵坐标为谐波功率(W)；

图10为采用本发明的定子槽间隔组件前后的电机定子运行过程中的齿槽转矩对比仿真图；

图11为现有技术中未采用本发明的定子槽间隔组件的电机定子铁芯的磁力线局部走向仿真图；

图12为采用本发明的定子槽间隔组件的电机定子铁芯的磁力线局部走向仿真图。

附图标记表示为：

1、定子铁芯；11、轭环；12、定子齿；13、定子槽；131、槽口；2、定子槽间隔组件；21、导磁条；22、第一端环；23、第二端环；24、第一插装孔；25、第二插装孔；3、绝缘骨架；31、插接结构。

具体实施方式

结合参见图1至图12所示，根据本发明的实施例，提供一种电机定子组件，包括定子铁芯1，定子铁芯1包括轭环11以及处于轭环11的径向内侧的多个定子齿12，相邻的定子齿12之间形成定子槽13，还包括定子槽间隔组件2，定子槽间隔组件包括多根导磁条21，每根导磁条21处于定子槽13的槽口131内，导磁条21与相邻的定子齿12之间具有间隙，能够理解的是，前述的间隙指的是导磁条21与定子齿12不接触，前述的导磁条21具体例如为铁质条体、柱体或者棒体，当然也可以采用其他的导磁材料。该技术方案中，在每个定子槽13的槽口131内设置一根导磁条21从而能够使电机定子的定子槽槽数增加到原来的两倍，如此能够大大降低电机运行工况下的齿槽转矩与谐波，定子槽13的实际槽宽被大大降低，进而优化了电机运行过程中的噪音与振动；更为重要的是，不同于传统的减材式降低齿槽谐波(即通过在定子铁芯齿部开虚槽)，本发明通过增材增加定子单周期内的齿槽数降低齿槽谐波，具备不破坏定子齿部磁力线走势的优势(结合参见图11及12所示)，能够理解的是，磁力线走势越均匀越平缓电机的噪音振动越小。

能够理解的是，假定本发明的电机定子组件为n槽p极，则前述的导磁条21则相应具有n根，n根导磁条21与n个定子槽13分别一一对应设置，定子槽13的槽数由n槽增加至2n，单个周期的齿槽谐波次数增至原来的2倍，以12槽为例，电机具备12槽，则定子槽间隔组件2具备12根导磁条21，槽有原来的12变为24槽，齿槽谐波次数变为原来的2倍。

在一些实施方式中，在定子铁芯1的任一径向平面上投影，定子槽13具有处于定子铁芯1的径向上的对称线，导磁条21关于对应的定子槽13的对称线对称，也即，导磁条21分布在相邻定子槽13的槽口131的中心位置，使齿槽分布更均匀、周期稳定。

在一些实施方式中，导磁条21的横截面为正多边形，例如正三角形、正方形、正五边形等，优选为正六边形，能够理解的是，由于磁力线走势为拐弯状，采用正六边形能够充分减少三角形或者四边形的边角位置的材料浪费浪费，且六边形结构比较稳固，易于加工；在另一种实施方式中，导磁条21具有朝向定子铁芯1的轴心线一侧的径向内侧面，径向内侧面的半径与定子齿12的内圆半径相等，可使气隙变化趋近于正弦变化。

在一些实施方式中，导磁条21与与之相邻的定子齿12之间的最小间距为c，c≥0.2mm，防止导磁条21与定子齿接触磁力线在定子铁芯内形成闭环而无法导通转子部分，也即该最小间距能够避免磁力线在定子铁芯内形成闭环。具体参见图3及图4所示，相邻两定子齿12之间也即槽口131处的定子齿12之间相夹角度为α°(α≤30°，图中未示出)，定子内径为D，则两定子齿相距距离a＝D*sin(α°/2)，即原定子槽宽度，则导磁条21宽度b＝a-2c，在组成新定子组件结构后，定子槽宽度由原来的amm缩小至cmm，槽宽缩小至原来的c/a，定子槽数至原来的2倍，定子槽宽降低至原来的c/a倍，增加齿槽谐波次数，降低空载谐波，降低齿槽转矩；五次空载谐波降至原来的76％(结合参见图8及9)，齿槽转矩降低至原来的56％(如图10)。

结合参见图5及图6所示，定子槽间隔组件2还包括第一端环22，多根导磁条21的第一端连接于第一端环22的第一轴端面上，且第一端环22的第一轴端面能够与定子铁芯1的第一端面连接，通过第一端环22将各导磁条21连接形成为一个整体，并通过该第一端环22与定子铁芯1之间固定连接，便于组装。在另一个优选的实施例中，定子槽间隔组件2还包括第二端环23，多根导磁条21的第二端连接于第二端环23的第一轴端面上，且第二端环23的第一轴端面能够与定子铁芯1的第二端面连接，也即第一端环22以及第二端环23分别对导磁条21的两端形成可靠夹持，三者形成类似于鼠笼的结构，通过第一端环22及第二端环23形成了对各导磁条21的可靠连接，使各导磁条21能够可靠地处于槽口131内。

定子铁芯1的第一端面及第二端面处皆具有绝缘骨架3，该绝缘骨架3具体可以采用一体注塑的方式(也即包塑)形成于定子铁芯1之上，第一端环22和/或第二端环23与对应的绝缘骨架3之间插装连接。具体而言，结合参见图5至图7所示，绝缘骨架3上沿其轴向背离定子铁芯1的一侧延伸凸起设置有插接结构31，该插接结构31具体可以为阶梯插片，对应的第一端环22以及第二端环23上除了具有第一插装孔24外，还构造有第二插装孔25，各个插接结构31插装于各个第二插装孔25内，而导磁条21的端部则插装于各个第一插装孔24内，也即，第一端环22和/或第二端环23与导磁条21之间插装连接。在一个具体的实施例中，第一端环22与导磁条21之间插装连接后可以进一步地包塑为一体。

本发明的电机定子组件可以采用如下的方式组装形成：

第一步：根据定子的槽数设计选用定子槽间隔组件中的导磁条(具体采用铁棒，下同)的数量；

第二步：根据定子铁芯高度、骨架高度，确认铁棒高度；

第三步：根据包塑定子尺寸设计符合装配要求的拼楔块(也即前述的第一端环、第二端环)；

第四步：完成定子组件包塑装配，一体化使用。

根据本发明的实施例，还提供一种电机，包括上述的电机定子组件。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

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

Claims (10)

1.一种电机定子组件，其特征在于，包括定子铁芯(1)，所述定子铁芯(1)包括轭环(11)以及处于所述轭环(11)的径向内侧的多个定子齿(12)，相邻的定子齿(12)之间形成定子槽(13)，还包括定子槽间隔组件(2)，所述定子槽间隔组件包括多根导磁条(21)，每根导磁条(21)处于所述定子槽(13)的槽口(131)内，所述导磁条(21)与相邻的所述定子齿(12)之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于，在所述定子铁芯(1)的任一径向平面上投影，所述定子槽(13)具有处于所述定子铁芯(1)的径向上的对称线，所述导磁条(21)关于对应的所述定子槽(13)的所述对称线对称。

3.根据权利要求2所述的电机定子组件，其特征在于，所述导磁条(21)的横截面为正多边形；和/或，所述导磁条(21)具有朝向所述定子铁芯(1)的轴心线一侧的径向内侧面，所述径向内侧面的半径与所述定子齿(12)的内圆半径相等。

4.根据权利要求3所述的电机定子组件，其特征在于，所述导磁条(21)的横截面为正六边形。

5.根据权利要求2所述的电机定子组件，其特征在于，所述导磁条(21)与与之相邻的定子齿(12)之间的最小间距为c，c≥0.2mm。

6.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于，所述定子槽间隔组件(2)还包括第一端环(22)，多根所述导磁条(21)的第一端连接于所述第一端环(22)的第一轴端面上，且所述第一端环(22)的所述第一轴端面能够与所述定子铁芯(1)的第一端面连接。

7.根据权利要求6所述的电机定子组件，其特征在于，所述定子槽间隔组件(2)还包括第二端环(23)，多根所述导磁条(21)的第二端连接于所述第二端环(23)的第一轴端面上，且所述第二端环(23)的所述第一轴端面能够与所述定子铁芯(1)的第二端面连接。

8.根据权利要求7所述的电机定子组件，其特征在于，所述定子铁芯(1)的所述第一端面及第二端面处皆具有绝缘骨架(3)，所述第一端环(22)和/或所述第二端环(23)与对应的所述绝缘骨架(3)之间插装连接。

9.根据权利要求7所述的电机定子组件，其特征在于，所述第一端环(22)和/或所述第二端环(23)与所述导磁条(21)之间插装连接。

10.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电机定子组件。

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