CN210111723U - 一种噪音低且输出能力强的永磁同步交流电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种噪音低且输出能力强的永磁同步交流电动机，属于电机技术领域，为解决现有电机不能兼顾降噪和高输出的问题而设计。本实用新型噪音低且输出能力强的永磁同步交流电动机包括转子铁芯、插设在转子铁芯的磁钢槽中的磁钢以及套设在转子铁芯外侧的定子铁芯，转子铁芯包括交替叠压的至少两种转子冲片组件，每种转子冲片组件包括一片或叠加的多片转子冲片，转子冲片上沿周向间隔设置多个磁钢槽和多个磁极部，任意相邻两种转子冲片组件其中一种的转子冲片的磁极部交替处为闭口结构，另一种的转子冲片的磁极部交替处为开口结构。本实用新型永磁同步交流电动机在保留输出能力的同时改善了结构稳定性，电机整体机械强度更高，噪音更低。

Description

一种噪音低且输出能力强的永磁同步交流电动机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种噪音低且输出能力强的永磁同步交流电动机。

背景技术

电机是一种依据电磁感应定律实现电能转换或传递的装置，其中，最主要的是通过产生驱动转矩来作为电器或各种机械的动力源。永磁同步电机是电机中的一种，因其低廉的价格和高效率而被广泛应用。尤其是内嵌式永磁同步电机，结构强度高，凸极比大，易于弱磁扩速，同时弱磁运行效率高，非常适用于低速与高速交替运行的应用场合。

内嵌式永磁同步电机的转子冲片有两种结构，一种是磁钢槽的径向外侧为开口式，另一种是磁钢槽的径向外侧为全封闭的闭口式。其中，开口式的转子(转子铁芯和磁钢组成的整体结构)性能好，最大输出高，最大输出比闭口式转子高30％，但开口式的转子铁芯结构强度不好，在运输或者搬运过程中转子铁芯会有变形，导致转子原始不平衡量大。另外，开口式转子在高速运行中稳定性差，导致其结构类型的电机高速运行噪音会比闭口式电机高3-5dB。而闭口式转子的结构稳定性好且噪音低，但其输出能力不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种永磁同步交流电动机，噪音低、输出能力强且整体机械强度更高。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种噪音低且输出能力强的永磁同步交流电动机，包括转子铁芯、插设在所述转子铁芯的磁钢槽中的磁钢以及套设在所述转子铁芯外侧的定子铁芯，所述转子铁芯包括交替叠压的至少两种转子冲片组件，每种所述转子冲片组件包括一片或叠加的多片转子冲片，所述转子冲片上沿周向间隔设置多个磁钢槽和多个磁极部，任意相邻两种所述转子冲片组件中，其中一种的所述转子冲片的所述磁极部交替处为闭口结构，另一种的所述转子冲片的所述磁极部交替处为开口结构。

特别是，在所述转子冲片的所述磁钢槽的内侧面上形成有磁钢支撑台，所述磁钢支撑台朝向所述磁钢槽的外侧面凸出。

特别是，所述磁钢支撑台仅设置在所述磁极部交替处为闭口结构的所述转子冲片上，或仅设置在所述磁极部交替处为开口结构的所述转子冲片上。

特别是，所述转子冲片的中部为环状的连接部，所述磁钢槽和所述磁极部间隔设置在所述连接部的外侧，在所述磁极部的靠近所述连接部的根部至少一侧形成有凹槽。

特别是，所述凹槽的内侧边为所述连接部的外周边。

特别是，所述开口结构为所述转子冲片上相邻的两个所述磁极部在外周面位置处完全分离，所述闭口结构为所述转子冲片上相邻的两个所述磁极部在外周面位置处通过连接筋相连接。

特别是，在所述连接筋的朝向所述转子冲片中心的内侧边上形成有凸块，所述磁钢压入所述磁钢槽后所述凸块抵接在所述磁钢上。

特别是，在所述定子铁芯上沿周向形成有多个绕组槽，相邻两个所述绕组槽之间形成定子齿，在所述定子齿靠近所述定子铁芯中心的端部形成有极靴部，所述极靴部远离所述定子齿的侧边依次由直线段、弧线段和直线段组成。

特别是，所述弧线段的长度S为所述极靴部远离所述定子齿的侧边的长度L的1/4至1/3。

特别是，所述弧线段所在圆的半径为R，3.5L≤R≤4L；和/或，所述直线段与所述弧线段中点的切线之间的夹角为α，1°≤α≤3°。

本实用新型永磁同步交流电动机相邻两种转子冲片组件其中一种转子冲片的磁极部交替处为闭口结构、另一种转子冲片的磁极部交替处为开口结构，在保留输出能力的同时改善了结构稳定性，电机整体的机械强度更高，噪音更低。本实用新型的优选方案中还在转子冲片的磁钢槽的内侧面上形成有磁钢支撑台，磁钢压入磁钢槽后磁钢支撑台顶在磁钢的侧面上，令磁钢和磁钢槽在径向形成过盈配合，磁钢紧紧地抵靠在磁钢槽外侧的凸沿或限位结构上，有效降低了磁钢位移造成的不平衡量变化以及因此产生的振动噪音；另外，定子铁芯的极靴部远离定子齿的侧边依次由直线段、弧线段和直线段组成，外径为圆形或偏心不规则形状的上述转子与该定子铁芯相配合能有效改善反电势波形的正弦性、降低齿槽转矩且有助于减低电机的振动噪音，特别是电机的高频振动及噪音，既大幅度提高了材料的利用率又提高了振动噪音性能。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的永磁同步交流电动机的主视图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的转子铁芯和磁钢的爆炸图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的第一种转子铁芯的主视图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的第二种转子铁芯的主视图；

图5是本实用新型具体实施方式提供的磁钢支撑台发生形变的剖视图；

图6是本实用新型具体实施方式提供的定子铁芯的主视图；

图7是图6中A处的局部放大图；

图8为削角前齿槽转矩波形；

图9为削角后齿槽转矩波形；

图10为削角前感应电压波形；

图11为削角后感应电压波形。

图中：

1、转子铁芯；2、磁钢；3、定子铁芯；10、凸块；11、磁钢槽；12、转子冲片；13、闭口结构；14、开口结构；15、磁钢支撑台；16、磁极部；17、连接部；18、凹槽；19、充磁定位孔；31、绕组槽；32、定子齿；33、极靴部；34、直线段；35、弧线段。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施方式公开一种噪音低且输出能力强的永磁同步交流电动机，可以是但不限于是洗衣机电机及类似用途的家电电机。如图1至图7所示，该永磁同步交流电动机包括转子铁芯1、插设在转子铁芯1的磁钢槽11中的磁钢2以及套设在转子铁芯1外侧的定子铁芯3，转子铁芯1包括交替叠压的至少两种转子冲片组件，每种转子冲片组件包括一片或叠加的多片转子冲片12，转子冲片12上沿周向间隔设置多个磁钢槽11和多个磁极部16，在磁极部16上设置有充磁定位孔19，任意相邻两种转子冲片组件中，其中一种的转子冲片12的磁极部16交替处为闭口结构13，另一种的转子冲片12的磁极部16交替处为开口结构14。转子冲片12由导磁材料制成。

不同槽型(开口式和闭口式)的转子冲片12按一定数量和规律交替叠压，形成在转子铁芯1在磁钢槽11径向外侧相邻两个磁极部16中间形成闭口结构13和开口结构14交替出现的结构，既有开口槽式转子电机的输出能力，也有闭口槽式转子电机结构的稳定性和较低的噪音。

转子铁芯1的第一片转子冲片12可以是开口结构14的，也可以是闭口结构13的；转子铁芯1的最后一片转子冲片12可以是开口结构14的，也可以是闭口结构13的。带开口结构14的转子冲片12和带闭口结构13的转子冲片12可以按任意规律排列，两种转子冲片12各自的数量可以根据转子铁芯1的旋转速度及性能要求而设定。

现有转子中因磁钢与磁钢槽间隙配合导致磁钢在磁钢槽内位置随机，导致转子不平衡量的不稳定；而且，尽管在磁钢放入转子铁芯后会有包塑或者其它工艺进一步的固定，但是磁钢与磁钢槽之间的间隙配合会随着运行时间、塑料老化以及应力释放等因素造成平衡量的变化，影响电机振动噪音大，甚至缩减使用寿命。

为了解决上述问题，在转子冲片12的磁钢槽11的内侧面上形成有磁钢支撑台15，能对磁钢2起到定位和固定作用。具体的，磁钢2压入磁钢槽11后，磁钢支撑台15产生一定程度的形变(如图5中虚线结构所示)从而顶在磁钢2的侧面上，令磁钢2和磁钢槽11在径向形成过盈配合，磁钢2紧紧地抵靠在磁钢槽11外侧的凸沿或限位结构上，有效降低了磁钢2位移造成的不平衡量变化以及因此产生的振动噪音。

磁钢支撑台15朝向磁钢槽11的外侧面凸出，且位于相邻两个磁极部16之间。在不同槽型的转子冲片12交替叠压后所形成的转子铁芯1的磁钢槽11径向内侧面上，磁钢支撑台15周期设置。即，在任一个转子冲片12上，磁钢支撑台15相对于转子冲片12的中心是周期分布的。多个转子冲片12叠加形成转子铁芯1后，磁钢支撑台15在整个转子铁芯1轴向分布是间隔式的，且在任一个磁钢槽11中，磁钢支撑台15的间隔方式是随机的。

为了简化加工难度、降低加工成本，磁钢支撑台15可以仅设置在磁极部16交替处为闭口结构13的转子冲片12上，或仅设置在磁极部16交替处为开口结构14的转子冲片12上，对磁钢2的限位作用和固定作用是相同的。

转子冲片12的中部为环状的连接部17，磁钢槽11和磁极部16间隔设置在连接部17的外侧，在磁极部16的靠近连接部17的根部两侧分别对称形成有两个凹槽18。优选的，凹槽18的内侧边为连接部17的外周边。在磁钢2安装后进行包塑时，凹槽18用于走胶，令包塑层能紧密且稳定地包裹整个转子。

所谓闭口结构13是指转子冲片12上相邻的两个磁极部16在外周面位置处通过连接筋相连接，连接筋可以为一条具有隔磁效用的窄带，同时连接筋能加强转子铁芯1在旋转时的刚度。所谓开口结构14是指转子冲片12上相邻的两个磁极部16在外周面位置处完全分离，可以是将闭口结构13的转子冲片12的窄带经过一次或多次冲压形成。

在上述结构的基础上，在连接筋的朝向转子冲片12中心的内侧边上形成有凸块10，凸块10与磁钢支撑台15的作用相同，磁钢2压入磁钢槽11后凸块10抵接在磁钢2上。凸块10的数量不限，其形状可以为但不限于为三角形、类三角形、半圆形、舌型、长方形和正方形等。

虽然上述转子铁芯1与直线多边形定子铁芯配合能产生较大的输出扭矩，但是齿槽转矩较大，造成电机在运转时反电磁波形产生畸变，且易造成定子极靴产生微变形，造成电机振动增大，电磁音偏高。

为了解决上述问题，如图6和图7所示，在定子铁芯3上沿周向形成有多个绕组槽31，相邻两个绕组槽31之间形成定子齿32，在定子齿32靠近定子铁芯3中心的端部形成有极靴部33，极靴部33远离定子齿32的侧边依次由直线段34、弧线段35和直线段34组成。直线段34、弧线段35和直线段34中相邻两者之间平滑过渡，或称为圆弧过渡。

优选的，弧线段35位于一个圆心在定子铁芯3外侧的圆弧上，弧线段35的长度S为极靴部33侧边长度(即定子齿极靴长度)L的1/4至1/3。弧线段35所在圆的半径为R，3.5L≤R≤4L；和/或，直线段34与弧线段35中点的切线之间的夹角为α，1°≤α≤3°。转子铁芯1的磁钢槽11数与定子铁芯3的绕组槽31数优选为8/12、6/9或4/6等。

如此通过对极靴部33内径的削脚处理，外径为圆形或偏心不规则形状的上述转子与极靴削脚的定子铁芯3相配合，有效改善反电势波形的正弦性(有效改善3次及5次谐波影响)及降低齿槽转矩(齿槽转矩降低至原来的10％)，将有助于减低电机的振动噪音，特别是电机的高频振动及噪音，既大幅度提高了材料的利用率又提高了振动噪音性能。关于削角前后齿槽转矩波形的差别以及关于削角前后感应电压波形的差别请分别见图8至图11。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种噪音低且输出能力强的永磁同步交流电动机，包括转子铁芯(1)、插设在所述转子铁芯(1)的磁钢槽(11)中的磁钢(2)以及套设在所述转子铁芯(1)外侧的定子铁芯(3)，其特征在于，所述转子铁芯(1)包括交替叠压的至少两种转子冲片组件，每种所述转子冲片组件包括一片或叠加的多片转子冲片(12)，所述转子冲片(12)上沿周向间隔设置多个磁钢槽(11)和多个磁极部(16)，任意相邻两种所述转子冲片组件中，其中一种的所述转子冲片(12)的所述磁极部(16)交替处为闭口结构(13)，另一种的所述转子冲片(12)的所述磁极部(16)交替处为开口结构(14)。

2.根据权利要求1所述的永磁同步交流电动机，其特征在于，在所述转子冲片(12)的所述磁钢槽(11)的内侧面上形成有磁钢支撑台(15)，所述磁钢支撑台(15)朝向所述磁钢槽(11)的外侧面凸出。

3.根据权利要求2所述的永磁同步交流电动机，其特征在于，所述磁钢支撑台(15)仅设置在所述磁极部(16)交替处为闭口结构(13)的所述转子冲片(12)上，或仅设置在所述磁极部(16)交替处为开口结构(14)的所述转子冲片(12)上。

4.根据权利要求1所述的永磁同步交流电动机，其特征在于，所述转子冲片(12)的中部为环状的连接部(17)，所述磁钢槽(11)和所述磁极部(16)间隔设置在所述连接部(17)的外侧，在所述磁极部(16)的靠近所述连接部(17)的根部至少一侧形成有凹槽(18)。

5.根据权利要求4所述的永磁同步交流电动机，其特征在于，所述凹槽(18)的内侧边为所述连接部(17)的外周边。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的永磁同步交流电动机，其特征在于，所述开口结构(14)为所述转子冲片(12)上相邻的两个所述磁极部(16)在外周面位置处完全分离，所述闭口结构(13)为所述转子冲片(12)上相邻的两个所述磁极部(16)在外周面位置处通过连接筋相连接。

7.根据权利要求6所述的永磁同步交流电动机，其特征在于，在所述连接筋的朝向所述转子冲片(12)中心的内侧边上形成有凸块(10)，所述磁钢(2)压入所述磁钢槽(11)后所述凸块(10)抵接在所述磁钢(2)上。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的永磁同步交流电动机，其特征在于，在所述定子铁芯(3)上沿周向形成有多个绕组槽(31)，相邻两个所述绕组槽(31)之间形成定子齿(32)，在所述定子齿(32)靠近所述定子铁芯(3)中心的端部形成有极靴部(33)，所述极靴部(33)远离所述定子齿(32)的侧边依次由直线段(34)、弧线段(35)和直线段(34)组成。

9.根据权利要求8所述的永磁同步交流电动机，其特征在于，所述弧线段(35)的长度S为所述极靴部(33)远离所述定子齿(32)的侧边的长度L的1/4至1/3。

10.根据权利要求9所述的永磁同步交流电动机，其特征在于，所述弧线段(35)所在圆的半径为R，3.5L≤R≤4L；和/或，所述直线段(34)与所述弧线段(35)中点的切线之间的夹角为α，1°≤α≤3°。

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