CN213521423U - 电机、机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机、机床，其中电机包括定子铁芯、转子铁芯，所述定子铁芯具有中心孔，所述转子铁芯装设于所述中心孔内，所述中心孔的孔壁上具有多个由多个槽口形成的沿所述定子铁芯的轴向倾斜延伸的第一斜槽口段，所述转子铁芯的外周壁上设有多个磁钢，多个所述磁钢沿所述转子铁芯的轴向倾斜设置形成第一斜极段，所述第一斜槽口段的倾斜延伸方向与所述第一斜极段的倾斜设置方向不平行。根据本实用新型定子铁芯上的第一斜槽口段的倾斜延伸方向与转子铁芯上的第一斜极段的倾斜设置方向形成空间交叉，能够使斜槽口以及斜极的倾斜角度相对较小，从而能够在有效减小齿槽转矩、降低转矩脉动的同时，还能够保证较大的电机转矩输出。

Description

电机、机床

技术领域

本实用新型属于电机制造技术领域，具体涉及一种电机、机床。

背景技术

传统表贴式永磁同步电机主要由定子铁芯、绕组、磁钢、转子铁芯及转轴组成。当电机绕组不通电，转子相对于定子转动时，由于槽口的存在，使得电机气隙磁导在圆周上分布不均匀，引起了磁场储能变化，永磁体与铁芯间的相互作用力的切向分量产生波动，从而产生齿槽转矩。

齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一，当电机在旋转时，齿槽转矩幅值周期性变化，在一个周期上的平均值为零。齿槽转矩的存在，对电机的控制精度有一定影响。

为降低齿槽转矩，传统电机一般采用斜槽或斜极的方式。对于槽数较少的定子，采用斜槽方式，斜槽角度较大，生产制造会比较困难，且耗铜量会增加，铜损加大，会造成成本增加及电机温升升高，效率降低。同样对于定子槽数较少的电机，采用斜极，需要斜极的角度较大，能够对齿槽转矩的削弱起到正向作用，但是相同的永磁材料用量情况下，输出转矩会大幅降低，这种不利需要通过的技术手段予以弥补。例如，单独的斜槽或斜极削弱齿槽转矩要想达到较好的效果，需要斜一个槽距角度，比如12槽的电机，需斜槽或斜极30度，36槽的电机需斜槽或斜极10度；斜极角度越大，磁场能量的有效利用率越低，铜的有效利用率越低。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种电机、机床，定子铁芯上的第一斜槽口段的倾斜延伸方向与转子铁芯上的第一斜极段的倾斜设置方向形成空间交叉，能够使斜槽口以及斜极的倾斜角度相对较小，从而能够在有效减小齿槽转矩、降低转矩脉动的同时，还能够保证较大的电机转矩输出。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种电机，包括定子铁芯、转子铁芯，所述定子铁芯具有中心孔，所述转子铁芯装设于所述中心孔内，所述中心孔的孔壁上具有多个由多个槽口形成的沿所述定子铁芯的轴向倾斜延伸的第一斜槽口段，所述转子铁芯的外周壁上设有多个磁钢，多个所述磁钢沿所述转子铁芯的轴向倾斜设置形成第一斜极段，所述第一斜槽口段的倾斜延伸方向与所述第一斜极段的倾斜设置方向不平行。

在一些实施方式中，定义所述定子铁芯的第一端面所在径向平面为第一平面，所述定子铁芯的第二端面所在径向面为第二平面，由所述第二平面向所述第一平面上投影，所述第二平面上的任一槽口上的一点在所述第一平面上的投影为A点，所述第一平面上的与所述任一槽口上的所述一点对应的点为A’点，A点与A’点相对于所述中心孔的轴心的圆心角θ为所述槽口的倾斜角度；定义所述转子铁芯的第一端面所在径向平面为第三平面，所述转子铁芯的第二端面所在径向面为第四平面，由所述第四平面向所述第三平面上投影，所述第四平面上的任一磁钢上的一点在所述第三平面上的投影为B点，所述第三平面上的与所述任一磁钢上的所述一点对应的点为B’，B点与B’点相对于所述中心孔的轴心的圆心角α为所述磁钢的倾斜角度，α＝kθ，k为自然数，且1≤k≤5。

在一些实施方式中，所述定子铁芯由多块铁芯分体拼装围合形成，所述铁芯分体由多个沿所述定子铁芯的轴向叠装的铁芯冲片形成，所述铁芯冲片具有轭部以及处于所述轭部靠近所述中心孔一侧的齿部，所述齿部的自由端设有靴部，在所述第一平面上投影，所述靴部具有的最大径向厚度为H，所述槽口的径向厚度为G，3.9≤H/G≤4.1。

在一些实施方式中，所述靴部具有沿着所述定子铁芯的周向延伸的靴部悬臂，所述靴部悬臂背离所述转子铁芯的一侧具有斜面，所述斜面由所述靴部悬臂的自由端向所述齿部一侧倾斜，在所述第一平面上，所述靴部悬臂对应的槽口的中心点与所述中心孔的轴心之间的连线为第一连线，所述斜面与所述第一连线之间的夹角为β，65°≤β≤70°。

在一些实施方式中，在所述转子铁芯的轴向上，多个所述铁芯冲片的轭部以及齿部尺寸皆彼此相同，所述靴部尺寸各不相同。

在一些实施方式中，θ＝6°、α＝6°。

在一些实施方式中，所述中心孔的孔壁上还具有第二斜槽口段，所述第二斜槽口段与所述第一斜槽口段贯通，且所述第二斜槽口段的倾斜延伸方向与所述第一斜槽口段的倾斜延伸方向相反。

在一些实施方式中，所述中心孔的孔壁上还具有第三斜槽口段，所述第三斜槽口段与所述第二斜槽口段贯通，且所述第三斜槽口段的倾斜延伸方向与所述第一斜槽口段的倾斜延伸方向平行。

本实用新型还提供一种机床，包括如上述的电机。

本实用新型提供的一种电机、机床，定子铁芯上的第一斜槽口段的倾斜延伸方向与转子铁芯上的第一斜极段的倾斜设置方向形成空间交叉，能够使斜槽口以及斜极的倾斜角度相对较小，从而能够在有效减小齿槽转矩、降低转矩脉动的同时，还能够保证较大的电机转矩输出。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的电机中的定子铁芯的结构示意图(轴向投影)；

图2为图1中的定子铁芯的铁芯分体中的第二端面的铁芯冲片的结构示意图；

图3为图1中的定子铁芯的铁芯分体中的第一端面的铁芯冲片的结构示意图；

图4为本实用新型一种实施例的电机中的转子铁芯的结构示意图(立体，含磁钢)；

图5为本实用新型一种实施例的电机中的转子铁芯的结构示意图(轴向投影，含磁钢)；

图6为本实用新型一种实施例的电机的第一斜槽口段与磁钢斜极在空间上形成交叉的示意图；

图7为图1中的定子铁芯的铁芯分体的立体结构示意图；

图8为本实用新型另一种实施例的电机的定子铁芯的铁芯分体的立体结构示意图，其与具有第一斜槽口段与第二斜槽口段的定子铁芯相匹配；

图9为本实用新型再一种实施例的电机的定子铁芯的铁芯分体的立体结构示意图，其与具有第一斜槽口段、第二斜槽口段、第三斜槽口段的定子铁芯相匹配；

图10为单独采用相关技术中的斜槽口或者斜极结构与采用本实用新型的斜槽口与斜极的组合方式在降低齿槽转矩方面的效果对比图；

图11为单独采用相关技术中的斜槽口或者斜极结构与采用本实用新型的斜槽口与斜极的组合方式在降低转矩脉动方面的效果对比图；

图12为H/G与齿槽转矩的相关性曲线图；

图13为β与齿槽转矩的相关性曲线图。

附图标记表示为：

1、定子铁芯；11、中心孔；12、槽口；13、铁芯冲片；131、轭部；132、齿部；133、靴部；1331、靴部悬臂；14、第一斜槽口段；2、转子铁芯；21、磁钢。

具体实施方式

结合参见图1至图13所示，根据本实用新型的实施例，提供一种电机，包括具有定子铁芯1的电机定子、具有转子铁芯2的电机转子，所述定子铁芯1具有中心孔11，所述转子铁芯2装设于所述中心孔11内，所述中心孔11的孔壁上具有多个由多个槽口12形成的沿所述定子铁芯1的轴向倾斜延伸的第一斜槽口段14，所述转子铁芯2的外周壁上设有多个磁钢21，多个所述磁钢21沿所述转子铁芯2的轴向倾斜设置形成第一斜极段(在具体斜极的实现方面例如可以采用对一个整体的磁环进行斜极充磁的方式实现，在客观上其亦可以被认为是由多个磁钢21斜极形成)，所述第一斜槽口段14的倾斜延伸方向与所述第一斜极段的倾斜设置方向不平行，也即所述第一斜槽口段14的倾斜延伸方向与所述第一斜极段的倾斜设置方向在空间上形成交叉。该技术方案中，定子铁芯1上的第一斜槽口段14的倾斜延伸方向与转子铁芯2上的第一斜极段的倾斜设置方向形成空间交叉，能够使斜槽口以及斜极的倾斜角度相对较小，从而能够在有效减小齿槽转矩、降低转矩脉动的同时，还能够保证较大的电机转矩输出，也即本实用新型通过同时对转子铁芯2进行斜极处理以及对定子铁芯1进行斜槽口处理，从而有效避免了现有技术中单独斜槽口或者斜极设计时，基于降低转矩脉动需要较大的倾斜角度而基于提高输出转矩需要较小的倾斜角度的矛盾需求。

在一些实施方式中，定义所述定子铁芯1的第一端面所在径向平面为第一平面，所述定子铁芯1的第二端面所在径向面为第二平面，由所述第二平面向所述第一平面上投影，所述第二平面上的任一槽口12上的一点在所述第一平面上的投影为A点，所述第一平面上的与所述任一槽口12上的所述一点对应的点为A’点，A点与A’点相对于所述中心孔11的轴心的圆心角θ为所述槽口12的倾斜角度；定义所述转子铁芯2的第一端面所在径向平面为第三平面，所述转子铁芯2的第二端面所在径向面为第四平面，由所述第四平面向所述第三平面上投影，所述第四平面上的任一磁钢21上的一点在所述第三平面上的投影为B点，所述第三平面上的与所述任一磁钢21上的所述一点对应的点为B’，B点与B’点相对于所述中心孔11的轴心的圆心角α为所述磁钢21的倾斜角度，α＝kθ，k为自然数，且1≤k≤5，该技术方案尤其适用于12槽电机，当k＞5时，齿槽转矩削弱不明显，但输出转矩下降明显。

在一些实施方式中，所述定子铁芯1由多块铁芯分体拼装围合形成，所述铁芯分体由多个沿所述定子铁芯1的轴向叠装的铁芯冲片13形成，所述铁芯冲片13具有轭部131以及处于所述轭部131靠近所述中心孔11一侧的齿部132，所述齿部132的自由端设有靴部133，在所述第一平面上投影，所述靴部133具有的最大径向厚度为H，所述槽口12的径向厚度为G，3.9≤H/G≤4.1。具体参见图12可知，齿槽转矩随着H/G的增大呈先减小后增大的趋势，为了使电机的齿槽转矩处于一个较小的范围，优选3.9≤H/G≤4.1。

在一些实施方式中，所述靴部133具有沿着所述定子铁芯1的周向延伸的靴部悬臂1331，所述靴部悬臂1331背离所述转子铁芯2的一侧具有斜面，所述斜面由所述靴部悬臂1331的自由端向所述齿部132一侧倾斜，在所述第一平面上，所述靴部悬臂1331对应的槽口12的中心点(也即所述槽口12的中心线在所述第一平面上的投影点)与所述中心孔11的轴心之间的连线为第一连线，所述斜面与所述第一连线之间的夹角为β，65°≤β≤70°。具体参见图13可知，随着β的增大，齿槽转矩呈现先减小后增大的趋势，为了使电机的齿槽转矩处于一个较小的范围，优选65°≤β≤70°。

在一些实施方式中，在所述转子铁芯1的轴向上，多个所述铁芯冲片13的轭部131以及齿部132尺寸皆彼此相同，所述靴部133尺寸各不相同，也即在同一个铁芯分体中，沿其轴向叠装的各个铁芯冲片13仅是靴部133的尺寸不同，而所述第一斜槽口段14的形成也正是基于了这一靴部133的尺寸不同，而相应的轭部131以及齿部132的尺寸相同则能够提升工作效率以及冲片的加工制作。而可以理解的，在所述每块铁芯分体中，沿着其轴向叠装的多个铁芯冲片在靴部133在轴向上彼此产生角度的错位，例如当共具有N片所述铁芯冲片时，轴向上彼此相邻的两片所述铁芯冲片的靴部133对应槽口处的错位角度为θ/N。

电机转子由轴、转子铁芯2和磁钢21组成，如图4所示，转子铁芯2加热膨胀后热套在轴上，磁钢21(形成磁环)通过强粘附力胶水粘贴在转子铁芯2上，磁环采用斜极充磁方式充磁，即磁环的每一个磁极在电机轴向方向上按一定角度倾斜，磁环的每个磁极按N、S交替均匀分布.

在一些实施方式中，θ＝6°、α＝6°，也即采用斜极角度为6°与斜槽口角度为6°组合，组合后的相应的技术效果可参见图10、图11，可见采用了组合后的电机能够大幅降低齿槽转矩及转矩脉动。

在一些实施方式中，所述中心孔11的孔壁上还具有第二斜槽口段，所述第二斜槽口段与所述第一斜槽口段14贯通，且所述第二斜槽口段的倾斜延伸方向与所述第一斜槽口段14的倾斜延伸方向相反，在外观上形成V字形的斜槽口结构。在一些实施方式中，所述中心孔11的孔壁上还具有第三斜槽口段，所述第三斜槽口段与所述第二斜槽口段贯通，且所述第三斜槽口段的倾斜延伸方向与所述第一斜槽口段14的倾斜延伸方向平行，在外观上形成S字形的斜槽口结构。从实际生产来讲，V型(也即V字形)、S型(也即S字形)配合斜极对齿槽转矩削弱的效果要好于一字型，不足之处是加工较为复杂。

根据本实用新型的实施例，还提供一种机床，包括如上述的电机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

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

Claims (9)

1.一种电机，其特征在于，包括定子铁芯(1)、转子铁芯(2)，所述定子铁芯(1)具有中心孔(11)，所述转子铁芯(2)装设于所述中心孔(11)内，所述中心孔(11)的孔壁上具有多个由多个槽口(12)形成的沿所述定子铁芯(1)的轴向倾斜延伸的第一斜槽口段(14)，所述转子铁芯(2)的外周壁上设有多个磁钢(21)，多个所述磁钢(21)沿所述转子铁芯(2)的轴向倾斜设置形成第一斜极段，所述第一斜槽口段(14)的倾斜延伸方向与所述第一斜极段的倾斜设置方向不平行。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，定义所述定子铁芯(1)的第一端面所在径向平面为第一平面，所述定子铁芯(1)的第二端面所在径向面为第二平面，由所述第二平面向所述第一平面上投影，所述第二平面上的任一槽口(12)上的一点在所述第一平面上的投影为A点，所述第一平面上的与所述任一槽口(12)上的所述一点对应的点为A’点，A点与A’点相对于所述中心孔(11)的轴心的圆心角θ为所述槽口(12)的倾斜角度；定义所述转子铁芯(2)的第一端面所在径向平面为第三平面，所述转子铁芯(2)的第二端面所在径向面为第四平面，由所述第四平面向所述第三平面上投影，所述第四平面上的任一磁钢(21)上的一点在所述第三平面上的投影为B点，所述第三平面上的与所述任一磁钢(21)上的所述一点对应的点为B’，B点与B’点相对于所述中心孔(11)的轴心的圆心角α为所述磁钢(21)的倾斜角度，α＝kθ，k为自然数，且1≤k≤5。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述定子铁芯(1)由多块铁芯分体拼装围合形成，所述铁芯分体由多个沿所述定子铁芯(1)的轴向叠装的铁芯冲片(13)形成，所述铁芯冲片(13)具有轭部(131)以及处于所述轭部(131)靠近所述中心孔(11)一侧的齿部(132)，所述齿部(132)的自由端设有靴部(133)，在所述第一平面上投影，所述靴部(133)具有的最大径向厚度为H，所述槽口(12)的径向厚度为G，3.9≤H/G≤4.1。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述靴部(133)具有沿着所述定子铁芯(1)的周向延伸的靴部悬臂(1331)，所述靴部悬臂(1331)背离所述转子铁芯(2)的一侧具有斜面，所述斜面由所述靴部悬臂(1331)的自由端向所述齿部(132)一侧倾斜，在所述第一平面上，所述靴部悬臂(1331)对应的槽口(12)的中心点与所述中心孔(11)的轴心之间的连线为第一连线，所述斜面与所述第一连线之间的夹角为β，65°≤β≤70°。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，在所述定子铁芯(1)的轴向上，多个所述铁芯冲片(13)的轭部(131)以及齿部(132)尺寸皆彼此相同，所述靴部(133)尺寸各不相同。

6.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，θ＝6°、α＝6°。

7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述中心孔(11)的孔壁上还具有第二斜槽口段，所述第二斜槽口段与所述第一斜槽口段(14)贯通，且所述第二斜槽口段的倾斜延伸方向与所述第一斜槽口段(14)的倾斜延伸方向相反。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述中心孔(11)的孔壁上还具有第三斜槽口段，所述第三斜槽口段与所述第二斜槽口段贯通，且所述第三斜槽口段的倾斜延伸方向与所述第一斜槽口段(14)的倾斜延伸方向平行。

9.一种机床，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的电机。

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