CN220342111U - 一种定子结构、电机及电驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种定子结构、电机及电驱动系统，其中，定子结构包括定子磁轭和多个定子齿，相邻定子齿之间设有线圈，且定子齿包括齿体以及用于限制线圈的两个齿靴，位于不同定子齿上的相邻两个齿靴相互配合形成齿靴槽；齿靴槽至少包括沿定子齿的延伸方向依次排布的第一槽口、第二槽口和第三槽口；第三槽口的槽口宽度分别小于第一槽口的槽口宽度和第二槽口的槽口宽度，且第三槽口远离线圈设置。通过设置不规则的定子齿靴结构，优化了电机磁场分布，在几乎不影响电机输出动力性能的基础上有效削弱齿槽转矩和转矩波动，进而提升量产电机产品转矩品质的一致性，提高终端客户的使用感受。
Description
技术领域
本实用新型属于电机制造的技术领域，尤其涉及一种定子结构、电机及电驱动系统。
背景技术
在电动汽车满足安全性能的前提下，消费者越来越关注车辆的舒适性尤其是车内噪声水平，这对驱动电机的转矩品质设计提出更严苛的要求。电机的转矩品质包含齿槽转矩、转矩波动及其产品一致性，转矩品质是影响噪声水平的重要设计指标。
现有技术的中国实用新型专利申请号为CN201920645847.3，公开了一种具有倾斜齿极的环形定子，所述定子包括多个冲片，所述冲片上具有呈放射状布置的多个齿，在所述齿外壁上具有将齿依次连接的磁轭，每个磁轭之间具有将磁轭分断的槽口；多个所述冲片层叠紧贴布置构成所述定子，由下至上的各个冲片按一固定方向旋转，使各个冲片的上相互对应的各个齿错位，所述定子上每一竖向对应布置的齿层叠布置构成齿座，且所述齿座两侧形成坡面，同时多个磁轭叠加构成宽幅部，所述磁轭之间的槽口构成斜槽，由所述齿座与磁轭构成所述定子内的单个齿极。
现有技术的定子结构设计为了降低电机齿槽转矩和转矩波动，采用定子斜槽或者转子斜极的方式，通过满足一定的斜极角度实现，可见，转矩品质对斜极角度数值较为敏感。但是，在实际生产中，需要兼顾斜极角度公差和工艺的可行性，采用较大的斜极公差会导致电机转矩品质一致性较差，最终影响终端客户的使用感受。
发明内容
本实用新型公开了一种定子结构、电机及电驱动系统，通过设置不规则的定子齿靴结构，优化了电机磁场分布，在几乎不影响电机输出动力性能的基础上有效削弱齿槽转矩和转矩波动，进而提升量产电机产品转矩品质的一致性，提高终端客户的使用感受。
第一方面，本申请提供一种定子结构，包括定子磁轭和多个定子齿，相邻所述定子齿之间设有线圈，且所述定子齿包括齿体以及用于限制所述线圈的两个齿靴；位于不同所述定子齿上的相邻两个所述齿靴相互配合形成齿靴槽；所述齿靴槽至少包括沿所述定子齿的延伸方向依次排布的第一槽口、第二槽口和第三槽口；所述第三槽口的槽口宽度分别小于所述第一槽口的槽口宽度和所述第二槽口的槽口宽度，且所述第三槽口远离所述线圈设置。
可选的，所述第一槽口的槽口宽度大于所述第二槽口的槽口宽度。
可选的，所述第二槽口的槽口宽度大于所述第一槽口的槽口宽度。
可选的，所述齿靴的轮廓包括第一线段、第二线段、第三线段以及圆弧段，所述第一线段、所述第二线段、所述第三线段以及所述圆弧段依次连接。
可选的，所述第一线段的长度、所述第二线段的长度和第三线段的长度互不相等。
可选的，所述齿靴轮廓的线段连接处设有圆弧。
可选的，位于不同所述定子齿上的两个所述齿靴的轮廓非对称设置。
可选的，位于同一所述定子齿上的两个所述齿靴的轮廓非对称设置。
第二方面，本申请还提供一种电机，包括转子结构，以及上述内容中的定子结构，所述转子结构与所述定子结构相互适配。
第三方面，本申请还提供一种电驱动系统，采用上述内容中的定子结构，和/或采用上述内容中的电机。
需要说明的是，在本文中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇，仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素，并不构成对技术方案的限定，也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示；带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素，表示在对应技术方案中，该要素至少包含一个。
根据本申请提供的一种定子结构及电机，至少带来以下有益效果：
(1)、该专利描述的定子齿靴不规则结构设计会优化电机磁场分布，在几乎不影响电机输出动力性能的基础上有效削弱齿槽转矩和转矩波动，进而提升量产电机产品转矩品质的一致性。
(2)、该专利描述的定子齿靴不规则结构可在电工硅钢片加工过程中直接冲压而成，工艺简单，避免了通过收缩斜极角度公差带来的附加扭斜设备和检验工序等，可节省成本。
(3)、该专利描述的定子齿靴不规则结构提升了电机产品转矩品质合格率，降低了不合格产品导致的原材料损失。
附图说明
为了更加清晰地说明本实用新型的技术方案，利于对本实用新型的技术效果、技术特征和目的进一步理解，下面结合附图对本实用新型进行详细的描述，附图构成说明书的必要组成部分，与本实用新型的实施例一并用于说明本实用新型的技术方案，但并不构成对本实用新型的限制。
附图中的同一标号代表相同的部件，具体地：
图1为本申请定子结构的1/8截面图；
图2为图1中A部的放大图；
图3为本申请示例定子齿的整体结构图；
图4为本申请定子结构与转子结构的装配图；
图5为本申请示例实验的齿槽转矩比较波形图；
图6为本申请示例实验的转矩波动比较波形图。
附图标记：
1、定子磁轭；
2、定子齿；21、齿体；22、齿靴；221、第一线段；222、第二线段；223、第三线段；224、圆弧段；23、齿靴槽；
3、线圈；
4、转子结构；
L1、第一槽口；L2、第二槽口；L3、第三槽口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。当然，下列描述的具体实施例只是为了解释本实用新型的技术方案，而不是对本实用新型的限定。此外，实施例或附图中表述的部分，也仅仅是本实用新型相关部分的举例说明，而不是本实用新型的全部。
需要说明的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
如图1所示，本申请提供一种定子结构，包括定子磁轭1和多个定子齿2，相邻定子齿2之间设有线圈3，且定子齿2包括齿体21以及用于限制线圈3的两个齿靴22；位于不同定子齿2上的相邻两个齿靴22相互配合形成齿靴22槽；齿靴22槽至少包括沿定子齿2的延伸方向依次排布的第一槽口L1、第二槽口L2和第三槽口L3；第三槽口L3的槽口宽度分别小于第一槽口L1的槽口宽度和第二槽口L2的槽口宽度，且第三槽口L3远离线圈3设置。如图2所示，第一槽口L1的槽口宽度为图中所示间距，第二槽口L2的槽口宽度为图中所示间距，第三槽口L3的槽口宽度为图中所示间距；通过设置不规则的定子齿2靴结构，优化了电机磁场分布，在几乎不影响电机输出动力性能的基础上有效削弱齿槽转矩和转矩波动，进而提升量产电机产品转矩品质的一致性，提高终端客户的使用感受。
具体而言，第一槽口L1的槽口宽度大于第二槽口L2的槽口宽度。另一种满足靴槽的槽口宽度小于槽底宽度情况中，第二槽口L2的槽口宽度大于第一槽口L1的槽口宽度。
在一些实施例中，如图3所示，齿靴22的轮廓包括第一线段221、第二线段222、第三线段223以及圆弧段224，第一线段221、第二线段222、第三线段223以及圆弧段224依次连接。需要说明的是，为了更清楚的对本申请进行公开，参考图3中所示内容，第一线段221为图中所示位置的线段长度，第二线段222为图中所示位置的线段长度，第三线段223为图中所示位置的线段长度，圆弧段224为定子结构的内径圆弧在定子齿2端部上的弧形线段；通过明确线段形成的轮廓设定，便于定子结构的生产制造，同时有效的减小定子齿2上齿靴22的加工难度。
同时，在实际生产中，考虑工艺要求，齿靴22轮廓的线段连接处设有圆弧。使得定子齿2靴不规则结构可在电工硅钢片加工过程中直接冲压而成，减小工艺制造难度，避免了通过收缩斜极角度公差带来的附加扭斜设备和检验工序等，提高了生产效率。
为了在保证齿靴22的生产效率同时提高产品合格率，位于不同定子齿2上的两个齿靴22的轮廓非对称设置，通过这种方式不但满足转矩波动要求，还减小了工艺制造难度；在提升电机产品转矩品质合格率的同时，降低了不合格产品导致的原材料损失。需要说明的是，相邻所述齿靴22的轮廓线段采用对称设置也满足本申请的产品要求，但对于工艺加工和合格检测更为苛刻。
在一些实施例中，位于同一定子齿2上的两个齿靴22的轮廓也可以采用非对称设置。从而进一步减小工艺制造难度。
本申请还提供一种电机，如图4所示，包括转子结构4，以及上述内容中的定子结构，所述转子结构4与所述定子结构相互适配。
此外，本申请还提供一种电驱动系统，采用上述内容中的定子结构，和/或采用上述内容中的电机。
为了更加清楚的对本申请进行公开，以下通过实验数据对本申请带来的有益效果进行说明。
在相同条件下，对常规电机性能和本申请电机性能进行测试。
如图5所示，图中横坐标为转子位置角度，纵坐标为转矩，虚线为常规电机性能，实线为本申请方案的电机性能。
采用本申请所描述的不规则齿靴22设计后，电机齿槽转矩峰峰值由2.68Nm减小到1.62Nm，需要说明的是，转矩峰峰值越小越好，有利于改善电机NVH(噪声、振动、声振粗糙度，Noise、Vibration、Harshness)。
如图6所示，图中横坐标为转子位置角度，纵坐标为转矩，虚线为常规电机性能，实线为本申请方案的电机性能。
采用本申请所描述的不规则齿靴22设计后，电机转矩波动由2.2％减小到1.8％，与电机齿槽转矩类似，转矩峰峰值越小越好，有利于改善电机NVH。
综上所述，本申请所提供的定子齿上齿靴的不规则结构设计方案，实现降低电机齿槽转矩和转矩波动的目的，可有效避免斜极工艺对转矩品质的敏感性，从而实现提升转矩品质和噪声一致性的收益。
可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种定子结构，包括定子磁轭(1)和多个定子齿(2)，相邻所述定子齿(2)之间设有线圈(3)，且所述定子齿(2)包括齿体(21)以及用于限制所述线圈(3)的两个齿靴(22)，其特征在于，
位于不同所述定子齿(2)上的相邻两个所述齿靴(22)相互配合形成齿靴(22)槽；
所述齿靴(22)槽至少包括沿所述定子齿(2)的延伸方向依次排布的第一槽口(L1)、第二槽口(L2)和第三槽口(L3)；
所述第三槽口(L3)的槽口宽度分别小于所述第一槽口(L1)的槽口宽度和所述第二槽口(L2)的槽口宽度，且所述第三槽口(L3)远离所述线圈(3)设置。
2.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，所述第一槽口(L1)的槽口宽度大于所述第二槽口(L2)的槽口宽度。
3.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，所述第二槽口(L2)的槽口宽度大于所述第一槽口(L1)的槽口宽度。
4.根据权利要求1所述的定子结构，其特征在于，所述齿靴(22)的轮廓包括第一线段(221)、第二线段(222)、第三线段(223)以及圆弧段(224)，所述第一线段(221)、所述第二线段(222)、所述第三线段(223)以及所述圆弧段(224)依次连接。
5.根据权利要求4所述的定子结构，其特征在于，所述第一线段(221)的长度、所述第二线段(222)的长度和第三线段(223)的长度互不相等。
6.根据权利要求4所述的定子结构，其特征在于，所述齿靴(22)轮廓的线段连接处设有圆弧。
7.根据权利要求4-6任一项所述的定子结构，其特征在于，位于不同所述定子齿(2)上的两个所述齿靴(22)的轮廓非对称设置。
8.根据权利要求4-6任一项所述的定子结构，其特征在于，位于同一所述定子齿(2)上的两个所述齿靴(22)的轮廓非对称设置。
9.一种电机，其特征在于，包括转子结构(4)，以及权利要求1-8任一项所述的定子结构，所述转子结构(4)与所述定子结构相互适配。
10.一种电驱动系统，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的定子结构，和/或采用如权利要求9所述的电机。
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