CN106067700A - 定子冲片和电机 - Google Patents

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孙文娇
周博
陈彬
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Abstract

本发明提供了一种定子冲片和电机。该定子冲片包括：环状定子轭和与环状定子轭连接的多个定子齿，多个定子齿沿环状定子轭的径向布置，定子齿包括第一齿靴部和第二齿靴部，第一齿靴部与第二齿靴部相对于定子齿的中心线非对称地设置。由于本发明的定子齿靴部采用了非对称结构，因此在电机旋转过程中，提高了电机输出转矩最小时的磁通量，使得电机电磁转矩的最小值有所提高，同时不影响电机电磁转矩的最大值，进而实现了电磁转矩平均值有所提高，并且相对于对称齿靴结构，转矩脉动进一步减小。

Description

定子冲片和电机
技术领域
本发明涉及电机领域，特别涉及一种定子冲片和电机。
背景技术
现有技术中，通常采用定子齿切边来削弱气隙磁场谐波，降低集中卷结构电机的转矩脉动，进而改善电机的振动噪声。图1示出了现有技术中的定子齿的结构示意图，如图1所示，定子冲片包括环状定子轭1和与环状定子轭1连接的定子齿2，其中，定子齿2沿定子轭内孔周向均匀分布，定子齿2的下端(靠近定子内径一侧)向周向的方向延伸形成第一齿靴部3和第二齿靴部4，且二者相对于定子齿2的中心线5呈对称镜像分布。但是，采用图1的定子齿切边技术，虽然可以削弱气隙磁密谐波，但同时也减小了电机的磁通量，导致电机输出转矩能力下降，进而影响了电机的效率。
发明内容
本发明提供了一种定子冲片和电机，以解决现有技术中采用对称的齿靴时，虽然可以削弱气隙磁密谐波，但同时也减小了电机的磁通量，导致电机输出转矩能力下降，进而影响了电机的效率的问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种定子冲片，包括：环状定子轭和与环状定子轭连接的多个定子齿，多个定子齿沿环状定子轭的径向布置，定子齿包括第一齿靴部和第二齿靴部，第一齿靴部与第二齿靴部相对于定子齿的中心线非对称地设置。
优选地，定子齿仅在第一齿靴部或第二齿靴部上设置有切边。
优选地，第一齿靴部的厚度大于第二齿靴部的厚度。
优选地，定子齿位于环状定子轭内侧，第一齿靴部上设置有第一切边，第二齿靴部上设置有第二切边，第一切边与定子齿内径的最大径向距离小于第二切边与定子齿内径的最大径向距离。
优选地，第一齿靴部的自由端至中心线的弧长大于第二齿靴部的自由端至中心线的弧长。
本发明还提供了一种电机，包括定子，其中，所述定子包括上述的定子冲片。
本发明还提供了一种电机，包括定子，其中，所述定子包括上述的定子冲片，电机的转子自定子齿的有切边的一侧向定子齿的无切边的一侧转动。
本发明还提供了一种电机，包括定子，其中，所述定子包括上述的定子冲片，电机的转子自第二齿靴部向第一齿靴部的方向转动。
本发明还提供了一种电机，包括定子，其中，所述定子包括上述的定子冲片，电机的转子自第二齿靴部向第一齿靴部的方向转动。
本发明还提供了一种电机，包括定子，其中，所述定子包括上述的定子冲片，电机的转子自第二齿靴部向第一齿靴部的方向转动。
由于本发明的定子齿靴部采用了非对称结构，因此在电机旋转过程中，提高了电机输出转矩最小时的磁通量，使得电机电磁转矩的最小值有所提高，同时不影响电机电磁转矩的最大值，进而实现了电磁转矩平均值有所提高，并且相对于对称齿靴结构，转矩脉动进一步减小。
附图说明
图1示意性地示出了现有技术中的定子冲片的结构示意图；
图2示意性地示出了本发明第一实施例中的定子冲片的结构示意图；
图3示意性地示出了本发明第一实施例中的定子齿的放大图；
图4示意性地示出了本发明第二实施例中的定子冲片的结构示意图；
图5示意性地示出了本发明第三实施例中的定子冲片的结构示意图；
图6示意性地示出了本发明第四实施例中的定子冲片的结构示意图；
图7示意性地示出了本发明与现有技术的电磁转矩波形的对比图；
图8示意性地示出了齿靴无切边、对称切边与非对称切边时的电磁转矩形对比图；
图9示意性地示出了齿靴无切边、对称切边与非对称切边时的技术效果对比图。
图中附图标记：1、环状定子轭；2、定子齿；3、第一齿靴部；4、第二齿靴部；5、中心线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
现有技术中，定子冲片中的每个定子齿的齿靴部关于定子齿中心线对称设置，即关于中心线为镜像关系，为减小电机的转矩脉动，通常采用齿靴部切边结构削弱气隙磁场谐波，但同时也减少了电机的有效磁通量，使得电机出力变小。由于气隙磁密谐波的存在，电机的电磁转矩呈含有波峰和波谷的脉动波，波峰和波谷的差值表示了电机的转矩脉动，如果能使转矩的波谷值增大，而波峰值不变，可降低电机的转矩脉动，同时增加平均电磁转矩值。
经过研究分析发现，定子齿中心线两侧的齿靴部分别影响了转矩脉动的峰值和谷值，当两侧的齿靴部设置为不对称结构时，可以实现提高转矩波谷值，同时保证转矩波峰值不变。
请参考图2至图6，本发明提供了一种定子冲片，包括环状定子轭1和多个沿环状定子轭1的周向均匀分布的定子齿2，其中，定子齿2沿环状定子轭1的径向与环状定子轭1的内侧连接。当然，定子齿2也可沿环状定子轭1的径向与环状定子轭1的外侧连接。如图2所示，每个定子齿2包括第一齿靴部3和第二齿靴部4，其中，第一齿靴部3和第二齿靴部4均沿环状定子轭1的周向延伸，第一齿靴部3位于定子齿2的中心线的第一侧，而第二齿靴部4位于该中心线的第二侧。特别地，本发明中第一齿靴部3与第二齿靴部4相对于定子齿2的中心线5非对称地设置，或者说二者具有不同的形状。定子冲片可采用钕铁硼或铁氧体或其他永磁材料制成。
图7示出了采用了本发明与现有技术中的定子冲片时的电磁转矩的对比图。如图7所示，由于本发明的定子齿靴部采用了非对称结构，因此在电机旋转过程中，提高了电机输出转矩最小时的磁通量，使得电机电磁转矩的最小值有所提高，同时不影响电机电磁转矩的最大值，进而实现了电磁转矩平均值有所提高，并且相对于对称齿靴结构，转矩脉动进一步减小。本发明实施例中，实现了电磁转矩输出增加5％，转矩脉动降低12％。可见，本发明可在减小电机转矩脉动的同时，提高电机转矩输出能力。
为了实现上述非对称结构，本发明提供了多个实施例。
在图3所示的第一实施例中，定子齿2仅在一边设置切边，而在另一边没有边切，也就是说仅在第一齿靴部3或第二齿靴部4上设置有切边a。
在图4所示的第二实施例中，通过使第一齿靴部3的厚度h1大于第二齿靴部4的厚度h2实现上述的非对称结构。通过调整h1和h2的比例，可以进一步增加电机出力能力。
在图5所示的第三实施例中，定子齿2位于环状定子轭1内侧，第一齿靴部3和第二齿靴部4上均设置有切边，其中，第一齿靴部3上的切边称之为第一切边，第二齿靴部4上的切边称之为第二切边。为了实现非对称结构，第一切边与定子齿内径的最大径向距离d1小于第二切边与定子齿内径的最大径向距离d2。。通过调整d1和d2的比例，可以进一步降低电机的转矩脉动。
在图6所示的第四实施例中，第一齿靴部3的自由端至中心线的弧长为L1，第二齿靴部4的自由端至中心线的弧长为L2，通过使L1>L2构造上述的非对称结构。
以上列举了四种构建非对称结构的具体方式，当然，本领域技术人员还可采用其他的方式来构建该非对称结构，甚至将上述不同的实施例进行组合。例如，同时从弧长、距离、厚度中的任意至少两个进行组合，以期望取得更好的技术效果。
本发明还提供了一种电机，包括定子，其中，定子包括上述的定子冲片。例如，对图3所示的实施例来说，电机的转子自定子齿2的有切边的一侧向定子齿的无切边的一侧转动。对图4所示的实施例来说，电机的转子自第二齿靴部4向第一齿靴部3的方向转动。对图5所示的实施例来说，电机的转子自第二齿靴部4向第一齿靴部3的方向转动。对图6所示的实施例来说，电机的转子自第二齿靴部4向第一齿靴部3的方向转动。
优选地，本发明中的电机定子铁芯由上述定子冲片叠压而成，转子铁芯可为常规内置式结构转子，绕组连接方式根据定子槽数和转子极数确定。
图8为齿靴部无切边、齿靴部对称切边、齿靴部不对称切边时的电磁转矩仿真结果。与齿靴部无切边相比，采用现有技术的齿靴部对称切边结构时，转矩脉动的峰值和谷值均有减小，峰值减小的幅度较大，因此转矩脉动减小17％，但同时电磁转矩也减小了5％。采用本发明齿靴部不对称切边结构时，转矩脉动的峰值减小，谷值基本不变，转矩脉动进一步减小达24％。此外，由于不对称的齿靴结构，转矩脉动由最大值向最小值变化的斜率变缓，电磁转矩平均值增大，仿真电磁转矩与无切边时电磁转矩相同，也就是较对称切边结构电机出力增大5％。
图9示出了采用齿靴部无切边、齿靴部对称切边、齿靴部不对称切边时的电磁转矩与转矩脉动的仿真结果。从图9可知，采用本发明中的非对称切边时，电磁转矩保持原来的100％，而转矩脉动则下降为76％。可见，采用本发明技术无需增加永磁体用量，既可保证电机转矩输出能力，同时还可减小电机的转矩脉动，在不增加成本的同时提高了电机效率。
以上所述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 (10)

1.一种定子冲片，其特征在于，包括：环状定子轭(1)和与所述环状定子轭(1)连接的多个定子齿(2)，所述多个定子齿(2)沿所述环状定子轭(1)的径向布置，所述定子齿(2)包括第一齿靴部(3)和第二齿靴部(4)，所述第一齿靴部(3)与所述第二齿靴部(4)相对于所述定子齿(2)的中心线非对称地设置。
2.根据权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，所述定子齿(2)仅在所述第一齿靴部(3)或第二齿靴部(4)上设置有切边(a)。
3.根据权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，所述第一齿靴部(3)的厚度(h1)大于所述第二齿靴部(4)的厚度(h2)。
4.根据权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，所述定子齿(2)位于环状定子轭(1)内侧，所述第一齿靴部(3)上设置有第一切边，所述第二齿靴部(4)上设置有第二切边，所述第一切边与定子齿内径的最大径向距离(d1)小于所述第二切边与定子齿内径的最大径向距离(d2)。
5.根据权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，所述第一齿靴部(3)的自由端至所述中心线的弧长(L1)大于所述第二齿靴部(4)的自由端至所述中心线的弧长(L2)。
6.一种电机，包括定子，其特征在于，所述定子包括权利要求1至5中任一项所述的定子冲片。
7.一种电机，包括定子，其特征在于，所述定子包括权利要求2所述的定子冲片，所述电机的转子自所述定子齿(2)的有切边的一侧向所述定子齿(2)的无切边的一侧转动。
8.一种电机，包括定子，其特征在于，所述定子包括权利要求3所述的定子冲片，所述电机的转子自所述第二齿靴部(4)向所述第一齿靴部(3)的方向转动。
9.一种电机，包括定子，其特征在于，所述定子包括权利要求4所述的定子冲片，所述电机的转子自所述第二齿靴部(4)向所述第一齿靴部(3)的方向转动。
10.一种电机，包括定子，其特征在于，所述定子包括权利要求5所述的定子冲片，所述电机的转子自所述第二齿靴部(4)向所述第一齿靴部(3)的方向转动。
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