CN107800205A - 电机内芯片及电机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种电机内芯片及电机，电机内芯片包括轭部和呈辐射状均匀分布于轭部外缘的至少两个齿部，两相邻的齿部之间形成凹槽，各齿部的末端的两侧均设有向相邻的齿部延伸的极靴部，各齿部上的极靴部上设有用于降低磁导率的通孔。在电机内芯片中，通过在极靴部设置通孔能够降低电机内芯片局部的磁导率，进而达到降低气隙磁场产生的径向力波的效果；在极靴部设置通孔，在加工工艺上极为简单；另外，在电机内芯片上，磁力线大部分顺着齿部的延伸方向分布，经过极靴部的磁力线相对较少，在极靴部设置通孔后不会导致局部磁饱和，不影响芯片的磁感应强度，同样不会减小经过齿部的磁通量，因而能够有效的保持电机的转矩能力。

Description

电机内芯片及电机
技术领域
本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种电机内芯片及电机。
背景技术
电磁噪声是电机噪声的主要来源之一，它是电磁力作用在定、转子间的气隙中，产生旋转力波或脉动力波，旋转力波或脉动力波作用于定子而产生振动，形成电磁噪音。电磁噪声与电机气隙内的谐波磁场以及由此产生的电磁力波幅值、频率和极数，以及定子本身的振动特性有关。
传统降低微小型永磁直流电机径向电磁力的方法包括斜槽、斜极，或缩小转子槽开口宽度，或采用闭口槽、磁性槽楔，或降低气隙磁通密度、增大气隙、采用不均匀气隙等方式。然后现有技术的该种通过降低径向电磁力实现的降噪方法极易导致电机转矩能力降低，并且还会增加电机制造工艺难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电机内芯片，旨在解决现有技术中的降噪技术导致的电机转矩能力降低以及增加电机制造工艺难度的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电机内芯片，包括轭部和呈辐射状均匀分布于所述轭部外缘的至少两个齿部，相邻的两所述齿部之间形成凹槽，各所述齿部的末端的两侧均设有向相邻的所述齿部延伸的极靴部，各所述齿部上至少有一个所述极靴部上设有通孔。
进一步地，各所述齿部上的两所述极靴部上均设有所述通孔。
进一步地，各所述极靴部上的所述通孔数量大于等于1。
进一步地，所述通孔为长条形的长孔，且所述长孔的延伸方向与所述极靴部的延伸方向相同。
进一步地，所述极靴部的外侧边缘呈弧面状，所述极靴部的内侧面呈平面状。
进一步地，：所述电机内芯片为转子铁芯或者定子铁芯。
进一步地，各所述通孔设置于所述极靴部的中部。
本发明的有益效果：本发明的电机内芯片中，通过在极靴部设置通孔能够降低电机内芯片的磁导率，进而达到降低气隙磁场产生的径向力波的效果；在极靴部设置通孔，在加工工艺上极为简单；另外，在电机内芯片上，磁力线大部分顺着齿部的延伸方向分布，经过极靴部的磁力线较少，在极靴部设置通孔后不会导致局部磁饱和，不影响磁感应强度，同样不会减小经过齿部的磁通量，因而能够有效的保持电机的转矩能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电机，包括用于绕设线圈绕组的内芯，所述内芯由多块所述电机内芯片叠加而成，各所述电机内芯片上的所述齿部叠加形成绕线齿，各所述电机内芯片上的所述凹槽叠加形成绕线槽，各所述电机内芯片上的所述极靴部叠加成极靴。
进一步地，叠加成其一所述极靴的各所述极靴部上的所述通孔正对设置。
进一步地，叠加成其一所述极靴的各所述极靴部上的所述通孔相互错开。
本发明的有益效果：本发明的电机中，内芯由多块电机内芯片叠加而成，各内芯上的齿部叠加成绕线齿，各内芯上的凹槽叠加成绕线槽，各内芯上的极靴部叠加成极靴。在电机内，由于内芯由前述电机内芯片叠加而成，通孔能够降低内芯的磁导率，进而达到降低气隙磁场产生的径向力波的效果；内芯由多块电机内芯片叠加而成，在加工工艺上极为简单；另外，在内芯上，磁力线大部分顺着绕线齿的延伸方向分布，经过极靴的磁力线相对较少，在极靴设置通孔后不会导致局部磁饱和，几乎不影响芯片的磁感应强度，同样不会减小经过齿部的磁通量，因而能够有效的保持电机的转矩能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电机内芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电机的内芯的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电机的磁密分布云图；
图4为本发明实施例提供的电机与普通电机仿真电磁转矩图；
图5为图4中A处的局部区域放大图；
图6为本发明实例提供的电机与普通电机，在额定工作状态一极下的气隙径向力波密度曲线图。
图7为图6局部区域B的放大图。
其中，图中各附图标记：
1--电机内芯片 11—齿部 12—轭部
13--凹槽 14—极靴部 15—通孔
2—内芯 21—绕线齿 22—绕线槽
23--极靴。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～4描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
如图1～7所示，本发明实施例提供了一种应用于电机的电机内芯片1，电机内芯片1叠加成用于绕设线圈绕组的内芯2，包括轭部12和呈辐射状均匀分布于轭部12外缘的至少两个齿部11，两相邻的齿部11之间形成凹槽13，各齿部11的末端的两侧均设有向相邻的齿部11延伸的极靴部14，各齿部11上至少一个极靴部14上设有用于降低磁导率的通孔15。本实施例中，通过在极靴部14设置通孔15能够降低电机内芯片1的磁导率，进而达到降低气隙磁场产生的径向力波的效果；在极靴部14设置通孔15，在加工工艺上极为简单；另外，在电机内芯片1上，磁力线大部分顺着齿部11的延伸方向分布，经过极靴部14的磁力线较少，在极靴部14设置通孔15后不会导致局部磁饱和，不影响磁感应强度，同样不会减小经过齿部11的磁通量，因而能够有效的保持电机的转矩能力。
本实施例中，内芯2可以是转子铁芯或者定子铁芯，电机内芯片1可以叠加成转子铁芯或者定子铁芯，下文中以叠加成转子铁芯的电机内芯片1为例做具体说明。
对于永磁直流电机，定子产生的主磁场是静止的。定子与转子中存在气隙，气隙中主要的能量储存在静止的区域中，即定子磁极下的区域中。考虑到气隙磁场是定、转子磁场的共同作用，产生了随时间变化的径向力波。
在本实施例中，通过减小转子铁芯磁导率，可减小磁极单位面积上的力，因此，本实施例中，减小电机内芯片1局部的磁导率，可使电机的电磁噪声得到抑制。
但是，转子铁芯磁导率过小，即磁阻太大，增加转子铁芯上的磁压降，使得转子铁耗变大，电机漏磁增加，导致电机转矩性能差，温升变高，效率低。因此，电机内芯片1的磁导率变化要在合理的范围内。
图1为电机内芯片1的示意图，在极靴部14设有通孔15。图2是极靴部14的放大示意图，对应微型永磁直流电机来时，通孔15尺寸极小，其宽度为0.5至0.1mm，202长度为1至0.2mm，或依据实际情况而调整。具体可以是宽度0.5mm、0.45mm、0.4mm、0.35mm、0.3mm、0.2mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm，长度为1mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm。
本实施例中，电机内芯片1设有至少两个齿部11，优选的齿部11的数量为3的倍数，如3个、6个、9个、12个、15个、18个等。
进一步地，各齿部11上的两极靴部14上均设有通孔15。通过在两极靴部14上均设置通孔15来增加将磁导率和降噪效果，同时将避免集中大量将磁导率而导致局部磁饱和，避免影响电机输出转矩。
进一步地，各极靴部14上的通孔15数量大于等于1。在各极靴部14上，通孔15的数量至少为1个，当然可以依照实际情况而增加个数。本实施例优选设置1个通孔15。
图1中以各极靴部14上设置一个通孔15为例做图示。
进一步地，通孔15为长条形的长孔，长孔的中心线沿极靴部14延伸方向分布的长孔，即长孔的延伸方向与极靴部14的延伸方向相同。通孔15设置为长孔状，长孔沿极靴部14的延伸方向分布，可尽可能的增加通孔15内壁至极靴部14外表面之间的距离，确保极靴部14的强度。
进一步地，极靴部14的外侧边缘呈弧面状，极靴部14的内侧面呈平面状。极靴部14的外侧边缘呈弧面状，能够减小极靴部14风阻。
极靴部14的其他的实施方式中，极靴部14的外侧边缘可以是平面。
进一步地，各长孔设置于对应的极靴部14的中部。
如2所示，本实施例还提供了一种低电磁噪声的电机，优选为永磁直流电机，其包括用于绕设线圈绕组的内芯2，图2为电机内芯片1叠压后的示意图，内芯2的外圆设有有多个至少两个绕线齿21，相邻的两绕线齿21之间形成绕线槽22。内芯2由多块电机内芯片1叠加而成，各内芯2上的齿部11叠加成绕线齿21，各内芯2上的凹槽13叠加成绕线槽22，各内芯2上的极靴部14叠加成极靴23。在永磁直流电机内，由于内芯2由前述电机内芯片1叠加而成，通孔15能够降低内芯2的磁导率，进而达到降低气隙磁场产生的径向力波的效果；内芯2由多块电机内芯片1叠加而成，在加工工艺上极为简单；另外，在内芯2上，磁力线大部分顺着绕线齿21的延伸方向分布，经过极靴23的磁力线相对较少，在极靴23设置通孔15后不会导致局部磁饱和，几乎不影响芯片的磁感应强度，同样不会减小经过齿部11的磁通量，因而能够有效的保持电机的转矩能力。
进一步地，叠加成其一极靴23的各极靴部14上的通孔15正对设置，或者，叠加成其一极靴23的各极靴部14上的通孔15相互错开。
本发明实施例对通孔15的技术效果进行仿真，图3为电机在额定工况时，转子铁芯的磁通密度分布云图，轭部12开孔后的芯片轭部的磁通密度低于1.8T，未出现磁路局部饱和情况。
本实施例，在二维电磁场中，对电机额定工作状态下(15000r/min)和最大功率状态下(10000r/min)进行仿真，在两中工况下本实施例的电机径向力波幅值均有不同程度的降低。随着电流增加，电机内芯磁动势产生的交轴气隙磁场在合成气隙磁密中比重加大，引起的气隙磁场畸变变大。对于电机转子，电机内芯片1设置通孔15后，极靴23的局部饱和程度提高，磁导率率减小，对气隙磁场造成的畸变减小，径向力波减小。由于转子铁芯磁导率和气隙磁场的综合影响，在最大功率状态下，气隙的径向力波幅值减小程度较大。
下表为两种工况下的电机性能仿真参数：
从上表的数据上来看，在两种工况下，本实施例电机相比于常规电机的输出转矩存在微量的减小，额定工况下减小幅度为0.0632％，最大功率状态下减小幅度为0.0767％。在设置通孔15后，本实施例电机牺牲0.0632％至0.0767％的转矩而获得1.81％至4.34％电磁噪声减弱。
本实施例还在额定工作状态下，仿真本实施例电机和没有设置通孔15的常规电机的输出的转矩，如图4、图5所示，图5为图4中局部区域A的放大图，其中，图4和图5中，曲线Moving1.Torque为本实施例电机在额定状态下的电磁转矩曲线，曲线Moving1.Torque_1为常规电机的额定状态下电磁转矩曲线，图4中本实施例电机输出的转矩与常规电机输出的转矩相比两者的平均值基本一致，图4中的曲线几乎完全重合，需放大才能看出其中的细微差别，图4中所示的本实施例电机仿真平均值为1.2765mNm，常规电机仿真平均值为1.2745mNm，数据差别极小。通过对局部区域A放大后，如图5所示，才能看出细微差别，因此本实施例设置通孔后，对电机输出的转矩几乎无影响。
直流电机的主极磁场由定子产生的，是静止的，由麦克斯韦定律可知，直流电机的电磁振动激振力波主要是在磁极下起作用。
本实施对本实施例电机和常规电机进行气隙径向力波密度仿真测试，图6及图7所示，为主磁极某一极下，某一时刻，气隙径向力波密度的曲线图，图7所示为图6中的局部区域B的放大图。在图6和图7中，曲线Fnormal表示本实施例电机的额定状态一极下的气隙径向力波密度曲线，曲线Fnormal_1表示常规电机的的额定状态一极下的气隙径向力波密度曲线。在图6中可知，本实施例电机的气隙径向力波密度的最大值小于常规电机的气隙径向力波密度的最大值，且本实施例电机的气隙径向力波密度的平均值也会小于常规电机的气隙径向力波密度的平均值。因而，本实施例电机在额定工作状态下相对于常规电机具有更低的气隙径向力波密度，具有更低的电磁噪声。
本实施例中，所有的曲线图中，虚线表示常规电机，实线表示本实施例电机。
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。

Claims (10)

1.一种电机内芯片，包括轭部和呈辐射状均匀分布于所述轭部外缘的至少两个齿部，相邻的两所述齿部之间形成凹槽，其特征在于：各所述齿部的末端的两侧均设有向相邻的所述齿部延伸的极靴部，各所述齿部上至少有一个所述极靴部上设有通孔。
2.根据权利要求1所述的一种电机内芯片，其特征在于：各所述齿部上的两所述极靴部上均设有所述通孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种电机内芯片，其特征在于：各所述极靴部上的所述通孔数量大于等于1。
4.根据权利要求3所述的一种电机内芯片，其特征在于：所述通孔为长条形的长孔，且所述长孔的延伸方向与所述极靴部的延伸方向相同。
5.根据权利要求4所述的一种电机内芯片，其特征在于：所述极靴部的外侧边缘呈弧面状，所述极靴部的内侧面呈平面状。
6.根据权利要求5所述的一种电机内芯片，其特征在于：所述电机内芯片为转子铁芯或者定子铁芯。
7.根据权利要求6所述的一种电机内芯片，其特征在于：各所述通孔设置于所述极靴部的中部。
8.一种电机，包括用于绕设线圈绕组的内芯，其特征在于：所述内芯由多块权利要求1至5任一项所述电机内芯片叠加而成，各所述电机内芯片上的所述齿部叠加形成绕线齿，各所述电机内芯片上的所述凹槽叠加形成绕线槽，各所述电机内芯片上的所述极靴部叠加成极靴。
9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于：叠加成其一所述极靴的各所述极靴部上的所述通孔正对设置。
10.根据权利要求8所述的电机，其特征在于：叠加成其一所述极靴的各所述极靴部上的所述通孔相互错开。
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