CN108832737B - 电机定子冲片、电机定子、电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电机定子冲片、电机定子、电机。该一种电机定子冲片，包括齿部，所述齿部朝向电机转子一侧的侧壁上构造有圆弧槽，所述齿部具有在所述电机定子冲片径向上的第一对称轴，所述圆弧槽关于所述第一对称轴在所述电机定子冲片的周向上对称，所述圆弧槽的圆弧壁为劣弧壁。根据本发明的一种电机定子冲片、电机定子、电机，在进一步降低电机的铁损及转动脉动、提升电机效率的同时，使所述等效气隙增加幅度较小，从而能够降低转矩脉动，降低电机的电磁噪音。
Description
技术领域
本发明属于电机制造技术领域，具体涉及一种电机定子冲片、电机定子、电机。
背景技术
磁阻式同步电动机，是由同笼型异步电动机演变来的，其转子设有笼型铸铝绕阻，但设有与定子极数相对应的反应槽（仅有凸极部分的作用，无励磁绕组和永久磁铁），用来产生磁阻同步转矩。磁阻式同步电动机主要用于工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等领域。为了降低定子铁芯的铁损及电机转矩脉动，现有技术中公开了多种在定子齿部开槽的方式，而这些槽大多是整形槽或者半圆形槽，而对槽的具体尺寸关系没有深入研究，由于开槽位置直接面向定转子气隙，而可以理解的是，定转子气隙的基准尺寸较小，因此，槽的尺寸的细微变化将带来截然不同的技术效果，基于此，提出本发明。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电机定子冲片、电机定子、电机，在进一步降低电机的铁损及转动脉动、提升电机效率的同时，使所述等效气隙增加幅度较小，从而能够降低转矩脉动，降低电机的电磁噪音。
为了解决上述问题，本发明提供一种电机定子冲片，包括齿部，所述齿部朝向电机转子一侧的侧壁上构造有圆弧槽，所述齿部具有在所述电机定子冲片径向上的第一对称轴，所述圆弧槽关于所述第一对称轴在所述电机定子冲片的周向上对称，所述圆弧槽的圆弧壁为劣弧壁。
优选地，所述电机定子冲片还包括连接部，所述连接部设置于所述齿部背离电机转子的一侧，所述连接部具有在所述电机定子冲片周向的宽度W0，所述圆弧槽具有槽宽W1，W1/W0=1~1.25。
优选地，W1/W0=1~1.15。
优选地，所述圆弧槽的圆心距所述电机定子冲片的圆心在所述电机定子冲片的径向面上的投影距离为D0，所述圆弧槽的半径为，所述齿部具有极靴，所述极靴的直径为，（D0+D1-0.5×DI1）/W1=0.05~0.15。
优选地，（D0+D1-0.5×DI1）/W1=0.1。
优选地，当所述电机定子冲片与电机转子配对装配时，所述电机定子冲片与所述转子之间形成气隙，所述气隙在所述电机定子冲片的径向上的宽度为GAP，（D0+D1-0.5×DI1）/GAP=0.25~0.5。
优选地，（D0+D1-0.5×DI1）/GAP=0.25~0.35。
本发明还提供一种电机定子，包括多个上述电机定子冲片。
本发明还提供一种电机，包括上述电机定子。
本发明提供的一种电机定子冲片、电机定子、电机，将现有技术中的矩形槽、半圆槽改进为具有劣弧壁的圆弧槽，使等效磁阻增加，降低最大磁密，能够明显降低电机定子的铁损，提升了电机效率；当所述电机定子冲片装配到电机中且所述定转子对齐时，定转子间等效气隙增加，定子齿部和转子径向吸力的幅值相应降低，同时，由于所述劣弧壁在所述电机定子冲片的周向上呈扁平状，使所述等效气隙增加幅度较小，从而能够降低转矩脉动，且转矩脉动在径向和切向均下降，降低电机的电磁噪音。
附图说明
图1为本发明实施例的电机定子冲片的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明另一实施例的电机中电机转子与定子的相对旋转状态下的示意图；
图4为图3中电机转子与定子对齐状态下的示意图；
图5为电机转矩输出及铁损随（D0+D1-0.5×DI1）/GAP的变化曲线图；
图6为电机转矩输出及铁损随W1/W0的变化曲线图；
图7为电机转矩及脉动系数随（D0+D1-0.5×DI1）/W1的变化曲线图。
附图标记表示为：
1、齿部；11、圆弧槽；2、连接部；3、扼部；10、电机定子；20、电机转子。
具体实施方式
结合参见图1至7所示，根据本发明的实施例，提供一种电机定子冲片，特别适用于同步磁阻电机中，包括齿部1，所述齿部1朝向电机转子一侧的侧壁上构造有圆弧槽11，所述齿部1具有在所述电机定子冲片径向上的第一对称轴，所述圆弧槽11关于所述第一对称轴在所述电机定子冲片的周向上对称，所述圆弧槽11的圆弧壁为劣弧壁，也即所述圆弧槽11在所述电机定子冲片的周向上呈扁平状。该技术方案中将现有技术中的矩形槽、半圆槽改进为具有劣弧壁的圆弧槽11，使等效磁阻增加，降低最大磁密，能够明显降低电机定子的铁损，提升了电机效率；当所述电机定子冲片装配到电机中且所述定转子对齐时，定转子间等效气隙增加，定子齿部和转子径向吸力的幅值相应降低，同时，由于所述劣弧壁在所述电机定子冲片的周向上呈扁平状，使所述等效气隙增加幅度较小，从而能够降低转矩脉动，且转矩脉动在径向和切向均下降，降低电机的电磁噪音。
所述圆弧槽11的槽宽的设计选择对于铁损、磁密幅值及转矩输出的影响作用很大，当槽宽过小时，降低铁损的效果欠佳，因为磁力线可以从该槽的旁边流通，仍产生较高的磁密幅值，而较宽时，所述齿部1的极靴出力部分也会由于饱和以及等效气隙增加而使得转矩的输出严重下降，为了更加均衡的解决此项问题，优选地，所述电机定子冲片还包括连接部2，所述连接部2设置于所述齿部1背离电机转子的一侧，所述连接部2具有在所述电机定子冲片周向的宽度W0，所述圆弧槽11具有槽宽W1，如图6所示，图中T1为采用所述圆弧槽11的电机定子冲片的转矩输出，T0为未采用所述圆弧槽11的电机定子冲片的转矩输出，Pfe1为采用所述圆弧槽11的电机定子冲片的铁损，Pfe0为未采用所述圆弧槽11的电机定子冲片的铁损，实线代表转矩输出T1与T2的比值随W1/W0的变化曲线，点划线代表铁损Pfe1与Pfe0的比值随W1/W0的变化曲线，可以看到所述T1与T2的比值以及Pfe1与Pfe0的比值随着W1/W0出现下降趋势，当W1/W0=1~1.25时，铁损可以明显下降，同时转矩输出下降不明显，起到较好的降低铁损效果，当W1/W0大于1.5时，转矩输出快速下降。更进一步的，W1/W0=1~1.15时，铁损降低效果与转矩输出皆更加理想。
如图7所示，图中PK1为采用了所述圆弧槽11的电机定子冲片的脉动系数，PK0为未采用所述圆弧槽11的电机定子冲片的脉动系数，实线代表转矩输出T1与T2的比值随（D0+D1-0.5×DI1）/W1的变化曲线，点划线代表脉动系数PK1与PK0的比值随（D0+D1-0.5×DI1）/W1的变化曲线，优选地，所述圆弧槽11的圆心距所述电机定子冲片的圆心在所述电机定子冲片的径向面上的投影距离为D0，所述圆弧槽11的半径为D1，所述齿部1具有极靴，所述极靴的直径为DI1，（D0+D1-0.5×DI1）/W1=0.05~0.15；更进一步的，（D0+D1-0.5×DI1）/W1=0.1。该技术方案中对所述圆弧槽的槽宽W1与槽深（D0+D1-0.5×DI1）进行了具体限定，当（D0+D1-0.5×DI1）值过大或者W1过小时，将导致所述圆弧槽11处存在明显的气隙突变，容易导致转矩脉动的上升；当所述圆弧槽的槽深（D0+D1-0.5×DI1）与槽宽W1的比值处于0.05~0.15时，所述圆弧槽11能够有效改善气隙磁密波形的正弦度，避免正弦波的顶峰凸出，造成3次谐波增加，且能够进一步降低转矩脉动，相比未采用所述圆弧槽11的电机定子冲片时改善20%左右。
如图5所示，图中实线代表转矩输出T1与T2的比值随（D0+D1-0.5×DI1）/GAP的变化曲线，点划线代表铁损Pfe1与Pfe0的比值随（D0+D1-0.5×DI1）/GAP的变化曲线，可以看到所述T1与T2的比值以及Pfe1与Pfe0的比值随着（D0+D1-0.5×DI1）/GAP出现下降趋势，当所述圆弧槽11较深时，等效气隙增加幅度过多，会严重影响转矩输出。而铁损的变化在随着所述圆弧槽11的槽深增加到一定程度后，虽然磁密可以降低，但由于磁密会在一个齿内受到等效气隙的大幅变化，其变化频率也在增加，因此并不会再大幅下降。当所述电机定子冲片与电机转子配对装配时，所述电机定子冲片与所述转子之间形成气隙，所述气隙在所述电机定子冲片的径向上的宽度为GAP，所述圆弧槽11的最大深度与所述GAP的比值（D0+D1-0.5×DI1）/GAP=0.25~0.5时，电机定子10的铁损下降较为明显，同时转矩输出下降不明显，当该比值大于0.5时，铁损下降不明显，而转矩输出则开始加速下降。更进一步的，当（D0+D1-0.5×DI1）/GAP=0.25~0.35，铁损与转矩输出的值更加适合，也即效果更佳。
本发明还提供一种电机定子，包括多个上述电机定子冲片。
本发明还提供一种电机，尤其是一种同步磁阻电机，包括上述电机定子。为使问题明确，现结合现有技术中的电机进行原理性阐述，具体的如图3、图4所示，所述电机包括电机定子10、电机转子20，所述电机转子20位于所述电机定子10形成的容纳腔内，所述电机定子10的齿部1与所述电机转子20之间形成气隙，同步磁阻电机由于其转子冲片上没有任何的励磁或永磁体，电机定子10的激励磁场在受到所述电机转子20的齿槽作用时，波动会较大，因此谐波含量较高，因此铁损相比永磁电机高，尤其在较高转速情况下。而电机的铁损产生主要是由于磁场的变化所导致，影响铁损大小的有磁场的变化频率和幅值两个因素，且和幅值的平方呈正比。在研究中发现，同步磁阻电机依靠磁力线（如图3、图4中的虚线闭合线所示）弯曲时形成的切向磁拉力产生转矩输出。即当磁力线弯曲时，会产生一个将该磁力线趋向变直的力F（图3中示出）；转子在旋转过程中，随着磁力线弯曲程度的减小，所述F会减小；当所述电机定子的齿部与所述电机转子的相应位置对齐时，磁拉力将减小为0。但由于对齐位置多，参与导磁的面积最大，磁密最高，这将导致铁损增加也即，在产生转矩的过程中，输出转矩时，对齐位置少，磁密不高，铁损反而不大；而不输出转矩时，对齐位置多，磁密高，铁损反而大。基于现有技术中的以上问题，本发明采用了前述的电机定子冲片形成相应的电机定子，以增加对齐位置时的等效磁阻，降低磁密，从而降低铁损。
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。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种电机定子冲片，其特征在于，包括齿部（1），所述齿部（1）朝向电机转子一侧的侧壁上构造有圆弧槽（11），所述齿部（1）具有在所述电机定子冲片径向上的第一对称轴，所述圆弧槽（11）关于所述第一对称轴在所述电机定子冲片的周向上对称，所述圆弧槽（11）的圆弧壁为劣弧壁；还包括连接部（2），所述连接部（2）设置于所述齿部（1）背离电机转子的一侧，所述连接部（2）具有在所述电机定子冲片周向的宽度W0，所述圆弧槽（11）具有槽宽W1，W1/W0=1~1.15；所述圆弧槽（11）的圆心距所述电机定子冲片的圆心在所述电机定子冲片的径向面上的投影距离为D0，所述圆弧槽（11）的半径为D1，所述齿部（1）具有极靴，所述极靴的直径为DI1，（D0+D1-0.5×DI1）/W1=0.05~0.15。
2.根据权利要求1所述的电机定子冲片，其特征在于，（D0+D1-0.5×DI1）/W1=0.1。
3.根据权利要求1所述的电机定子冲片，其特征在于，当所述电机定子冲片与电机转子配对装配时，所述电机定子冲片与所述转子之间形成气隙，所述气隙在所述电机定子冲片的径向上的宽度为GAP，（D0+D1-0.5×DI1）/GAP=0.25~0.5。
4.根据权利要求3所述的电机定子冲片，其特征在于，（D0+D1-0.5×DI1）/GAP=0.25~0.35。
5.一种电机定子，包括多个电机定子冲片，其特征在于所述电机定子冲片为权利要求1至4中任一项所述的电机定子冲片。
6.一种电机，包括电机定子，其特征在于，所述电机定子为权利要求5所述的电机定子。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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