电机、定子铁芯及其定子冲片的制作方法

本发明涉及电机设备技术领域，特别是涉及一种电机、定子铁芯及其定子冲片。

背景技术：

随着市场发展，定频压缩机电机对于高效低耗的要求逐步提高。从电机设计角度上来讲，定子齿槽转矩的大小将会影响气隙磁密的谐波含量和铁芯损耗。目前，单相定频电机的效率提升幅度在考虑规格和成本情况下基本很难实现一个点以上的提升，分析方案发现常规单相定频电机铁芯在确定的情况下气隙磁密谐波含量比较大，而齿槽谐波占据主要因素，进而会直接影响电机的铁芯损耗和噪音。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前的单相定频电机铁芯在确定的情况下气隙磁密谐波含量比较大的问题，提供一种能够降低电机的气隙磁密谐波含量、降低铁损的定子冲片，同时还提供了一种含有上述定子冲片的定子铁芯，以及含有上述定子铁芯的电机。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种定子冲片，包括冲片本体，所述冲片本体具有用于安装电机的转子的中空的通孔；

在所述冲片本体的内表面上，沿所述定子冲片的周向方向均匀分布有多个定子齿，每一所述定子齿沿所述定子冲片的径向方向延伸；

所述定子齿朝向所述通孔处的表面为弧形表面，且所述弧形表面朝向远离所述通孔处凹陷。

在其中一个实施例中，所述弧形表面的弧形半径小于所述转子的半径。

在其中一个实施例中，所述定子齿具有齿顶部及相对于所述齿顶部设置的齿根部；

所述齿根部靠近所述通孔处，所述齿顶部远离所述通孔设置；

所述弧形表面位于所述齿根部朝向所述通孔处的表面上；

所述齿根部具有第一端及相对于所述第一端的第二端；

所述弧形表面从所述第一端延伸至所述第二端。

在其中一个实施例中，所述弧形表面的数量为一个，所述弧形表面关于所述定子齿的中轴线对称。

在其中一个实施例中，所述弧形表面的弧形半径为所述转子的半径的0.35倍～0.8倍。

在其中一个实施例中，所述齿根部位于所述通孔处的表面为两个连续的弧形表面，两个连续的所述弧形表面的弧形半径相等；

且两个连续的所述弧形表面关于所述定子齿的中轴线对称。

在其中一个实施例中，所述弧形表面的弧形半径为所述转子的半径的0.15倍～0.35倍。

在其中一个实施例中，每一所述定子齿上均设置弧形表面。

在其中一个实施例中，部分所述定子齿上设置弧形表面；

且具有弧形表面的所述定子齿关于所述定子冲片的直径线对称设置。

在其中一个实施例中，所述齿根部的外周面与所述弧形表面之间圆弧过渡。

在其中一个实施例中，所述圆弧的半径为0.05mm～0.5mm。

还涉及一种定子铁芯，由多个如上述任一技术特征所述的定子冲片堆叠层压而成。

还涉及一种电机，包括转子及如上述技术特征所述的定子铁芯；所述转子安装于所述定子铁芯中。

本发明的有益效果是：

本发明的电机、定子铁芯及其定子冲片，结构设计简单合理，通过优化定子齿的端部的形状，使得定子齿的端部的表面为弧形表面。转子安装于定子冲片的通孔中后，具有弧形表面的定子齿能够增加定子铁芯与转子之间的气隙的长度，进而增加电机运行时的有效气隙长度，使得电机的气隙磁密高频谐波含量有一定的降低，提高电磁功率转换即提高电机的效率，进而降低定子铁芯损耗，并在一定程度上降低噪音。本发明的定子冲片通过优化定子齿的结构使定子齿的端部呈弧形表面来增加气隙的长度，进而达到降低损耗和减少谐波含量的目的。

附图说明

图1为本发明一实施例的定子冲片的主视图；

图2为图1所示的A处的局部放大图；

图3为本发明的定子冲片采用有限元进行气隙磁密谐波分析的示意图；

图4为目前的定子冲片采用有限元进行气隙磁密谐波分析的示意图；

图5为本发明的定子冲片与目前的定子冲片采用有限元进行铁芯损耗的对比示意图；

其中：

100-定子冲片；

110-冲片本体；

120-通孔；

130-定子齿；

131-齿顶部；

132-齿根部；

1321-弧形表面；1322-第一端；1323-第二端；

133-齿身。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的电机、定子铁芯及其定子冲片进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1至图2，本发明提供了一种定子冲片100，多个该定子冲片100堆叠层压能够形成定子铁芯，并与转子相配合。本发明的定子冲片100通过优化定子齿130的结构能够增加定子铁芯与转子之间的气隙长度，有效保证气隙磁密谐波含量，继而降低定子铁损，提高电机效率。

在本发明中，定子冲片100包括冲片本体110，冲片本体110具有用于安装电机的转子的中空的通孔120。在冲片本体110的内表面上，沿定子冲片100的周向方向均匀分布有多个定子齿130，相邻的两个定子齿130之间形成一个齿槽，每一定子齿130沿定子冲片100的径向方向延伸。定子齿130朝向通孔120处的表面为弧形表面1321，且弧形表面1321朝向远离通孔120处凹陷。

也就是说，定子齿130的端部的表面为弧形表面1321，且弧形表面1321的凹陷处朝向通孔120。这样，转子安装到定子冲片100的通孔120中后，弧形表面1321的中部区域到转子的外表面之间的距离大于弧形表面1321的边缘到转子的外表面之间的距离。具有弧形表面1321的定子齿130能够增加定子冲片100与转子的气隙长度，进而增加电机运行时的气隙有效长度，提高电磁功率即提高电机效率，减少铁损。

目前，定子铁芯的定子齿为平行齿，即定子齿的端部的表面与转子的外表面相平行。这种情况下，气隙磁密谐波含量比较大，而齿槽谐波占据主要因素，进而会直接影响电机的铁芯损耗和噪音。因此，本发明的定子冲片100通过优化定子齿130的形状，使得定子齿130的端部的表面为弧形表面1321，即本发明的定子冲片100的定子齿130为弧形齿。通过具有弧形表面1321的定子齿130来增加定子冲片100与转子之间的气隙长度，继而增加气隙磁量，提高电机效率。

本发明的定子冲片100通过优化定子齿130的端部的形状，使得定子齿130的端部的表面为弧形表面1321。转子安装于定子冲片100的通孔120中后，具有弧形表面1321的定子齿130能够增加定子铁芯与转子之间的气隙的长度，进而增加电机运行时的有效气隙长度，使得电机的气隙磁密高频谐波含量有一定的降低，提高电磁功率转换即提高电机的效率，进而降低定子铁芯损耗，并在一定程度上降低噪音。本发明的定子冲片100通过优化定子齿130的结构使定子齿130的端部呈弧形表面1321来增加气隙的长度，进而达到降低损耗和减少谐波含量的目的。

作为一种可实施方式，弧形表面1321的弧形半径小于转子的半径。也就是说，弧形表面1321的弯曲程度大于转子的外表面的弯曲程度，这样，能够使得定子齿130的端部到转子的外表面的距离发生变化，增加气隙程度，继而增加磁通量，提高电磁转换效率，保证电机效率。

作为一种可实施方式，定子齿130具有齿顶部131、相对于齿顶部131设置的齿根部132以及连接齿顶部131与齿根部132的齿身133。齿根部132靠近通孔120处，齿顶部131远离通孔120设置。弧形表面1321位于齿根部132朝向通孔120处的表面上。进一步地，齿根部132具有第一端1322及相对于第一端1322的第二端1323。弧形表面1321从第一端1322延伸至第二端1323。本发明的定子冲片100在定子齿130的齿根部132上设置弧形表面1321，以增加电机运行时的气隙有效长度，提高电磁功率转换即提高电机效率。

第一端1322到转子的外表面的距离等于第二端1323到转子的外表面的距离，并且第一端1322到转子的外表面的距离小于弧形表面1321的中部区域到转子的外表面之间的距离，这样能够增加气隙长度，有效降低气隙磁密谐波含量，进而降低铁损。

由于本发明的定子冲片100通过定子齿130的齿根部132的弧形表面1321对电机齿槽转矩有一定的优化作用，以降低高频次气隙磁密谐波含量。但是，考虑实际工艺和钉子冲片的片形结构，电机效率的提升并非与定子齿130的齿根部132的弧形表面1321的弧形半径或者内凹深度总成正比。当定子齿130的齿根部132的弧形表面1321的内凹深度过大时，则会导致定子齿130部的磁通量减少，影响电磁转换效率，同时还会对齿槽高度变小，进而导致定子冲片100的工艺制作结构性损伤增大。

因此，本发明的定子冲片100为了避免工艺制作结构性损伤增大仍然采用原有的定子冲片100的齿槽的高度。并且，本发明的定子冲片100的定子齿130上的弧形表面1321的数量可以为一个，也可以为两个。具体说明如下：

在本发明的一实施方式中，弧形表面1321的数量为一个，弧形表面1321关于定子齿130的中轴线对称。这样能够保证中轴线两侧的弧形表面1321到转子的外表面之间的距离相等，进而保证气隙长度，有效降低气隙磁密谐波含量，进而降低铁损。进一步地，弧形表面1321的弧形半径为转子的半径的0.35倍～0.8倍。这样，能够保证弧形表面1321的内凹程度，避免弧形表面1321过渡内凹，保证定子齿130的磁通量，保证电机的效率。

本发明的定子冲片100以配合半径为26mm的转子为例进行说明。也就是说，转子的半径为26mm，对应的弧形表面1321的弧形半径为10mm～20mm，优选10mm～13mm。在本发明的一实施例中，定子冲片100上的定子齿130上的弧形表面1321的数量为一个，且弧形表面1321的弧形半径为10mm。这样能够保证气隙长度，有效降低气隙磁密谐波含量，进而降低铁损。

在本发明的其他实施方式中，齿根部132位于通孔120处的表面为两个连续的弧形表面1321，两个连续的弧形表面1321的弧形半径相等。且两个连续的弧形表面1321关于定子齿130的中轴线对称。这样能够保证中轴线两侧的弧形表面1321到转子的外表面之间的距离相等，进而保证气隙长度，有效降低气隙磁密谐波含量，进而降低铁损。进一步地，弧形表面1321的弧形半径为转子的半径的0.15倍～0.35倍。这样，能够保证弧形表面1321的内凹程度，避免弧形表面1321过渡内凹，保证定子齿130的磁通量，保证电机的效率。

并且，两个弧形表面1321的相交处形成尖端，尖端到转子的外表面的距离大于第一端1322与第二端1323到转子的外表面的距离。本发明的定子冲片100以配合半径为26mm的转子为例进行说明。也就是说，转子的半径为26mm，对应的弧形表面1321的弧形半径为4mm～8mm，优选5mm。在本发明的另一实施例中，定子冲片100上的定子齿130上的弧形表面1321的数量为两个个，且弧形表面1321的弧形半径为5mm。这样能够保证气隙长度，有效降低气隙磁密谐波含量，进而降低铁损。

需要说明的是，本发明的定子冲片100的定子齿130的弧形表面1321的数量为一个或者两个时，都能够解决本发明的定子冲片100的气隙磁密谐波含量较大进而影响铁损及噪音的问题。由于每两个弧形表面1321相交形成尖端，但是，弧形表面1321的数量为三个及三个以上时，尖端的数量就会增加，会劣化齿槽转矩，进而增加气隙磁密谐波含量，影响电机的铁芯损耗和噪声。因此，本发明的定子冲片100的定子齿130的弧形表面1321的数量为一个或者两个时能够保证气隙磁密谐波含量较低，进而保证电机的铁损，降低噪声。

作为一种可实施方式，每一定子齿130上均设置弧形表面1321。也就是说，定子冲片100上所有的定子齿130上均具有弧形表面1321，这样能够保证电机运行时的气隙的有效长度，提高电磁功率转换即提高电机效率，减小铁芯损耗。

当然，在本发明的其他实施方式中，部分定子齿130上设置弧形表面1321，且具有弧形表面1321的定子齿130关于定子冲片100的直径线对称设置。也就是说，若定子冲片100为24槽结构时，可以在其中三个或者更多的定子齿130上设置弧形表面1321，在这些弧形表面1321的定子齿130对称设置的定子齿130上也设置弧形表面1321，以保证电机运行时的气隙的有效长度，提高电磁功率转换即提高电机效率，减小铁芯损耗。

作为一种可实施方式，齿根部132的外周面与弧形表面1321之间圆弧过渡。这样能够在一定程度上增加气隙长度，优化齿槽的结构，使得齿槽的转矩降低，进而降低铁损和减少气隙磁密谐波含量。进一步地，圆弧的半径为0.05mm～0.5mm。

并且，参见图3至图5，对本发明的具有弧形表面1321的定子冲片100与目前的具有平行齿的定子冲片进行有限元分析，分别进行气隙磁密谐波有限元分析及铁芯损耗有限元对比。记本申请中的定子齿130为弧形齿，目前的定子齿为平行尺。对比图3和图4，可以明显看出，本发明的定子冲片100通过弧形表面1321能够减小气隙磁密谐波；从图5中可以明显看出，本发明的定子冲片100通过弧形表面1321能够降低铁损。

本发明还提供了一种定子铁芯，由多个上述实施例中的定子冲片100堆叠层压而成。本发明的定子铁芯通过具有弧形表面1321的定子冲片100来保证气隙长度，降低气隙磁密谐波含量，继而降低铁损。

本发明还提供了一种电机，包括转子及上述实施例中的定子铁芯，转子安装于定子铁芯中。本发明的电机通过定子铁芯中的具有弧形表面1321的定子冲片100来保证电机运行时的气隙有效长度，提高电磁功率转换即提高电机效率，减少铁芯损耗，降低噪声。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。