定子及具有其的电机的制作方法

本实用新型涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种定子及具有其的电机。

背景技术：

现有技术中的永磁电机在叠片采用模具冲制的过程中，需要多增加模具的冲头，且需要多次切换，造成制作电机工艺复杂、生产成本高。

相比永磁电机，同步磁阻电机由于无永磁体，转子在旋转过程中，由于定子、转子之间的磁阻变化，缺少了永磁体的情况下，导致电机内部磁通的脉动变大(如图1所示，其中，101为定子齿部，202为导磁通道)，使得铁损也增大，影响电机性能。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种定子及具有其的电机，以解决现有技术中电机性能低的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电机的定子，包括：定子本体，定子本体具有定子齿部，定子齿部上开设有辅助槽，辅助槽沿定子齿部的长度方向贯通地开设于定子齿部的端面上，定子齿部沿定子本体的径向方向的中心线与该定子齿部上的辅助槽沿定子本体的径向方向的中心线具有极弧角度。

进一步地，定子齿部沿定子本体的径向方向的中心线与该定子齿部上的辅助槽沿定子本体的径向方向的中心线具有的极弧角度满足以下公式：当α2/α1＜0.65时，α3＝0.5×α2-δ，其中，α1为定子的极弧角度；α2为定子齿部的极弧角度；α3为辅助槽的沿径向方向的中心线与定子齿部的沿径向方向的中心线的极弧角度；δ为允许的极弧角度波动角度。

进一步地，0＜δ≤1.5。

进一步地，辅助槽的槽宽为Ws，其中，0.5mm≤Ws≤1.5mm。

进一步地，辅助槽的槽深为Wb，辅助槽的导磁距离为Hsb，其中，Wb≤Hsb≤2Wb。

进一步地，定子齿部沿定子本体的径向方向的中心线与该定子齿部上的辅助槽沿定子本体的径向方向的中心线具有的极弧角度满足以下公式：当α2/α1＜0.65时，α3＝0.5×α2-δ，Hsb＝1.7Wb，其中，α1为定子的极弧角度；α2为定子齿部的极弧角度；α3为辅助槽的沿径向方向的中心线与定子齿部的沿径向方向的中心线的极弧角度；δ为允许的极弧角度波动角度；Wb为辅助槽的槽深；Hsb为辅助槽的导磁距离。

进一步地，定子齿部为多个，多个定子齿部均匀地设置于定子本体的内周面上，每一个定子齿部上均开设有辅助槽。

进一步地，辅助槽的横截面呈方形、三角形、半圆形或梯形。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电机，包括定子，定子为上述的定子。

进一步地，电机还包括：转子，转子可转动地设置于定子本体内，辅助槽的沿径向方向的中心线朝向转子的转向的相反方向远离定子齿部的中心线。

应用本实用新型的技术方案，电机的定子包括定子本体，定子本体具有定子齿部，定子齿部上开设有辅助槽。辅助槽沿定子齿部的长度方向贯通地开设于定子齿部的端面上，定子齿部沿定子本体的径向方向的中心线与该定子齿部上的辅助槽沿定子本体的径向方向的中心线具有极弧角度。设置辅助槽，能够起到缓解导磁通道在接近定子极靴的过程中所产生的过度磁饱和。该辅助槽部分的磁压降基本等同于磁饱和所多余的部分，可以实现电机转矩输出基本不变，铁损大幅降低的效果，增加了电机性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中电机定子没有设置辅助槽时的磁力线的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的电机的磁力线通过辅助槽的结构示意图；

图3示出了图2中辅助槽的实施例一的结构示意图；

图4示出了图2中辅助槽的实施例二的结构示意图；

图5示出了图2中辅助槽的实施例三的结构示意图；

图6示出了图2中辅助槽的实施例四的结构示意图；

图7示出了图2中辅助槽的实施例五的结构示意图；

图8示出了图2中电机的实施例的结构示意图；

图9示出了设置辅助槽和不设置辅助槽的电机铁损比较图；以及

图10示出了设置辅助槽和不设置辅助槽的电机输出扭矩比较图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、定子本体；11、定子齿部；12、定子槽；13、定子轭部；14、极靴；20、辅助槽；30、转子；31、导磁通道；32、轴孔；33、磁通屏障；34、径向肋。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

如图2和图3所示，根据本实用新型的一个实施例，提供了一种电机的定子。该定子包括定子本体10，定子本体10具有定子齿部11，定子齿部11上开设有辅助槽20。辅助槽20沿定子齿部11的长度方向贯通地开设于定子齿部11的端面上，定子齿部11沿定子本体10的径向方向的中心线与该定子齿部上的辅助槽20沿定子本体10的径向方向的中心线具有极弧角度。

在本实施例中，设置辅助槽20，能够起到缓解导磁通道在接近定子极靴的过程中所产生的过度磁饱和。该辅助槽20部分的磁压降基本等同于磁饱和所多余的部分，可以实现电机转矩输出基本不变，铁损大幅降低的效果。

其中，定子齿部11沿定子本体10的径向方向的中心线与该定子齿部上的辅助槽20沿定子本体10的径向方向的中心线具有的极弧角度满足以下公式：当α2/α1＜0.65时，α3＝0.5×α2-δ，其中，α1为定子的极弧角度，α2为定子齿部11的极弧角度，α3为辅助槽20的沿径向方向的中心线与定子齿部11的沿径向方向的中心线的极弧角度，δ为允许的极弧角度波动角度。定子齿部11增加辅助槽20，原理如下：同步磁阻电机依靠磁拉力产生输出转矩，如图1所示：为未加辅助槽情况下磁力线的示意图。从图1中可以看出，定子磁力线所通过定子齿部11两侧的极靴时，由于导磁面积小，磁密会产生过度饱和(图中以4条磁力线表示)，通常可达到2.2T以上。此时铁损增加明显，而输出转矩却由于饱和而未能得到提升。如图2所示：在增加辅助槽20后，由于辅助槽20的存在，使得该位置下的磁力线所经过的路径磁阻增加，磁密饱和得到缓解(图中以3条磁力线表示)，铁损明显下降后，转矩输出几乎不变。

优选地，为了能够提高电机定子的性能，将辅助槽20允许的极弧角度波动角度设置范围限定为：0＜δ≤1.5。

如图3所示，为了进一步地提高电机定子的性能，辅助槽20的槽宽为Ws，其中，0.5mm≤Ws≤1.5mm。辅助槽20的槽深为Wb，辅助槽20的导磁距离为Hsb，其中，Wb≤Hsb≤2Wb。其中，Ws的大小同可以根据电机的定子和转子间的气隙选取，当气隙较大时，Ws可取上限值，当气隙较小时，Ws取下限值。Hsb在兼顾以上距离要求的同时，还应当同时兼顾定子齿部11的强度要求。

优选地，图9和图10所示，为同步磁阻电机通过增加辅助槽和不增加辅助槽仿真的铁损对比和转矩对比图，其中辅助槽的位置及大小方案为：δ＝1.2，Ws＝1.4，Hsb＝1.7Wb。通过图中可以看出，电机铁损下降13％，转矩输出下降仅1％，电机总体性能提升。在高频下，设置辅助槽的电机优势更加明显。

其中，定子齿部11为多个，多个定子齿部11均匀地设置于定子本体10的内周面上，每一个定子齿部11上均开设有辅助槽20。这也设置能够有效地提高电机定子的性能。

根据本实用新型的另一个实施例，定子齿部11沿定子本体10的径向方向的中心线与该定子齿部上的辅助槽20沿定子本体10的径向方向的中心线具有的极弧角度满足以下公式：当α2/α1＜0.65时，α3＝0.5×α2-δ，Hsb＝1.7Wb，其中，α1为定子的极弧角度，α2为定子齿部11的极弧角度，α3为辅助槽20的沿径向方向的中心线与定子齿部11的沿径向方向的中心线的极弧角度，δ为允许的极弧角度波动角度，Wb为辅助槽20的槽深；Hsb为辅助槽20的导磁距离。这样设置能够保证达到合理的缓解磁密饱和，且达到对电机输出转矩影响最小的水平。

如图4至图7所示，在本实施例中，为了达到磁力线的光滑过度，同时减小模具的刃口应力。可以将辅助槽20的横截面设置成方形、三角形、半圆形或梯形。

上述实施例中的电机定子还可以用于电机设备技术领域，即根据本实用新型的另一个实施例，提供了一种电机。该电机包括定子。定子为上述实施例中的定子。定子包括定子本体10，定子本体10具有定子齿部11，定子齿部11上开设有辅助槽20。辅助槽20沿定子齿部11的长度方向贯通地开设于定子齿部11的端面上，定子齿部11沿定子本体10的径向方向的中心线与该定子齿部上的辅助槽20沿定子本体10的径向方向的中心线具有极弧角度。

如图3和图8所示，电机还包括转子30。转子30可转动地设置于定子本体10内，辅助槽20的沿径向方向的中心线朝向转子30的转向的相反方向远离定子齿部11的中心线。其中，图3中的箭头指向为转子30的转向。值得指出的是以上所述的极弧角度均指电气角度，等于对应机械角度同极对数P的乘积。

同步磁阻电机包含定子和转子30，其中定子具有多个圆周均匀分布的定子齿部11以及定子轭部13，周向相邻的定子齿部11和定子轭部13包围形成定子槽12。转子30通过轴孔32可旋转的布置在定子的内侧，转子30上具有多个镂空或填充非导磁物质形成的磁通屏障33，每个磁通屏障33的两侧具有导磁通道31，磁通屏障33和导磁通道31交替的径向堆叠后并周向均布，获得一个整体的转子30。同步磁阻明显特征为电机不包含任何的永磁体。磁通屏障33之间形成径向肋34。其中，定子齿部11设置有极靴14。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。