定子及使用该定子的电机的制作方法

文档序号:26145721发布日期:2021-08-03 14:31阅读:98来源:国知局
定子及使用该定子的电机的制作方法

本申请涉及电机技术领域,尤其涉及定子及使用该定子的电机。



背景技术:

优化异步电机的电磁力时,通常对定子进行优化。例如,一种相关技术中,设置定子齿具有不等齿宽,即使定子的一部分定子齿宽度较大,一部分定子齿宽度较小。

然而,定子齿具有不等齿宽时,会造成各相邻定子齿之间的齿槽面积大小不一,面积较小的齿槽具有绕组的导线嵌入困难的问题,而面积较大的齿槽具有绕组的铜线难以嵌满,进而导致齿槽面积被浪费,功率密度降低的问题;并且,宽度较小的定子齿容易出现磁饱和状态,导致电机的峰值转矩降低。



技术实现要素:

本申请旨在提供一种新的定子及使用该定子的电机,可以提升绕组产生的磁动势的正弦性,削弱谐波电磁力,进而提升电机的电磁性能。

本申请第一方面提供一种定子,包括定子磁芯、以及缠绕于所述定子磁芯上的定子绕组,所述定子磁芯包括:

环形的定子磁轭;以及

自所述定子磁轭沿径向延伸的多个定子齿,所述多个定子齿沿所述定子磁轭的周向均匀间隔分布,相邻定子齿之间形成用于容纳所述定子绕组的导线的线槽;

其中,所述多个定子齿至少包括具有第一长度的第一类定子齿和具有第二长度的第二类定子齿,所述第二长度大于所述第一长度;

所述第一类定子齿和第二类定子齿按照预定规律沿所述周向交替设置。

在一种实施方式中,所述定子磁芯具有m*n个定子齿,所述m*n个定子齿沿所述周向形成m个齿槽组,所述齿槽组至少包括所述第一类定子齿和所述第二类定子齿,所述齿槽组包括n个所述线槽;其中,m大于或等于2。

在一种实施方式中,所述齿槽组具有中心齿,所述中心齿的径向长度小于同一所述齿槽组中各其他定子齿的径向长度,其中,所述中心齿为所述第一类定子齿,所述同一齿槽组中各其他定子齿为所述第二类定子齿;或者,

两个相邻齿槽组的两个相邻线槽之间的定子齿的径向长度小于所述两个相邻齿槽组中各定子齿的径向长度,其中,所述两个相邻线槽之间的定子齿为所述第一类定子齿,所述两个相邻齿槽组中各定子齿为所述第二类定子齿;或者,

所述齿槽组具有中心齿,在所述中心齿两侧与所述中心齿相邻的两个定子齿的径向长度大于同一齿槽组中各其他定子齿的径向长度,其中,在所述中心齿两侧与所述中心齿相邻的两个定子齿为所述第二类定子齿,所述同一齿槽组中各其他定子齿为所述第一类定子齿。

在一种实施方式中,所述齿槽组具有中心齿,且所述中心齿的径向长度小于同一齿槽组中各其他定子齿的径向长度;和/或

两个相邻齿槽组的两个相邻线槽之间的定子齿的径向长度小于所述两个相邻齿槽组中各定子齿的径向长度;和/或

所述齿槽组具有中心齿,在所述中心齿两侧与所述中心齿相邻的两个定子齿的径向长度大于同一齿槽组中各其他定子齿的径向长度。

在一种实施方式中,所述多个定子齿还包括具有第三长度的第三类定子齿,所述第三长度大于所述第二长度;

所述第一类定子齿、第二类定子齿和第三类定子齿按照预定规律沿所述周向交替设置。

在一种实施方式中,所述齿槽组具有中心齿,且所述齿槽组还包括具有第三长度的第三类定子齿,所述第三长度大于所述第二长度;

所述齿槽组中在所述中心齿两侧与所述中心齿相邻的两个定子齿为所述第三类定子齿;

所述齿槽组的中心齿和/或两个相邻齿槽组的两个相邻线槽之间的定子齿为所述第一类定子齿;

所述定子磁芯的其他定子齿为所述第二类定子齿。

在一种实施方式中,所述定子绕组跨p个定子齿,使得该定子绕组跨设于两个所述齿槽组;其中p大于或等于n。

在一种实施方式中,对于所述定子绕组,用于形成其进线槽的两个相邻定子齿和用于形成其出线槽的两个相邻定子齿具有相同配置。

在一种实施方式中,两个相邻所述齿槽组其中之一的线槽均为绕组进线槽,其中之另一的线槽均为绕组出线槽。

在一种实施方式中,所述多个定子齿的齿宽相同。

本申请一些实施例中,设置定子磁芯至少具有不同长度的第一类定子齿和第二类定子齿,可以通过第一类定子齿和第二类定子齿的交替分布调整不同定子线组的电磁力,可以提升绕组产生的磁动势的正弦性,削弱谐波电磁力,进而提升电机的电磁性能。

本申请第二方面提供一种电机,包括:

转子;以及

与所述转子磁性耦合的定子,所述定子具有如上所述定子的特征。

所述定子的多个定子齿与所述转子之间形成间距不等的不均匀气隙。

在一种实施方式中,所述不均匀气隙的间距范围为0.2mm~1.5mm。

本申请一些实施例中,通过设置定子磁芯具有不同长度的第一类定子齿和第二类定子齿,从而在定子与转子之间形成不均匀气隙;并且,通过将第一类型定子齿与第二类定子齿按照预定规律沿周向交替设置,使得气隙的不均匀性也具有预定规律。由此,能够改善气隙磁场的正弦性,提升绕组磁动势正弦性,降低谐波磁场削弱电磁力,从而提升电机的电磁性能,进而提升电机nvh(noise、vibration、harshness噪声、振动与声振粗糙度)性能。

应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述,本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显,其中,在本申请示例性实施方式中,相同的参考标号通常代表相同部件。

图1本申请一实施例的电机的结构示意图;

图2是本申请一实施例的定子磁芯的结构示意图;

图3是图1中a处的定子磁芯的结构放大图。

附图标记:

10-电机;100-转子;300-气隙;200-定子磁芯;210-定子磁轭;220-定子齿;201-线槽;221-第一类定子齿;222-第二类定子齿;223-第三类定子齿。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整,并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解,尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本申请范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。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。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

本申请旨在提供一种新的定子及使用该定子的电机,可以提升绕组产生的磁动势的正弦性,削弱谐波电磁力,进而提升电机的电磁性能。

依据本申请一实施例,一种定子,包括定子磁芯、以及缠绕于所述定子磁芯上的定子绕组,所述定子磁芯包括:

环形的定子磁轭;以及,

自定子磁轭沿径向延伸的多个定子齿,多个定子齿沿定子磁轭的周向均匀间隔分布,相邻定子齿之间形成用于容纳定子绕组的导线的线槽;

其中,多个定子齿至少包括具有第一长度的第一类定子齿和具有第二长度的第二类定子齿,第二长度大于第一长度;

第一类定子齿和第二类定子齿按照预定规律沿周向交替设置。

可以理解的,第一长度与第二长度为定子齿的径向延伸方向的尺寸。

可以理解的,第一类定子齿和第二类定子齿按照预定规律沿周向交替设置包括但不限于仅有第一类定子齿与第二类定子齿的情形。

本申请实施例中,设置定子磁芯至少具有不同长度的第一类定子齿和第二类定子齿,可以通过第一类定子齿和第二类定子齿的交替分布调整不同定子线组的电磁力,可以提升绕组产生的磁动势的正弦性,削弱谐波电磁力,进而提升电机的电磁性能。

依据本申请另一实施例,一种电机包括:

转子;以及

与转子磁性耦合的定子,定子具有前面实施例中所述定子的特征;

定子的多个定子齿与转子之间形成间距不等的不均匀气隙。

本申请实施例中,通过设置定子磁芯具有不同长度的第一类定子齿和第二类定子齿,从而在定子与转子之间形成不均匀气隙;并且,通过将第一类型定子齿与第二类定子齿按照预定规律沿周向交替设置,使得气隙的不均匀性也具有预定规律。由此,能够改善气隙磁场的正弦性,提升绕组磁动势正弦性,削弱谐波电磁力,从而提升电机的电磁性能,进而提升电机nvh性能。

以下结合附图详细描述本申请一些实施例的技术方案。

图1是本申请一实施例的电机的结构示意图;图2是本申请一实施例的定子磁芯的结构示意图;图3是图1中a处的定子磁芯结构放大图。

请一并参阅图1-图3,本实施例提供的电机10,包括转子100、以及与转子100磁性耦合的定子,定子包括定子磁芯200、以及缠绕于定子磁芯200上的定子绕组。

一些实施例中,电机为48槽4极单层绕组的异步电机。可以理解的,本申请的方案也可用于其他合适槽极配合的电机,或者也可用于其他合适绕组形式的电机,且并不局限于异步电机。

定子磁芯200包括环形的定子磁轭210、以及自定子磁轭210沿径向延伸的多个定子齿220,多个定子齿220沿定子磁轭210的周向均匀间隔分布,相邻定子齿220之间形成用于容纳定子绕组的导线的线槽201。

一些实施例中定子磁轭210为圆环形,但本申请不限于此,例如定子磁轭也可以是大致为方形环或大致为圆环形。多个定子齿220自定子磁轭210沿径向内向延伸出;多个定子齿220至少包括具有第一长度的第一类定子齿和具有第二长度的第二类定子齿,第二长度大于第一长度;第一类定子齿和第二类定子齿按照预定规律沿周向交替设置。

本实施例中,由于多个定子齿的齿长不完全相等,多个定子齿与转子100之间形成间距不等的不均匀气隙300。一些实施例中,不均匀气隙300的间距范围为0.2mm~1.5mm。更具体地,不均匀气隙300的间距范围可以为0.2mm~1.0mm、0.4mm~1.3mm或0.6mm~1.5mm。

一些实施例中,定子磁芯200具有m*n个定子齿220,m*n个定子齿220沿周向形成m个齿槽组,齿槽组包括n个线槽201;其中,m大于或等于2。

进一步的,一些实施例中,定子绕组跨p个定子齿,其中,p大于或等于n,从而使得该定子绕组跨设于两个齿槽组。

一些实施例中,对于定子绕组,用于形成其进线槽的两个相邻定子齿和用于形成其出线槽的两个相邻定子齿具有相同配置。例如,形成其进线槽的两个相邻定子齿和用于形成其出线槽的两个相邻定子齿均为同一类定子齿,或者,形成其进线槽的两个相邻定子齿分别为第一类定子齿和第二类定子齿,形成其出线槽的两个相邻定子齿也分别为第一类定子齿和第二类定子齿。如此配置,可保证定子绕组的进线槽和出线槽具有相同的导线容量,从而可降低或避免线槽面积被浪费。

一并参阅图2,在图2所示的具体实例中,m为12,n为4,即定子磁芯200具有12个齿槽组,即图中所示弧线+u+、-w-等所示,齿槽组包括4个线槽;定子设多相绕组,相绕组包括两个齿槽组,分别为该相绕组的进线槽组和出线槽组,即两个齿槽组其中一个的n个线槽均为绕组进线槽,另一个的n个线槽均为绕组出线槽。例如,图2中,以u相绕组为例,定子绕组跨12个齿,+u+所示的齿槽组为u相绕组的进线槽组,即该齿槽组的4个线槽均为u相绕组的进线槽,-u-所示的齿槽组为u相绕组的出线槽组,即该齿槽组的4个线槽均为u相绕组的出线槽。进一步的,以u相绕组其中一个绕组为例说明定子绕组的形成;例如,该绕组的导线自线槽s1-2进线,在线槽s1-2和线槽s13-14之间绕设多圈后,自槽s13-14出线,其中,s1-2表示齿1、2之间的线槽,s13-14表示齿13、14齿之间的线槽。

更具体的,参阅图2,在该具体实例中,两个相邻齿槽组对应不同相绕组,且两个齿槽组其中一个的4个线槽均为绕组进线槽,另一个的4个线槽均为绕组出线槽。

进一步的,在一些实施例中,齿槽组至少包括长度不同的第一类定子齿221和第二类定子齿222,由此使得第一类定子齿221和第二类定子齿222在各齿槽组中重复出现。以下通过几个具体实施例进行说明。

在一个具体实施例中,齿槽组具有中心齿,中心齿的径向长度小于同一齿槽组中各其他定子齿220的径向长度,各其他定子齿的径向长度相等,即,中心齿为较短的第一类定子齿221,同一齿槽组中各其他定子齿220为较长的第二类定子齿222。通过这样的配置,使得定子在齿槽组的中心齿处与转子之间的气隙变宽。可以理解的,在另一些实施例中,第一类定子齿之外的其他定子齿的长度也可不相等。

以图2中为例,齿3、齿7、齿11、齿15、齿19、齿23、齿27、齿31、齿35、齿39、齿43及齿47是各个齿槽组的中心齿,为第一类定子齿,定子磁芯的其他各齿均为第二类定子齿。

在另一个具体实施例中,两个相邻齿槽组的两个相邻线槽201之间的定子齿220的径向长度小于两个相邻齿槽组中各定子齿220的径向长度,两个相邻齿槽组中各定子齿220的径向长度相等,即两个相邻线槽201之间的定子齿为第一类定子齿221,两个相邻齿槽组中各定子齿220为第二类定子齿222。通过这样的配置,使得定子在两相邻齿槽组处与转子之间的气隙变宽。可以理解的,在另一些实施例中,第一类定子齿之外的其他定子齿的长度也可不相等。

以图2为例,齿1、齿5、齿9、齿13、齿17、齿21、齿25、齿29、齿33、齿37、齿41及齿45是两个相邻齿槽组的两个相邻线槽201之间的定子齿220,为第一类定子齿,定子磁芯的其他各齿均为第二类定子齿。

在另一个具体的实施例中,齿槽组具有中心齿,在中心齿两侧与中心齿相邻的两个定子齿220的径向长度大于同一齿槽组中各其他定子齿220的径向长度,各其他定子齿220的径向长度相等,即,在中心齿两侧与中心齿相邻的两个定子齿220为第二类定子齿221,同一齿槽组中各其他定子齿220为第一类定子齿222。通过这样的配置,使得齿槽组与转子之间的气隙在中心齿处较宽、而在中心齿两侧先变窄复又变宽。可以理解的,在另一些实施例中,第二类定子齿之外的其他定子齿的长度也可不相等。

以图2中为例,齿2、齿4、齿6、齿8、齿10、齿12、齿14、齿16、齿18、齿20、齿22、齿24、齿26、齿28、齿30、齿32、齿34、齿36、齿38、齿40、齿42、齿44、齿46及齿48分别为为第一类定子齿,定子磁芯的其他各齿为第二类定子齿。

可以理解的,上述实施例既可以单独实施,也可以相互组合;例如,可以同时设置齿槽组的中心齿和两个相邻齿槽组的两个相邻线槽201之间的定子齿220为较短的第一类定子齿221,设置定子磁芯的其他各齿为较长的第二类定子齿222。

一些实施例中,参阅图3所示,多个定子齿220还包括具有第三长度的第三类定子齿223,第三长度大于第二长度;即,第一类定定子齿221、第二类定子齿222、第三类定子齿223的长度依次增大。第一类定子齿221、第二类定子齿222和第三类定子齿223可按照预定规律沿周向交替设置。

可以理解的,如将第二类定子齿222称为正常齿,第一类定子齿221也可以称为缩短齿,第三类定子齿223也可以称为增长齿。增长齿相对于正常齿的径向长度更长,正常齿相对于缩短齿的径向长度更长,增长齿相对正常齿与转子100的气隙300间距更小,缩短齿齿相对缩短齿与转子100的气隙300间距更大。如此,通过将第一类定子齿221、第二类定子齿222和第三类定子齿223按照预定规律沿定子磁轭210的周向交替设置。可以理解地,除了设置具有不同径向长度的第一类定子齿221、第二类定子齿222和第三类定子齿223,还可以设置具有其他径向长度的定子齿220。

在一个具体的实施例中,齿槽组具有中心齿,将齿槽组的中心齿配置为缩短齿221,将在中心齿两侧与中心齿相邻的两个定子齿220配置为增长齿223,将两个相邻齿槽组的两个相邻线槽201之间的定子齿220配置为缩短齿221,将定子磁芯的其他定子齿220配置为正常齿222。

通过将第三类定子齿223设置在齿槽组的中心齿相邻的两侧,将齿槽组的中心齿设为第一类定子齿221,齿槽组内的其它定子齿220设为第二类定子齿222,使得气隙300的间距从齿槽组的两侧往中心方向先变大再变小,进而使得定子齿220与转子100间的气隙300间距具有较大的落差变化。为了增加各齿槽组与转子100间的气隙300间距的变化规律,两个相邻齿槽组的两个相邻线槽201之间的定子齿220为第一类定子齿221。

可以理解的,定子磁芯的三类定子齿还可采用其他组合方式。例如,在另一些实施例中,也可仅将齿槽组的中心齿或两个相邻齿槽组的两个相邻线槽201之间的定子齿配置为缩短齿。

一些实施例中,多个定子齿220的齿宽相同。与相关技术中采用不同齿宽相比,多个定子齿220的齿宽相同,多个定子齿220沿定子磁轭210的周向均匀间隔分布,使得相邻定子齿220之间的线槽201宽度相同,定子绕组的导线能够更容易嵌入线槽201内;另一方面,通过配置用于形成其进线槽的两个相邻定子齿和用于形成其出线槽的两个相邻定子齿具有相同配置,可保证定子绕组的进线槽和出线槽具有相同的导线容量,从而可降低或避免线槽201面积被浪费,提高线槽201面积使用率,提升电机的功率密度;并且,由于各定子齿220的齿宽相同,避免了宽度较小的定子齿容易出现磁饱和状态的问题,有效提升电机的峰值转矩。

以上已经描述了本申请的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

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