定子冲片、电机定子及电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，尤其是涉及定子冲片、电机定子及电机。


背景技术：

2.在实际应用中，电机的能耗在工业能耗中占有很大比重，因此，开发高效的电机具有重要意义。为了提高电机的效率，现有方法主要对电机的定子冲片进行改进，其中，定子冲片作为电机的重要组成部分，由硅钢片叠加而成。
3.现有的定子冲片主要包括均匀齿宽的定子齿，即冲片本体中，任意两个相邻定子槽之间的定子齿的宽度均相同，但是由于定子绕组的分布导致定子齿的齿部磁密分布并不均匀，如有些齿部的磁密比较饱和，有些齿部的磁密则低于饱和点等，从而降低了电机效率；以及，硅钢片在实际应用中存在涡流效应，如磁密大的地方损耗较大，局部发热也较大，使得局部定子齿的绝缘寿命下降，导致临近的定子绕组温度升高，从而降低了电机性能，不能满足电机的实际需求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供定子冲片、电机定子及电机，以缓解上述问题，提高了电机的效率和性能，具有较好的实用价值。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种定子冲片，包括：呈中空圆柱状的定子冲片本体，以及沿着定子冲片本体内壁设置有一圈定子槽，相邻两个定子槽之间还设置有定子齿；且，定子齿按照定子齿组依次重复布置；其中，定子齿组中多个定子齿的齿宽均不相同，且，每个定子齿的齿宽与绕过该定子齿的定子绕组的磁动势幅值的比值均相等。
6.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述定子齿组中定子齿的总数和每极每相槽数相等。
7.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述定子齿的外形形状分别与相邻的两个定子槽的外形形状相匹配。
8.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，每个定子槽的面积均保持一致。
9.结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述定子槽的一端为圆弧状封口，另一端为开口，开口的两侧均与定子冲片本体内侧的内侧壁连通；其中，圆弧状封口的直径大于开口的直径。
10.结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述定子槽还设置有连接通道；其中，连接通道包括两个侧边，每个侧边分别与圆弧状封口和开口连接。
11.结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述侧边为弧形内凹结构。
12.第二方面，本实用新型实施例还提供一种电机定子，该电机定子由多个第一方面
的定子冲片堆叠组成。
13.结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述电机定子还包括绕制在定子冲片上的定子绕组；其中，定子绕组在定子冲片中每个定子槽的匝数保持一致。
14.第三方面，本实用新型实施例还提供一种电机，该电机配置有上述第二方面的电机定子，以及电机转子；其中，电机转子设置在电机定子内。
15.本实用新型实施例带来了以下有益效果：
16.本实用新型提供了定子冲片、电机定子及电机；定子冲片中定子齿按照定子齿组依次重复布置，其中，定子齿组中多个定子齿的齿宽均不相同，并通过每个定子齿的宽度与绕过该定子齿的定子绕组的磁动势幅值的比值均相等，实现了每个定子齿的磁密幅值保持一致，即均匀化了定子齿的磁密分布，从而提升了电机效率；以及，通过定子齿磁密分布均匀的定子冲片，还避免了定子齿局部发热导致电机性能下降的问题，从而提升了电机的性能，具有较好的实用价值。
17.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
18.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的一种定子冲片的示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的一种定子槽的结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例提供的一种三相绕组的磁势矢量示意图；
23.图4为本实用新型实施例提供的另一种定子冲片的示意图；
24.图5为本实用新型实施例提供的一种路径示意图；
25.图6为本实用新型实施例提供的另一种路径示意图；
26.图7为本实用新型实施例提供的一种定子冲片的示意图。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.针对现有电机效率和性能较低的问题，本实用新型实施例提供了定子冲片、电机定子及电机，提高了电机的效率和性能，具有较好的实用价值。
29.为便于对本实施例进行理解，下面首先对本实用新型实施例提供的一种定子冲片进行详细介绍。
30.本实用新型实施例提供了一种定子冲片，如图1所示，该定子冲片包括呈中空圆柱状的定子冲片本体10，以及沿着定子冲片本体10内壁设置有一圈定子槽11，相邻两个定子槽11之间还设置有定子齿；其中，定子齿按照定子齿组依次重复布置，且，定子齿组中的多个定子齿的齿宽均不相同，例如包含定子齿121和定子齿122组成的定子齿组，并将该定子齿组沿着定子冲片本体10的内壁重复布置，从而定子冲片中定子齿的齿宽沿着定子冲片本体10的内壁呈现周期性的特点，以及，每个定子齿的齿宽与绕过该定子齿的定子绕组的磁动势幅值的比值均相等，从而保证了定子齿的磁密均匀分布。
31.本实用新型提供的定子冲片中，定子齿按照定子齿组依次重复布置，且，定子齿组中多个定子齿的齿宽均不相同，并通过每个定子齿的宽度与绕过该定子齿的定子绕组的磁动势幅值的比值均相等，实现了每个定子齿的磁密幅值保持一致，即均匀化了定子齿的磁密分布，从而提升了电机效率；以及，通过定子齿磁密分布均匀的定子冲片，还避免了定子齿局部发热导致电机性能下降的问题，从而提升了电机的性能，具有较好的实用价值。
32.进一步的，每个定子槽的面积均保持一致。对于每个定子槽，如图2所示，定子槽11的一端为圆弧状封口111，另一端为开口112，开口112的两侧均与定子冲片本体10内侧的内侧壁连通，且，圆弧状封口111的直径大于开口112的直径；此外，定子槽11还设置有连接通道113；该连接通道113包括两个侧边，每个侧边分别与圆弧状封口111和开口112连接，且，侧边为弧形内凹结构；以及，每个定子齿的外形形状还分别与相邻的两个定子槽的外形形状相匹配，即定子齿的两个侧边分别与对应的定子槽的外形相匹配。
33.进一步的，上述定子齿组中定子齿的总数和每极每相槽数相等。具体地，在实际应用中，定子绕组通常为三相绕组，即一般为60
°
相带绕组，如图3所示，总共包括六个相带，每极最大磁动势应该包含三个相带，由于每极每相槽数q不可能为1，在电机工作时，旋转的每极最大磁动势在空间位置上幅值是波动的；由于磁阻一般是保持恒定的，因此，定子冲片中不同位置的定子齿的磁密幅值也是波动的，因此，通过定子齿的总数和每极每相槽数保持相等，且，定子齿组中每个定子齿的宽度与绕过该定子齿的定子绕组的磁动势幅值的比值均相等，从而均匀化了定子齿的磁密分布，进而提升了电机效率。需要说明的是，上述每极每相槽数为整数。
34.为了便于理解，这里举例说明。设置每极每相槽数q为2，如图4所示，设置定子冲片中所有定子槽的槽宽保持一致，均为bs，并设置定子齿的外径为d，定子槽的数量为z1，定子绕组在定子冲片中每个定子槽的匝数为n，定子绕组的电流幅值为i，定子绕组为三相绕组，包括图3中的六个相带。则对于a相电流为i∠0，b相电流为i∠120，c相电流为i∠
‑
120。
35.其中，每极最大磁动势还包括多个路径，每个路径包括3个相带，如图5所示，示出了3个路径，其中，根据上述电流幅值和匝数，可以计算得到各个路径的磁动势，根据如下公式可以计算得到路径1的磁动势：
36.fr1＝n*(2i∠0
‑
2i∠120+2i∠
‑
120)＝4ni∠
‑
60
ꢀꢀꢀ
(1)
37.其中，fr1表示路径1的磁动势，n表示匝数，i表示电流幅值；
38.根据如下公式可以计算得到路径2的磁动势：
39.40.其中，fr2表示路径2的磁动势，n表示匝数，i表示电流幅值；
41.以及，根据如下公式可以计算得到路径3的磁动势：
42.fr3＝n*(
‑
2i∠120+2i∠
‑
120
‑
2i∠0)＝4ni∠
‑
120
ꢀꢀꢀ
(3)
43.其中，fr3表示路径1的磁动势，n表示匝数，i表示电流幅值。
44.根据上述各路的磁动势可知，路径1和路径2的磁动势幅值不一样，路径1和路径3的磁动势幅值一样；由于位置不同，各个路径的相位不同。这里每极每相槽数q为2，因此，定子齿组中定子齿的总数为2，即绕过连续两个定子齿的定子绕组的磁动势不一样，并按照该定子齿组重复设置。
45.这里设置定子齿组中的两个不同的定子齿分别为第一定子齿和第二定子齿，则第一定子齿和第二定子齿的齿宽不同，且，第一定子齿的齿宽与路径1的磁动势幅值的比值，和第二定子齿的齿宽与路径2的磁动势幅值的比值相同，这里比值可以根据实际情况进行设置。
46.此外，根据上述定子槽的槽宽bs、定子齿的外径为d和定子槽的数量为z1，可以计算得到该定子冲片对应的平均齿宽bt＝π*d/z1
‑
bs；因此，定子齿组中的多个定子齿的齿宽之和还满足为平均齿宽的倍数，如设置上述第一定子齿的齿宽为bt1，第二定子齿的齿宽为bt2，则bt1和bt2之和还为平均齿宽bt的倍数(如2倍)等，从而根据该倍数关系以及每个齿宽与对应的绕过该定子齿的定子绕组的磁动势幅值的比值，可以确定每个定子齿的齿宽，如图6所示，对于下一个定子齿组中的第三定子，齿宽bt3等于第一定子的出宽bt1。
47.以及，在相电压和总磁通不变的情况下，分别计算本实用新型实施例提供的定子冲片与常规的均匀齿宽的定子冲片的铁耗比系数，其中，得到的铁耗比系数如下表一所示：
48.表一
[0049][0050]
其中，上述b表示磁密，d和β表示铁耗计算的指数，常规的β一般为1.5～2；d一般为0～0.2，具体可以根据实际情况进行设置，因此，根据上述表格可知，本实用新型实施例的铁耗比系数小于常规的定子冲片的铁耗比系数，从而提高了电机的效率。
[0051]
因此，如图7所示，上述定子冲片中定子槽的槽宽不变，每个定子槽所占圆周角均为θ，定子齿组中第一定子齿的宽度为θ1，第二定子齿的宽度为θ2，且，满足θ1＜θ2，从而通过每个定子齿的宽度与绕过该定子齿的定子绕组的磁动势幅值的比值均相等，实现了每个定子齿的磁密幅值保持一致，即均匀化了定子齿的磁密分布，从而提升了电机效率；以及，通过定子齿磁密分布均匀的定子冲片，还避免了定子齿局部发热导致电机性能下降的问题，同时降低了铁耗比系数，即降低了电机使用中的铁耗，从而提升了电机的性能，具有较好的实用价值。
[0052]
对应于上述定子冲片，本实用新型实施例还提供了一种电机定子，该电机定子由多个上述定子冲片堆叠组成。此外，该电机定子还包括绕制在定子冲片上的定子绕组；其
中，定子绕组在定子冲片中每个定子槽的匝数保持一致。
[0053]
进一步的，本实用新型实施例还提供了一种电机，该电机配置有上述电机定子，以及电机转子；其中，电机转子设置在电机定子内。此外，该电机还配置有其它结构，如轴承和机壳等，本实用新型实施例在此不再详细赘述。
[0054]
本实用新型实施例提供的电机定子和电机，与上述实施例提供的定子冲片具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
[0055]
本实用新型实施例所提供的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本实用新型实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的相对应过程，在此不再赘述。
[0056]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0057]
另外，在本实用新型提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0058]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0059]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
[0060]
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0061]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。