无刷电机降噪装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型揭示了一种8极12槽无刷电机降噪装置，其包括电机转子、电机定子和转轴，电机定子包括定子轭部、定子齿部，以及形成于定子齿部间的数个齿槽。定子齿部中心线两侧设有两个增大电机定子与电机转子耦合处磁阻的辅助槽，该辅助槽为具有一定深度的矩形辅助槽或一定半径的半圆形辅助槽，两个辅助槽之间形成一定的夹角。同时，改变电机转子的结构，使电机转子外圆为非同心圆结构。通过改变电机定转子结构，增大定转子耦合处的磁阻，具有降低气隙磁密，减少磁拉力，减少振动和噪音，提高电机工作效率等优点。
【专利说明】
无刷电机降噪装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电机降噪技术领域，尤其是涉及一种无刷电机降噪装置。
【背景技术】
[0002]随着家电工业的发展，永磁无刷电动机愈来愈受到重视，由于其使用了高性能的永磁材料做转子磁极，具有电机体积小、重量轻、效率高等优点。其转矩特性与直流电机一样，具有调节控制方便、调速范围广、动态响应等特点。永磁无刷电机不但能代替一般的直流电动机使用，而且在数控机床、加工中心、智能机器人等要求高精度的应用场合，作为交流伺服电动机得到广泛的应用。永磁无刷电机在较大的转速范围内可以获得较高的效率，更适合家电变频的需要，因此，在空调、冰箱、洗衣机等产品中，逐步由常规的单相异步电动机驱动向永磁无刷电机变频调速发展。近些年来，永磁无刷电机在绕组结构方面，有了显著的改变，从原来常用的三相分布绕组改变为三相集中绕组。
[0003]集中绕组的优点是绕组端部缩短，导线用量减少，绕组线圈电阻降低，铜耗减少，电机效率提高，制造周期缩短。但是集中绕组也带来一定的缺点，主要是电机的绕组因数减小，定子磁动势中谐波含量增加及定子齿、齿槽对磁场分布的影响增大，使电机的脉动转矩增大。齿槽转矩脉动是由于定子齿槽的存在，使得转子磁体与对应的电枢表面的气隙磁导不均匀。当转子旋转时，磁路磁阻发生变化，引起转矩脉动。齿槽转矩脉动与定子电流无关，是电机本身构造所存在的缺陷。当转矩频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩脉动和噪声将被放大，影响电机运转平稳性，振动噪音大。现有的无刷电机定子上的定子齿部，定子齿部端部结构多呈现为凹圆弧面结构，转子磁极端面为圆弧面结构。电机定子与电机转子之间形成径向气隙。现有的无刷直流电机在通电时，转子磁铁的磁力线聚集在转子磁极，与定子绕组产生的磁力线耦合，耦合处的磁通量增大。磁密与磁通量通过的面积有关，在磁通量一定的情况下，面积越小，磁密越大。而磁拉力与磁密的平方成正比，磁密增大，磁拉力越大。定转子相对运动时，定子上两个对称的定子齿部与电机转子上两个相对应的转子磁极会产生很大的磁拉力，也即親合处的磁拉力最大，该磁拉力会使定子外圆产生机械变形，该机械变形会传递给机壳，产生巨大的噪音，同时会降低电机的工作效率。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种无刷电机的降噪装置，通过改变电机定转子的结构，增大电机转子与电机定子親合处的磁阻，降低磁密，减小磁拉力，减少噪声，提高电机的工作效率。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案:包括电机转子和电机定子，所述电机定子包括定子齿部和形成于定子齿部间的数个齿槽，所述定子齿部上设有两个增大电机定子与电机转子耦合处磁阻的辅助槽，所述辅助槽与转轴轴心的连线的夹角为7度至15度。
[0006]优选地，所述辅助槽为矩形辅助槽或半圆形辅助槽。
[0007]优选地，辅助槽对称设于定子齿部中心线两侧。
[0008]优选地，所述定子齿部上与电机转子相对的面为增大电机定子与电机转子间磁阻的平面。
[0009]优选地，所述电机定子还包括定子轭部，所述定子轭部靠近于定子的外圆面，所述齿槽为自定子齿部间的内圆面向内凹设形成。
[0010]优选地，所述电机转子包括转轴及设于转轴上的转子磁极，所述转子磁极具有半径为Rl的外圆弧面，所述电机转子具有半径为R2的外圆面，电机转子的圆心与所述转轴的轴心相同，Rl和R2的关系为:
[0011]0.7R2<Rl<0.9R2o
[0012]优选地，所述电机转子上设有转子磁铁，所述转子磁铁以转轴为中心，中心对称的分布在所述电机转子上，所述转子磁铁中心线过所述转轴的轴心。
[0013]优选地，所述转子磁极的圆心位于转轴的外圆周面上。
[0014]优选地，所述转子磁极在径向方向上的厚度以所述转子磁铁中心线上为最大值，并向两侧逐渐减小。
[0015]优选地，所述两个相邻的转子磁极的外圆弧面之间形成有增大磁阻的凹弧槽。
[0016]当电机转子在电机定子内高速旋转时，定子上两个对称的定子齿部与电机转子上两个相对应的转子磁极耦合处磁通量最大，磁密高，因为磁拉力与磁密的平方成正比，因此，相对称的两个定子齿部会受到很大的向内的磁拉力。其余的定子齿部受到较小的向内的磁拉力，电机定子在这样不平衡拉力下产生椭圆形的形变，该形变会使电机产生很大的振动和噪音。
[0017]定子齿部与转子磁极耦合时磁通大，磁密高，因而通过增大磁阻，降低磁密，就可以降低对称的定子齿部向内的磁拉力，在定子齿部设置两个或多个具有一定深度的矩形辅助槽或者半圆形辅助槽。通过添加辅助槽，有效的增大耦合处的磁阻，降低耦合处的磁密，进一步的减小齿槽矩形波动，减小磁拉力，减小定子的变形，最终减小振动和噪音。
[0018]本实用新型的有益效果是:
[0019]通过改变电机定转子的结构，在定子齿部中部设置两个或多个具有一定深度的矩形辅助槽或半圆形辅助槽;改变电机转子的结构，使其外圆面为非同心圆结构，从而增大了电机定子与转子耦合处磁阻，降低磁密，降低径向磁拉力，减少噪音，提高电机的工作效率。同时，电机定转子结构简单，易于制造，节省成本。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的定转子剖视示意图；
[0021 ]图2是本实用新型的设置辅助槽的电机定子结构示意图；
[0022]图3是本实用新型的电机转子剖视示意图；
[0023]图4是本实用新型的实施例不意图；
[0024]图5是本实用新型的实施例感应电动势和转矩波动对比图。
[0025]附图标记:1、电机定子，11、定子轭部，12、定子齿部，121、定子齿部一，122、定子齿部二，123、定子齿部三，124、定子齿部四，125、定子齿部五，126、定子齿部六，127、定子齿部七，128、定子齿部八，129、定子齿部九，1210、定子齿部十，1211、定子齿部^^一，1212、定子齿部十二，13、齿槽，14、辅助槽，2、电机转子，21、转子磁极，211、转子磁极一，212、转子磁极二，213、转子磁极三，214、转子磁极四，215、转子磁极五，216、转子磁极六，217、转子磁极七，218、转子磁极八，22、转子磁铁，23、转子轭部，24、凹弧槽，3、转轴。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0027]结合图1所示，本实用新型所揭示的一种可以广泛应用于电动自行车、割草机、汽车空调压缩机的一个内嵌式8极12槽无刷电机的降噪装置，其包括电机定子1、电机转子2，其中，电机定子I包括定子轭部U、定子齿部12以及形成于定子齿部间的齿槽13，所述定子轭部11靠近电机定子I的外圆面，所述齿槽13为自定子齿部12间的内圆面向内凹设形成；电机转子2包括转轴3以及设于转轴上的转子磁极21，还包括设于电机转子上的转子磁铁22。
[0028]如图2所示，为集中式绕组、8极12槽的三相电机的电机定子I，所述电机定子I包括环状背部和从该环状背部的内壁向内延伸出的12个定子齿部12，12个定子齿部12均匀分布于电机定子I的圆周方向上。两个相邻的定子齿部12之间形成齿槽13，电机定子I与电机转子2之间形成有径向气隙。为了增大电机定子I与电机转子2耦合处的磁阻，降低磁密，减小磁拉力，在定子齿部12磁密高处设置辅助槽14来增大磁阻，降低磁密。通过在电机定子齿部12设置数个增大磁阻的矩形辅助槽或者半圆形辅助槽，优选为设有两个矩形辅助槽的电机定子结构。无刷电机的齿槽转矩的波动由定子齿部12和转子磁极21的磁场相互作用决定，而气隙磁密对齿槽转矩的波动影响很大。本实施例中的电机定子齿部12是平面结构，与凹弧面相比，电机定子齿部12与转子磁极21间的径向气隙增大，径向气隙增大导致径向磁密减小，齿槽转矩波动相应的减小。由于经过气隙的磁场主要通过定子齿部12的平面，同时部分深入辅助槽14内，辅助槽14的槽深度及辅助槽14的个数、形状以及辅助槽14的角度对齿槽转矩的影响很大。通过在每个定子齿部12增加两个矩形辅助槽或半圆形辅助槽，同时对矩形辅助槽的槽深度进一步的限定，槽深度为0.2毫米至2毫米之间，半圆形辅助槽的半径为0.2毫米至1.5毫米。两个辅助槽14之间的夹角对齿槽转矩波动同样影响很大，更优地，将两个辅助槽之间的夹角设置在7度至15度之间。通过改变电机定子齿部12的结构，来减小气隙磁密，有效的降低齿槽转矩波动，减小磁拉力，降低振动，降低噪音。
[0029]如图3所示，与电机定子相对的电机转子2，其外圆面是半径为R2的圆弧面，电机转子2上设有8个磁钢槽，所述转子磁铁22均勾分布在磁钢槽内，形成按照N-S均勾分布的转子磁极21。转子磁铁22以转轴3为中心，对称的分布在电机转子2上。所述转子磁极21在径向方向上的厚度以所述转子磁铁22中心线上为最大值，并向两侧逐渐减小。两个相邻的转子磁极21之间形成有增大磁阻的凹弧槽24。电机转子2的转子磁极21的外侧面为半径Rl的圆弧面，更优地，所述圆弧面的圆心在转轴3外圆面上。电机转子磁极21的外侧面半径尺寸Rl优选为大于0.7R2小于0.9R2。
[0030]如图4所示，当电机转子2转到如图所示的角度时，通过定子齿部一121和定子齿部七127、定子齿部四124和定子齿部十1210的磁通量最大，通过其余定子齿部的磁通量较小，定子齿部一 121和定子齿部七127、定子齿部四24和定子齿部十1210处的磁密最高，其余定子齿部的磁密较小，因为磁拉力与磁密的平方成正比，定子齿部一 121和定子齿部七127、定子齿部四124和定子齿部十1210受到很大的向内的磁拉力，其余定子齿部受到较小的向内的磁拉力，电机定子I在这样不平衡拉力下产生椭圆形的形变，该形变会使电机产生很大的振动和噪音。
[0031]定子齿部一 121和转子磁极一 211耦合处、定子齿部四124和转子磁极三213耦合处、定子齿部七127和转子磁极五215处、定子齿部十1210和转子磁极七217处磁密最大，降低此处的磁密就可以降低定子齿部一 121、定子齿部四124、定子齿部七127和定子齿部十1210向内的磁拉力，在定子齿部一 121、定子齿部四124、定子齿部七127和定子齿部十1210中心线两侧各设置一定深度、一定角度的两个辅助槽14，增大磁阻，减小磁密，进一步的减小齿槽矩形波动，减小磁拉力，减小定子的变形，最终减小振动和噪音。
[0032]如图5所示，在没有对电机定转子结构做出改变之前，齿槽转矩波动很大。然而，通过在电机定子的定子齿部添加一定角度和深度的辅助槽，同时，改变电机转子结构，使其外圆面为非同心圆结构，有效的增大电机定转子耦合处磁阻，减小了气隙的磁密，齿槽转矩波动相应减小了，降低了电机高速旋转时的振动和噪音。
[0033]本实用新型通过改变电机定子的定子齿部结构，改变电机转子结构，增大了电机定转子耦合处磁阻，有效的降低了磁密，减小了磁拉力，减小了定子的变形，减小振动和噪音，提高电机工作效率。
[0034]本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种无刷电机降噪装置，其特征在于，包括电机转子和电机定子，所述电机定子包括定子齿部和形成于定子齿部间的数个齿槽，所述定子齿部上设有两个增大电机定子与电机转子耦合处磁阻的辅助槽，所述辅助槽与转轴轴心的连线的夹角为7度至15度。2.根据权利要求1所述的无刷电机降噪装置，其特征在于，所述辅助槽为矩形辅助槽或半圆形辅助槽。3.根据权利要求1所述的无刷电机降噪装置，其特征在于，所述辅助槽对称设于定子齿部中心线两侧。4.根据权利要求1所述的无刷电机降噪装置，其特征在于，所述定子齿部上与电机转子相对的面为增大电机定子与电机转子间磁阻的平面。5.根据权利要求1所述的无刷电机降噪装置，其特征在于，所述电机定子还包括定子轭部，所述定子轭部靠近于定子的外圆面，所述齿槽为自定子齿部间的内圆面向内凹设形成。6.根据权利要求1所述的无刷电机降噪装置，其特征在于，所述电机转子包括转轴及设于转轴上的转子磁极，所述转子磁极具有半径为Rl的外圆弧面，所述电机转子具有半径为R2的外圆面，电机转子的圆心与所述转轴的轴心相同，Rl和R2的关系为: 0.7R2<R1<0.9R2。7.根据权利要求6所述的无刷电机降噪装置，其特征在于，所述电机转子上设有转子磁铁，所述转子磁铁以转轴为中心，中心对称的分布在所述电机转子上，所述转子磁铁中心线过所述转轴的轴心。8.根据权利要求6所述的无刷电机降噪装置，其特征在于，所述转子磁极的圆心位于转轴的外圆周面上。9.根据权利要求7所述的无刷电机降噪装置，其特征在于，所述转子磁极在径向方向上的厚度以所述转子磁铁中心线上为最大值，并向两侧逐渐减小。10.根据权利要求6或9所述的无刷电机降噪装置，其特征在于，所述两个相邻的转子磁极的外圆弧面之间形成有增大磁阻的凹弧槽。
【文档编号】H02K29/03GK205622461SQ201620416883
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】尹凌飞
【申请人】苏州市润豪电机有限公司