表贴式电机、表贴式电机转子及定子的制作方法

本实用新型涉及电机设备技术领域，特别涉及一种表贴式电机、表贴式电机转子及定子。

背景技术：

表贴式永磁同步电机具有结构简单及易于矢量控制等优点，因此，在高性能伺服系统以及低速大转矩推进系统中得到了广泛应用。

如图1所示，表贴式电机包括表贴式电机转子及定子01，表贴式电机转子包括转轴04、转子铁心03及设置于转子铁心03外表面的磁钢02。

目前，表贴式永磁同步电机的气隙磁密及反电势含有各类空间谐波，由于表贴式永磁同步电机的定子01上开槽，使得磁路磁导不均匀，气隙磁密、反电势含有各类空间谐波，且谐波占比大，各类谐波相互作用产生低阶力波，加大电机的振动噪声。波形正弦度较差，波形畸变率高，使得电机的振动及噪声较大，影响用户的使用健康，限制了电机的应用推广。

因此，如何降低电机的振动噪音，是本技术领域人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种表贴式电机转子，以降低电机的振动噪音。本实用新型还提供了一种表贴式电机转子及定子。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种表贴式电机转子，所述表贴式电机转子的磁钢具有朝向定子的外侧面，所述外侧面的两侧具有沿其中心线对称设置的切边结构。

优选地，上述表贴式电机转子中，所述外侧面的切边结构为设置于所述外侧面的中间弧面两侧的偏心弧面，所述偏心弧面朝向所述表贴式电机转子的内侧弯曲；

所述偏心弧面与所述中间弧面平滑过渡。

优选地，上述表贴式电机转子中，越靠近所述磁钢的磁极分界线，所述偏心弧面的弧度越大。

优选地，上述表贴式电机转子中，所述偏心弧面的弧度为A/2，所述表贴式电机转子的单个磁极所占角度为F；

0.7≥A/F≥0.25。

优选地，上述表贴式电机转子中，电机的磁极对数为P，所述偏心弧面的弧度为A/2；偏心任意点连线与偏心连接点连线之间的夹角设为θ3，所述偏心任意点连线为所述偏心弧面上任意一点与所述表贴式电机转子圆心的连线，所述偏心连接点连线为W连接点与所述表贴式电机转子圆心的连线，所述W连接点为所述中间弧面与所述偏心弧面的连接点；所述偏心弧面上任意一点与所述表贴式电机转子的圆心之间的距离为偏心径R6；所述偏心径R6 与所述中间弧面的半径R5满足以下关系：其中

优选地，上述表贴式电机转子中，相邻两个所述磁钢(2)之间间隙的角度为C，所述表贴式电机转子的单个磁极所占角度为F；0.2≥C/F≥0.15。

本实用新型还提供了一种定子，所述定子的齿靴具有朝向表贴式电机转子的内侧面，所述内侧面的两侧具有沿其中心线对称设置的切边结构。

优选地，上述表贴式电机转子中，所述内侧面的切边结构为设置于所述内侧面的中间面两侧的曲线切面，所述曲线切面朝向所述定子的内侧弯曲。

优选地，上述表贴式电机转子中，所述曲线切面的弧度为G/2，所述定子的单个齿靴所占角度为H；

0.7≥G/H≥0.4。

优选地，上述表贴式电机转子中，所述定子上的槽数为Q；所述曲线切面的弧度为G/2；曲线任意点连线与曲线连接点连线之间的夹角设为θ2，所述曲线任意点连线为所述曲线切面上任意一点与所述定子圆心的连线；所述曲线连接点连线为T连接点与所述定子圆心的连线，所述T连接点为所述中间面与所述曲线切面的连接点；所述曲线切面上任意一点与所述定子圆心之间的距离为定子切边径R4；所述定子切边径R4与所述定子的内圆半径R3满足以下关系：其中，

本实用新型还提供了一种表贴式电机，包括表贴式电机转子及定子，所述表贴式电机转子为如上述任一项所述的表贴式电机转子；

或，所述定子为如上述任一项所述的定子。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的表贴式电机转子，通过在外侧面的两侧具有沿其中心线对称设置的切边结构，能够改变电机沿定子内圆表面的各个位置的气隙长度，进而改善气隙磁场，使得气隙磁密及反电势波形正弦度提高，降低了谐波占比，进而降低了转矩脉动，有效降低了电机振动噪声。

本实用新型还提供了一种定子，定子的齿靴具有朝向表贴式电机转子的内侧面，内侧面的两侧具有沿其中心线对称设置的切边结构。同样也变了电机沿定子内圆表面的各个位置的气隙长度，与上述技术效果相同。

本实用新型还提供了一种表贴式电机。由于上述表贴式电机具有上述表贴式电机转子或上述定子，由于上述表贴式电机转子及定子具有上述技术效果，具有上述表贴式电机转子或定子的电机的也应具有同样的技术效果，在此不再一一累述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为现有技术中的一种电机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一种表贴式电机的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第一种表贴式电机的定子的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第一种表贴式电机转子的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的第二种表贴式电机的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的第二种表贴式电机转子的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的第二种表贴式电机的定子的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的切向电机与现有技术中的一种切向电机的转矩脉动对比图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种表贴式电机转子，以降低电机的振动噪音。本实用新型还提供了一种定子及表贴式电机。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参考图2-图4所示，本实用新型实施例提供了一种表贴式电机转子，表贴式电机转子的磁钢2具有朝向定子1的外侧面，外侧面的两侧具有沿其中心线对称设置的切边结构。

本实用新型实施例提供的表贴式电机转子，通过在外侧面的两侧具有沿其中心线对称设置的切边结构，能够改变电机沿定子1内圆表面的各个位置的气隙长度，进而改善气隙磁场，使得气隙磁密及反电势波形正弦度提高，降低了谐波占比，进而降低了转矩脉动，有效降低了电机振动噪声。

可以理解的是，切边结构为在现有的实体结构上切除一部分后的边缘结构。表贴式电机转子包括转轴4、转子铁心3及磁钢2。

如图2、图3及图4所示，外侧面的切边结构为设置于外侧面的中间弧面两侧的偏心弧面，偏心弧面朝向表贴式电机转子的内侧弯曲；偏心弧面与中间弧面平滑过渡。在本实施例中，对表贴式电机转子的磁钢2的外表面进行切除，而定子1的结构可以与现有技术中的定子1相同。其中，偏心弧面为圆心与表贴式电机转子的圆心不重合的弧面结构。

当然，也可以将外侧面的切边结构设置为其他结构，如平面等。

优选地，偏心弧面越靠近磁钢2的磁极分界线，偏心弧面的弧度越大。其中，偏心弧面与中间弧面的连接点为W点，偏心弧从W点开始朝向磁极分界线方向沿曲线函数变化,磁钢2的偏心弧沿圆周方向延展。通过上述设置，使得磁路的气隙磁导更均匀。

本实施例中，偏心弧面的弧度为A/2，表贴式电机转子的单个磁极所占角度为F。经过仿真研究发现，偏心弧面弧度与中间弧面弧度的比值对气隙磁密谐波占比影响较大。在磁钢2上设置偏心弧面，改变了磁钢2的磁极形状，使得磁钢2的磁极呈凸极形状，进而使得转子表面不同位置的气隙长度变化。当A/F≥0.25时，磁极两侧的气隙长度增加，降低了磁极两侧的气隙磁导，进而降低了磁极两侧的气隙磁密，降低了磁导变化的突变性，使得磁导的变化更均匀，使气隙磁密的波形接近正弦波，降低了气隙磁密及反电势谐波占比，进而有效降低了振动噪声。但是，当A/F＞0.7时，磁极两侧偏心弧面的弧度过大，导致转子表面大部分位置的气隙长度均增加，转子表面大部分位置的气隙磁导均减小，转子表面的气隙磁密均降低，气隙磁密波形没有改善，波形畸变率仍较高，电机振动噪声仍较大，同时气隙长度过大，漏磁增大，电机的磁链降低，电机的转矩降低，电机效率降低。因此，优选地，0.7≥A/F ≥0.25。

如图4及图8所示，电机的磁极对数为P，偏心弧面的弧度为A/2，；偏心任意点连线与偏心连接点连线之间的夹角设为θ3，偏心任意点连线为偏心弧面上任意一点与表贴式电机转子圆心的连线，偏心连接点连线为W连接点与表贴式电机转子圆心的连线，W连接点为中间弧面与偏心弧面的连接点，可以理解的是，A/2＞θ3＞0°，偏心弧面沿曲线变化的过程中θ3逐渐变大，直至W点变化到磁钢2两侧边缘线上。其中，偏心弧面上任意一点与表贴式电机转子的圆心之间的距离为偏心径R6，即，偏心径R6由W点沿曲线变化的过程中逐渐变小。偏心径R6与中间弧面的半径R5满足以下关系：其中通过上述设置，使得磁钢2 的切边位置(偏心弧面)对应的定子1与转子的气隙长度增大，进而降低了气隙长度的突变性，使得磁路的气隙磁导变化的更均匀，改善了转子表面气隙磁密波形的正弦度，降低了谐波占比，进而降低了转矩脉动，降低了电机振动噪音及谐波损耗，提高了电机效率。

相邻两个磁钢2之间间隙的角度为C，表贴式电机转子的单个磁极所占角度为F。经过研究发现，当C/F≥0.15时，便于磁钢2与磁钢2之间安装紧固件，加强转子整体结构的机械强度；但是，当0.2≥C/F时，极弧系数降低，磁钢2的利用率也随之降低，使得电机输出力矩降低。因此，优选地，0.2≥ C/F≥0.15。

可以理解的是，在定子1与磁钢2均未切边的位置，气隙最小，气隙长度为D，从气隙最小的位置沿转子的磁钢2表面顺时针或逆时针方向移动，气隙长度逐渐变大。

如图5、图6及图7所示，本实用新型实施例还提供了一种定子，定子的齿靴具有朝向表贴式电机转子的内侧面，内侧面的两侧具有沿其中心线对称设置的切边结构。

本实用新型实施例提供的定子，通过在内侧面的两侧具有沿其中心线对称设置的切边结构，能够改变电机沿定子1内圆表面的各个位置的气隙长度，进而改善气隙磁场，使得气隙磁密及反电势波形正弦度提高，降低了谐波占比，进而降低了转矩脉动，有效降低了电机振动噪声。

可以理解的是，切边结构为在现有的实体结构上切除一部分后的边缘结构。

优选地，内侧面的切边结构为设置于内侧面的中间面两侧的曲线切面，曲线切面朝向定子1的内侧弯曲。在本实施例中，对定子1齿靴的内表面进行切除，而转子的结构可以与现有技术中的转子相同。

当然，也可以将内侧面的切边结构设置为其他结构，如平面等。

其中，曲线切面的弧度为G/2，定子1的单个齿靴所占角度为H。如图5 所示，中间面与曲线切面的连接点为T点，定子1齿靴的切削位置(曲线切面)靠近定转子之间气隙的部分。经过仿真研究发现，曲线切面(定子1齿靴的切削位置)所占弧度与单个齿靴所占角度为H比值对气隙磁密谐波占比影响较大。当G/H≥0.4时，曲线切面的弧度较大，使电机定子1内表面的气隙长度过渡的更均匀，提高了磁路气隙磁导的均匀性，改善气隙磁密、反电势波形，降低谐波占比，降低电机振动噪声。但是，当G/H＞0.7后，曲线切面的弧度角过大，磁通过度集中在定子1齿靴的中心线处，使得该处的气隙磁密过高，气隙磁密波形畸变严重，谐波占比增加，电机振动噪声加大。因此，优选地，0.7≥G/H≥0.4。

优选地，定子1上的槽数为Q，曲线切面的弧度为G/2，曲线任意点连线与曲线连接点连线之间的夹角设为θ2，曲线任意点连线为曲线切面上任意一点与定子(1)圆心的连线；曲线连接点连线为T连接点与定子1圆心的连线， T连接点为中间面与曲线切面的连接点。即，G/2＞θ2＞0o，其中，定子1 与转子同心，定子1的切边沿曲线变化的过程中θ2逐渐变大，曲线切面从点T开始沿曲线变化，直至与定子1齿靴的边缘线重合。曲线切面上任意一点与定子1圆心之间的距离为定子1切边径R4。即，定子1切边径R4从T 点沿曲线变化的过程中逐渐变大，定子1切边径R4与定子1的内圆半径(即中间面的半径)R3满足以下关系：其中使得电机的气隙磁导变化的更均匀，提高了气隙磁密波形的正弦度，降低了谐波占比及转矩脉动，也降低了电机的振动噪声及谐波损耗，提高了电机效率。

其中，Q≥4。本实施例中，Q＝12。

可以理解的是，在定子1与磁钢2均未切边的位置，气隙最小，气隙长度为D，从气隙最小的位置沿转子的磁钢2表面顺时针或逆时针方向移动，气隙长度逐渐变大。

本实用新型实施例还提供了一种表贴式电机，表贴式电机包括表贴式电机转子及定子1。其中，表贴式电机转子为如上述任一种表贴式电机转子；或，定子1为如上述任一种定子。本实用新型实施例提供的表贴式电机具有与上述表贴式电机转子及定子相同的技术效果，在此不再一一累述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。