定子冲片、电机定子及应用该电机定子的电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种定子冲片、电机定子及应用该电机定子的电机。所述定子(2)包括：多个中心对称成辐射状排列的定子齿(21)，在相邻的两个定子齿(21)之间形成的定子槽(22)，其中，所述定子齿(21)的主体具有非平行结构，离所述定子(2)的轭部越近，齿宽越大。根据本实用新型实施例的定子结构可以将电机的性能发挥出来，在低速洗涤效率、高速脱水效率都能达到较高水平，并且使得电机有足够大的输出转矩，充分满足洗衣机的工作要求。
【专利说明】
定子冲片、电机定子及应用该电机定子的电机
技术领域
[0001]本实用新型涉及电机，具体而言，涉及一种定子冲片、电机定子及应用该电机定子的电机。
【背景技术】
[0002]对于目前市场上的滚筒洗衣机产品，决定其驱动电机性能优劣的主要在于在洗衣机洗涤和脱水两个工作过程中的电机所能够发挥的效率。而随着洗衣机品质的提升，洗衣机脱水时对电机转速的要求越来越高，这是因为转速越高脱水效果越好，但电机能耗也随之越大。因而现有的电机脱水转速一般在16000转/分以下，只有部分高端电机可以兼具低速和高速的效率，但这种电机的制造加工工艺相对比较复杂。
【实用新型内容】
[0003]根据本实用新型的一方面，提供了一种电机定子，其包括:多个中心对称成辐射状排列的定子齿，在相邻的两个定子齿之间形成的定子槽，其中，定子齿的主体具有非平行结构，离定子的轭部越近，齿宽越大。
[0004]根据本实用新型实施例的电机定子，可选地，定子齿主体非平行两边的直线延长线夹角为大于0°但不大于10°。
[0005]根据本实用新型实施例的电机定子，可选地，定子齿主体的一边与该齿对称轴之间的夹角为3°。
[0006]根据本实用新型实施例的电机定子，可选地，定子齿远离定子轭部的端部为直线形。
[0007]根据本实用新型实施例的电机定子，可选地，定子齿远离定子轭部的端部具有长度大于该定子齿主体最大宽度的端面。
[0008]根据本实用新型实施例的电机定子，可选地，定子槽底部呈倾斜的斜肩形。
[0009]根据本实用新型实施例的电机定子，可选地，在定子的边缘形成有凹槽，并在该凹槽内设置有凸点。
[0010]根据本实用新型实施例的电机定子，可选地，在定子的四个边缘均形成有凹槽。
[0011]根据本实用新型的另一方面，提供了一种电机，其包括前述的电机定子。
[0012]根据本实用新型的又一方面，提供了一种电机，其包括前述的电机定子，以及转子，该转子嵌入定子中部的圆形空腔，电机转子具有圆形的外周，且均匀分布有多个沿半径方向成辐射状的磁钢槽;每个磁钢槽的一端临近于转子的旋转轴，并且在该磁钢槽靠近转子外周的另一端形成燕尾槽;燕尾槽与磁钢槽相连通，燕尾槽包括:燕尾槽槽体和燕尾槽端部，其中，燕尾槽槽体的宽度小于磁钢槽的宽度，燕尾槽端部具有接近于转子的外周的圆弧部分。
[0013]根据本实用新型实施例的电机，可选地，定子齿与转子的外周配合形成的最小气隙为0.4?0.6mm。
[0014]根据本实用新型实施例的电机，可选地，转子具有8极，定子具有12槽，或者，转子具有6极，定子具有9槽。
[0015]根据本实用新型实施例的电机，可选地，转子的每个磁钢槽嵌入了单块条形磁钢，且相邻磁钢面具有相同的极性。
[0016]根据本实用新型实施例的电机，可选地，嵌入转子的磁钢槽的磁钢的材质为铁氧体，转子和定子的材质是型号为DW470的硅钢片。
[0017]根据本实用新型实施例的电机，可选地，该电机是洗衣机驱动电机。
[0018]根据本实用新型的又一方面，提供了一种定子冲片，其包括:多个中心对称成辐射状排列的定子齿结构，在相邻的两个定子齿结构之间形成的定子槽结构，其中，定子齿结构的主体具有非平行结构，越远离定子冲片的中部，宽度越大。
[0019]根据本实用新型实施例的定子冲片，可选地，定子齿结构接近定子冲片中部的端部为直线形。
[0020]根据本实用新型实施例的定子冲片，可选地，定子齿结构接近定子冲片中部的端部具有长度大于该定子齿结构主体最大宽度的端面。
[0021]根据本实用新型实施例的定子冲片，可选地，定子槽结构的底部呈倾斜的斜肩形。
[0022]根据本实用新型实施例的定子冲片，可选地，在定子冲片的边缘形成有凹槽，并在该凹槽内设置有凸点。
[0023]根据本实用新型实施例的定子结构可以将电机的性能发挥出来，在低速洗涤效率、高速脱水效率都能达到较高水平，并且使得电机有足够大的输出转矩，充分满足洗衣机的工作要求;并且，根据本实用新型实施例的转子结构和定子结构相互配合，可以进一步提升电机性能，减小高速时的振动和噪音及运行的平稳性，提高洗衣机品质，还可以根据实际使用情况，调整绕组参数，满足洗衣机电机的不同高低速性能要求。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。
[0025]图1示意性地示出了根据本实用新型实施例的电机转子的结构，图1A和图1B是图1的局部放大视图；图1C示意性地示出了在图1所示的电机转子结构中装入磁钢后的结构；
[0026]图2示意性地示出了根据本实用新型实施例的电机定子的结构，图2A和图2B是图2的局部放大视图；
[0027]图3是图1所示的电机转子结构与图2所示的电机定子结构相互配合的示意图，图3A是图3的局部放大视图，图3B是磁钢装入图3所示结构后的示意图；
[0028]图4A是图2所示的电机定子的立体视图，图4B是图1所示转子与图2所示定子相互配合的立体视图，图4C也是图2所示的电机定子的立体视图。
[0029]附图标记
[0030]I 转子
[0031]11燕尾槽
[0032]111燕尾槽端部
[0033]112燕尾槽槽体
[0034]12条形槽
[0035]13，13A，13B 凸台
[0036]2 定子
[0037]21定子齿
[0038]211定子齿端部
[0039]22定子槽
[0040]23 凸点
【具体实施方式】
[0041]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
[0042]除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
[0043]根据本实用新型的实施例，公开了一种适用于洗衣机滚筒驱动的永磁同步电机，具体而言，该电机包括:内置切向磁路结构的电机转子和与其配合的定子结构，该电机转子结构以及转子与定子配合的结果可以将电机的性能发挥出来，使得低速洗涤效率和高速脱水效率都能保持较高的水平，减少损耗，提高洗衣机品质。
[0044]图1示意性地示出了根据本实用新型实施例的电机转子的结构，图1A和图1B是图1的局部放大视图，图1C示意性地示出了在图1所示的电机转子结构中装入磁钢后的局部结构。
[0045]图1是未嵌入磁钢的转子结构的正视图。具体而言，如图1所示的电机转子结构在整体上呈圆形，也就是说具有圆形的外周；在该圆形结构均匀分布有八个沿半径方向成辐射状的条形槽12，用于放置磁钢，例如，该磁钢可以是形状与条形槽12的形状相匹配的单块条形磁钢，对于多个条形槽12相邻磁钢的面具有相同的极性，从而形成电机主磁场的闭合回路，这种相邻磁钢面具有相同极性的磁钢分布可以增强磁场，从而可适用于更大的电流，提高电机扩速范围，还不易退磁;每个条形槽12的一端临近于转子I的旋转轴，并且在条形槽12靠近转子I表面的另一端形成燕尾槽11;燕尾槽11主要用于隔磁及固定磁钢，同时可以影响气隙磁通量大小。此外，从另一个角度，条形槽12的形状也是与磁钢形状相匹配的，因此对于其它形状的磁钢，也可以采用矩形之外其它形状的磁钢槽。
[0046]图1A是图1的局部放大视图，示出了一个燕尾槽结构11。如图1A所示，燕尾槽11形成于条形槽12靠近转子表面的一端，也就是离定子较近的一端。燕尾槽11与条形槽12相连通。燕尾槽11包括燕尾槽槽体112和燕尾槽端部111。如图1A所示，燕尾槽槽体112的宽度小于条形槽12的宽度，于是条形槽12靠近转子表面的一端的开口的宽度小于条形槽12主体的宽度，从而可以固定嵌入到条形槽12内部的磁钢。
[0047]图1A中所示的燕尾槽槽体112的形状为矩形，即两侧边垂直于条形槽12的连接边，可选地，燕尾槽槽体112也可以具有其它形状，只要该槽体112的最小槽内宽度小于条形槽12主体的槽内宽度，也即使得所述连通燕尾槽11与条形槽12的开口的宽度小于磁钢的宽度，就可以对条形槽12内的磁钢起到固定作用。
[0048]燕尾槽端部111具有圆弧部分，该圆弧部分接近于转子I的圆形外表面。由于条形槽12和燕尾槽11的中心对称分布，使得每个燕尾槽端部111的各自的圆弧部分关于转子I的外表面有相等的距离。燕尾槽端部111的圆弧部分与转子I外表面之间的空隙为磁通提供了路径，使得条形槽12内的磁钢所发出的磁力线形成回路;理论上，该空隙越窄，长度越长，越容易使得磁路饱和，从而减小磁通漏磁。在图1A中，Hl表示从燕尾槽端部111的圆弧部分与转子外表面之间的间隙，该间隙可以是燕尾槽端部111的圆弧部分与转子外表面之间的最小垂直距离，如果圆弧部分与转子外表面形成同心圆，那么圆弧部分任意点到转子外表面的垂直距离是相同的。在保证转子边缘支撑强度的情况下，从减少漏磁的角度考虑，燕尾槽与转子外表面的间隙越小越好。例如，燕尾槽与转子表面的间隙可以是0.4-0.6mm，优选取0.5mm。另外，如前所述，燕尾槽11与转子表面的空隙越长，越能够减小磁通漏磁，因此，可以考虑将燕尾槽11端部的圆弧部分的长度尽量加长，但圆弧部分的宽度不宜超过条形槽12的宽度。这是因为，一方面，如果宽度过长，会降低转子外周边缘的连接支撑强度，同时制造成本也会增加;另一方面，若圆弧部分的宽度继续加长，对于隔磁效果也不会有明显的提升。
[0049]从减少漏磁的角度，燕尾槽11的高度也不能太大，因为燕尾槽端部111的圆弧部分的周边会形成磁路的边缘效应，总体来讲会使得磁钢的利用率降低，使得进入定子齿的磁通减小。在图1A中，H2表示燕尾槽11的高度与燕尾槽11的圆弧部分与转子外表面的间隙Hl之和。因为对于燕尾槽11整体的高度而言，在保持强度的情况下，高度越小越有利于增大磁通，因此可以将包括了端部111和槽体112的燕尾槽11整体的高度设置为不大于3mm。例如，对于图1A所示的结构，如果燕尾槽与转子表面的间隙Hl选定为0.5mm，可以设置H2为2mm，这样对应的燕尾槽高度为1.5mm。
[0050]参照图1和图1B，在条形槽12远离转子外表面的一端形成有凸台13，例如图1B中的13A和13B。由于条形槽12是镂空的，实际上该凸台形成在转子I中心部的圆环形结构的外周部分。如前所述，装入条形槽12的磁钢沿转子径向方向的一端受到燕尾槽11与条形槽12之间的连通开口结构的限位，在此磁钢沿转子径向方向的另一端受到凸台13的限位，从而实现在转子径向方向在条形槽12内对于磁钢的固定；同时条形槽12的平行于转子径向方向的两侧内壁用来实现在垂直于转子径向的方向上对磁钢的固定。
[0051]凸台13除了起到对磁钢的限位作用，还可以用于减少漏磁，提高磁钢利用率。这是因为，如果不设置凸台，磁钢就会直接与转子中部的圆环接触，则磁钢的磁通就会沿着圆环形成回路，因为磁通总是向磁阻小的方向移动，导致进入定子齿的磁通急剧减小。由于凸台13尺寸小，且与磁钢中心轴位置相抵接触，因而基本上不会发生漏磁。如果装入转子条形槽12的磁钢是整块的，那么用于固定磁钢的凸台13可以不必贯穿于条形槽12。
[0052]图1是电机转子的俯视图，可以看到旋转轴孔、条形槽、燕尾槽等贯通结构。可选地，电机转子由具有相同的如图1所示的外形和结构的多个片层叠加形成。叠加后形成的条形槽、燕尾槽的深度与磁钢的插入高度相匹配。如前所述，如果凸台13不贯穿于条形槽12，那么对于多个片层叠加形成的转子而言，不必每个片层都具有凸台13。
[0053]在保证凸台13对于磁钢的支撑强度的情况下，可以设计成矩形、三角形、半圆形等多种形状。如图1B中，凸台13A为半圆形，凸台13B为矩形。对比图1可知，图1所示的转子结构中，除了一个凸台为半圆形之外，其它的凸台均为矩形。该凸台采用与其它凸台不同的形状，是为了识别转子方向。具体而言，在进行转子冲片的叠装时可以保证碟片方向的一致性。也就是说，由于冲片加工存在误差，因此冲片在结构上可能存在细微的不对称性，对于相同模具和冲压设备制成的多个冲片，在叠装时使得各冲片与加工时形成的方向一致，可以防止加工误差的放大。此外，如果发现冲片有问题，也可以找出加工模具上哪个位置存在问题。
[0054]图2示意性地示出了根据本实用新型实施例的电机定子的结构，图2A和图2B是图2的局部放大视图。图2是根据本实用新型实施例的定子结构的正视图，在该图中示出了未缠绕绕组的定子铁芯结构。具体而言，如图2所示，定子结构包括多个中心对称排列的定子齿21，在相邻的两个定子齿21之间形成一个定子槽22，因而定子齿21和定子槽22交错排列。
[0055]进一步如图2和图2A所示，定子齿21的主体具有非平行结构，也就是说，齿主体的两边成一定的角度，并且离定子轭部越近，齿宽相对越大，这种结构一方面可以防止在负载情况下磁密局部过饱和，提高电机输出转矩，另一方面可以增加定子槽的面积，满足匝数和线径的需要。优选地，齿主体非平行两边的直线延长线夹角为大于0°但不大于10°。由于定子齿轴对称，因此，齿主体的一边与齿对称轴之间的夹角不大于5°。更优选地，如图2和图2A所示，采用3°。
[0056]另一方面，如图2和图2A所示，定子齿端部具有长度大于定子齿主体部分最大宽度的端面，这样可以使得该端面与转子I的外圆周相配合，形成较长的间隙结构，可增加气隙磁密，提高电机性能。可选地，定子齿端部与转子外周配合形成的最小气隙为0.4?0.6mm,例如，为0.5mm。
[0057]此外，可选地，定子齿端部可以为直线形，这样使得定子齿端部211与转子的圆形外周结构相配合形成的气隙不均匀，如图3和图3A所示，从而可以降低谐波含量，减小高速时电机的振动、噪音及转矩脉动，提高电机的可靠性及效率。
[0058]如图2所示，定子槽22底部呈倾斜的斜肩形，这种结构有利于机器绕线，提高定子槽利用率。
[0059]由于定子2通常是由多个相同结构的定子冲片叠装铆接形成的(如图4C所示)，为防止因铆接不良冲片脱开，可以将各个定子冲片焊接在一起。于是，在定子结构的边缘形成凹槽，并在凹槽内设置凸点，该凸点用于定子冲片之间的焊接;具体而言，所述凸点作为焊料的起始固着点，所述凹槽用于容纳焊接后留下的焊料，这样既可以使得焊料固着更牢固，又可以不破坏定子的整体外围形状和外观。
[0060]可选地，如图2和图4A所示，在定子冲片的四条边缘均设置凸点23，于是可以在定子的每个侧面均形成一个由多个凸点构成的长凸台结构，从而在定子的四个侧面均实现焊接。
[0061 ]图3是图1所示的电机转子结构与图2所示的电机定子结构相互配合的示意图，图3A是图3的局部放大视图，图3B是磁钢装入图3所示结构后的示意图；图4B是图1所示转子与图2所示定子相互配合的立体视图。如图3所示，转子I嵌入到定子2中部的圆形空腔中，并可以围绕驱动轴在定子2内旋转。根据本实用新型实施例的电机可以同时采用前述的转子结构和定子结构。更具体地，该电机可以采用具有燕尾槽且燕尾槽端部具有圆弧形状的转子结构以及定子齿端部为直线形的定子结构，使得定子齿端部与转子外周之间的气隙不均匀，可以降低谐波含量，减小高速时电机的振动、噪音及转矩脉动，提高电机的可靠性及效率。
[0062]另一方面，根据本实用新型实施例的电机方案，通过转子与定子的极槽数配合来满足功率要求。在图3、图3A、图3B等所示的电机结构中，采用了 8极12槽结构，对于三相电机而言，每极每相槽数为12/8*3 = 0.5，为分数槽，即在每2个极下，每相各有I个绕组，电机绕组为集中式绕组，集中式绕组更有利于机器自动绕线。因此，该电机为极槽比为2/3的分数槽集中绕组。可选地，根据本实用新型的其它实施例，也可以采用其它的极槽比和/或极数和槽数。对于三相电机，为保证电机各相绕组对称，槽数必须是3的倍数，极数肯定为偶数。因而，也可以采用6极9槽的方案，此时的极槽比也为2/3，并且电机尺寸也可以符合小型电机的要求。根据本实用新型的实施例，例如，磁钢材质为铁氧体，转子和定子材质都为硅钢片。该硅钢片的型号例如DW470，可以保证燕尾槽端部与转子外周部之间部分以及转子条形槽凸台的强度。
[0063]根据本实用新型实施例的电机可以是一种具有内置式切向磁路的永磁同步电机，并可以用于洗衣机的滚筒驱动。
[0064]根据本实用新型实施例的转子结构可以发挥电机的性能，使得低速洗涤效率和高速脱水效率都能保持较高的水平，减少损耗，提高洗衣机品质;根据本实用新型实施例的定子结构也可以将电机的性能发挥出来，在低速洗涤效率、高速脱水效率都能达到较高水平，并且使得电机有足够大的输出转矩，充分满足洗衣机的工作要求;并且，根据本实用新型实施例的转子结构和定子结构相互配合，可以进一步提升电机性能，减小高速时的振动和噪音及运行的平稳性，提高洗衣机品质，还可以根据实际使用情况，调整绕组参数，满足洗衣机电机的不同高低速性能要求。
[0065]根据本实用新型实施例的转子结构和定子结构，均可以通过将定制化的冲片单元叠装形成，且对于根据本实用新型实施例的转子冲片和定子冲片加工工艺简单，可靠性高，便于批量生产。
[0066]以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。
【主权项】
1.一种电机定子(2)， 其特征在于， 所述定子(2)包括:多个中心对称成辐射状排列的定子齿(21)，在相邻的两个定子齿(21)之间形成的定子槽(22)， 其中， 所述定子齿(21)的主体具有非平行结构，离所述定子(2)的轭部越近，齿宽越大。2.根据权利要求1所述的电机定子(2)，其特征在于，所述定子齿(21)主体非平行两边的直线延长线夹角为大于0°但不大于10°。3.根据权利要求1或2所述的电机定子(2)，其特征在于，所述定子齿(21)主体的一边与该齿(21)对称轴之间的夹角为3°。4.根据权利要求1所述的电机定子(2)，其特征在于，所述定子齿(21)远离所述定子(2)轭部的端部为直线形。5.根据权利要求1所述的电机定子(2)，其特征在于，所述定子齿(21)远离所述定子(2)轭部的端部具有长度大于该定子齿(21)主体最大宽度的端面。6.根据权利要求1所述的电机定子(2)，其特征在于，所述定子槽(22)底部呈倾斜的斜肩形。7.根据权利要求1所述的电机定子(2)，其特征在于，在所述定子(2)的边缘形成有凹槽，并在该凹槽内设置有凸点。8.根据权利要求1所述的电机定子(2)，其特征在于，在所述定子(2)的四个边缘均形成有所述凹槽。9.一种电机，其特征在于，该电机包括根据权利要求1-8中任一项所述的定子(2)。10.—种电机， 其特征在于， 所述电机包括: 根据权利要求1-8中任一项所述的定子(2)，以及转子(I)，该转子(I)嵌入所述定子(2)中部的圆形空腔， 所述电机转子(I)具有圆形的外周，且均匀分布有多个沿半径方向成辐射状的磁钢槽(12)； 每个所述磁钢槽(12)的一端临近于所述转子(I)的旋转轴，并且在该磁钢槽(12)靠近所述转子(I)外周的另一端形成燕尾槽(11); 所述燕尾槽(11)与所述磁钢槽(12)相连通， 所述燕尾槽(11)包括:燕尾槽槽体(112)和燕尾槽端部(111)， 其中，所述燕尾槽槽体(112)的宽度小于所述磁钢槽(12)的宽度，所述燕尾槽端部(111)具有接近于所述转子(I)的外周的圆弧部分。11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述定子齿(21)与所述转子(I)的外周配合形成的最小气隙为0.4?0.6mm。12.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述转子(I)具有8极，所述定子(2)具有12槽，或者，所述转子(I)具有6极，所述定子(2)具有9槽。13.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述转子(I)的每个所述磁钢槽(12)嵌Λ 了单块条形磁钢，且相邻磁钢面具有相同的极性。14.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，嵌入所述转子(I)的所述磁钢槽(12)的磁钢的材质为铁氧体，所述转子(I)和所述定子(2)的材质是型号为DW470的硅钢片。15.根据权利要求10-14任一项所述的电机，其特征在于，所述电机是洗衣机驱动电机。16.—种定子冲片， 其特征在于， 所述定子冲片包括:多个中心对称成辐射状排列的定子齿结构(21)，在相邻的两个定子齿结构(21)之间形成的定子槽结构(22)， 其中， 所述定子齿结构(21)的主体具有非平行结构，越远离所述定子冲片(2)的中部，宽度越大。17.根据权利要求16所述的定子冲片，其特征在于，所述定子齿结构(21)接近所述定子冲片中部的端部为直线形。18.根据权利要求16所述的定子冲片，其特征在于，所述定子齿结构(21)接近所述定子冲片中部的端部具有长度大于该定子齿结构(21)主体最大宽度的端面。19.根据权利要求16所述的定子冲片，其特征在于，所述定子槽结构(22)的底部呈倾斜的斜肩形。20.根据权利要求16所述的定子冲片，其特征在于，在所述定子冲片的边缘形成有凹槽，并在该凹槽内设置有凸点。
【文档编号】H02K21/16GK205489836SQ201620115129
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月4日
【发明人】闫晶芬, 沈玉明, 邵韦, 黄伟
【申请人】常州雷利电机科技有限公司