定子和电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地，涉及一种定子和电机。

背景技术

在相关技术中，滚筒洗衣机采用永磁同步电机，为提高电机气隙磁密的正弦性，对永磁转子进行削角处理，形成不均匀气隙。但是，此种处理会使有效磁链减小，导致电机性能下降，同时转子作为电机动力的旋转部件，转子在削角后会在一定程度上增加转矩脉动，影响电机噪音。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种定子，所述定子有效降低了齿槽转矩。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述定子的电机。

根据本发明实施例的定子，包括：定子轭部，所述定子轭部为环形；多个定子齿部，多个所述定子齿部沿所述定子轭部的周向间隔布置，至少一个所述定子齿部的齿顶包括沿所述定子轭部的周向排布的第一切削结构和第二切削结构，所述第一切削结构和所述第二切削结构的面积不同。

根据本发明实施例的定子，通过至少一个定子齿部的齿顶设置第一切削结构和第二切削结构，极大程度地降低了电机的齿槽转矩，使气隙磁密具有良好的正弦性，从而改善振动噪音，提高了电机的启动性能。并且，与定子相配合的转子可以无需进行切削处理，减小转子风阻、降低电机噪音、提高电机性能。

另外，根据本发明上述实施例的定子还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述齿顶包括圆弧段，所述第一切削结构和所述第二切削结构为设于所述圆弧段两端的切削斜面，所述切削斜面相对于所述定子齿部的中线向外且向远离所述中线的方向延伸。

根据本发明的一些实施例，所述第一切削结构和所述第二切削结构分别与所述中线的夹角不等；和/或所述第一切削结构和所述第二切削结构沿所述定子轭部周向的延伸长度不等。

根据本发明的一些实施例，所述切削斜面为平面或弧面。

根据本发明的一些实施例，所述齿顶包括圆弧段，所述第一切削结构和所述第二切削结构为设于所述圆弧段的凹槽。

根据本发明的一些实施例，所述第一切削结构和所述第二切削结构的槽深度不等和/或槽宽度不等。

根据本发明的一些实施例，所述凹槽垂直于所述定子轴线的截面为圆弧形。

根据本发明的一些实施例，所述定子适用于N相电机，所述定子齿部的数量为z，所述定子包括z/2N个第一定子齿组和z/2N个第二定子齿组，所述第一定子齿组和所述第二定子齿组沿所述定子轭部的周向交替排布，其中，所述第一定子齿组包括相邻的N个所述定子齿部，且每个所述定子齿部设有所述第一切削结构和所述第二切削结构；所述第二定子齿组包括相邻的N个所述定子齿部，且多个所述定子齿部均未设所述第一切削结构和所述第二切削结构。

根据本发明实施例的电机包括转子和根据本发明实施例的定子。

根据本发明的一些实施例，所述转子设于所述定子的定子孔内，所述转子的外周面为圆弧面。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的电机的结构示意图；

图2是图1中圈示A处的放大结构示意图；

图3是根据本发明实施例的定子的结构示意图；

图4是根据本发明一个具体实施例的齿槽转矩仿真测试图；

图5是对比例的齿槽转矩仿真测试图。

附图标记：

定子100；转子200；电机1000；定子轭部10；装配安装孔101；骨架安装槽102；定子齿部20；中线201；第一切削结构21；第二切削结构22；圆弧段23；切削斜面24；第一定子齿组31；第二定子齿组32。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

下面参考附图描述根据本发明实施例的定子100和具有其的电机1000。

参照图1-图3所示，根据本发明实施例的电机1000包括转子200和根据本发明实施例的定子100。根据本发明实施例的定子100可以包括：定子轭部10和多个定子齿部20。

具体而言，定子轭部10为环形，多个定子齿部20可以沿定子轭部10的周向间隔布置，例如布置于定子轭部10的内周面或外周面，定子轭部10可以为多个定子齿部20提供支撑，且便于定子100的装配。例如在一些具体实施例中，定子轭部10可以设有骨架安装槽102、装配安装孔101等辅助结构。

其中，多个定子齿部20设于定子轭部10内周面的实施例中，多个定子齿部20的内端配合限定出定子100的定子孔。对应的转子200可以安装于定子孔内，形成内转子电机。定子齿部20的内端形成为定子齿部20的齿顶，齿顶与转子200外周面之间的间隙形成为气隙。多个定子齿部20设于定子轭部10外周面的实施例中，转子200套设于定子100外，形成外转子电机，定子齿部20的外端形成为定子齿部20的齿顶，齿顶与转子200内周面之间的间隙形成为气隙。下面以内转子电机为例，根据以下描述，外转子电机的具体结构和有益效果是可以理解的。

在相关技术中，滚筒洗衣机采用永磁同步电机，为提高电机气隙磁密的正弦性，对永磁转子进行削角处理，形成不均匀气隙。但是，此种处理会使有效磁链减小，导致电机性能下降，同时转子作为电机动力的旋转部件，转子在削角后会在一定程度上增加转矩脉动，影响电机噪音。

而在本发明的实施例中，如图1-图3所示，至少一个定子齿部20的齿顶包括第一切削结构21和第二切削结构22，第一切削结构21和第二切削结构22沿定子轭部10的周向排布，例如在一些实施例中，定子齿部20具有沿定子100径向延伸的中线201，第一切削结构21和第二切削结构22分别位于对应中线201的两侧。

此外，第一切削结构21和第二切削结构22的面积不同，例如第一切削结构21和第二切削结构22所形成削角/开槽的面积不同，从而在定子齿部20的齿顶与转子200之间形成不均匀气隙。

齿槽转矩的计算公式为：

结合以上公式，本申请通过设置第一切削结构21和第二切削结构22，并且第一切削结构21和第二切削结构22的面积不同，可以改变定子齿部20的形状、在定子齿部20上开辅助槽来改变电枢参数能对齿槽转矩起主要作用的Gn的幅值，进而削弱齿槽转矩，使气隙磁密具有良好的正弦性，从而改善振动噪音，提高了电机1000的启动性能。

并且在本发明的一些实施例中，电机1000的定子100设置第一切削结构21和第二切削结构22后，即使无需对转子200进行削角、开槽等处理，也能实现良好的降低齿槽转矩效果。例如在一些具体实施例中，如图1和图2所示，转子200设于定子100的定子孔内，转子200的外周面为圆弧面，保留了转子200的整圆形结构，可以减小电机1000在工作过程中转子200的风阻，降低电机1000噪音，也可以最大限度的利用转子200有效磁链，提高电机1000性能。

根据本发明实施例的定子100，通过至少一个定子齿部20的齿顶设置第一切削结构21和第二切削结构22，极大程度地降低了电机1000的齿槽转矩，使气隙磁密具有良好的正弦性，从而改善振动噪音，提高了电机1000的启动性能。并且，与定子100相配合的转子200可以无需进行切削处理，减小转子200风阻、降低电机1000噪音、提高电机1000性能。

由于根据本发明实施例的定子100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的电机1000，通过至少一个定子齿部20的齿顶设置第一切削结构21和第二切削结构22，极大程度地降低了电机1000的齿槽转矩，使气隙磁密具有良好的正弦性，从而改善振动噪音，提高了电机1000的启动性能。并且，与定子100相配合的转子200可以无需进行切削处理，减小转子200风阻、降低电机1000噪音、提高电机1000性能。

下面结合附图描述根据本发明一些实施例的第一切削结构21和第二切削结构22的具体结构。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，齿顶包括圆弧段23，第一切削结构21为切削斜面24，第二切削结构22也为切削斜面24，两个切削斜面24分别设于圆弧段23的两端，即通过对齿顶两端进行削角处理形成第一切削结构21和第二切削结构22。并且，定子齿部20具有中线201，每个切削斜面24相对于中线201向外且向远离中线201的方向延伸，以使两个切削斜面24的间距向外递增。这里“向外”是指沿定子100的径向向远离定子100中心点的方向。

通过设置切削斜面24，使第一切削结构21各处与转子200外周面的间距不等，第二切削结构22各处与转子200外周面的间距不等，如沿远离中线201的方向间距递增，从而形成不等气隙，达到降低齿槽转矩的效果。第一切削结构21和第二切削结构22的结构简单，易于加工。

此外，在一些实施例中，第一切削结构21和第二切削结构22分别与中线201的夹角不相等。在另一些实施例中，第一切削结构21和第二切削结构22沿定子轭部10周向的延伸长度不相等。在又一些实施例中，第一切削结构21和第二切削结构22分别与中线201的夹角不相等，且沿定子轭部10周向的延伸长度不相等。这都可以使两个切削斜面24的面积不等，从而形成不等气隙，降低齿槽转矩。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，切削斜面24可以为平面，也可以为弧面，切削斜面24结构简单、易于加工。其中，弧面与圆弧段23的圆心不重叠，以使定子齿部20的形状改变，形成不等气隙。并且，对于弧面而言，弧面与中线201的夹角可以理解为，在垂直于定子100轴线的截面上，弧面两端的连线与中线201的夹角。

在本发明的另一些实施例中，齿顶包括圆弧段23，第一切削结构21可以为设于圆弧段23的凹槽，第二切削结构22也可以为设于圆弧段23的凹槽。通过对齿顶进行开槽处理改变定子齿部20的齿顶形状，从而改变气隙。两个凹槽可以分别位于定子齿部20的中线201的两侧，例如在定子100周向上，两个凹槽分别靠近齿顶的两端设置，以提高气隙改善效果。

此外，对于凹槽而言，第一切削结构21和第二切削结构22的面积不等，可以通过使两个凹槽的槽深度不相等；或者两个凹槽的槽宽度不相等，即沿定子轭部10周向的尺寸不相等；或者两个凹槽的槽深度不相等且槽宽度不相等，这都可以提高气隙磁密的正弦性，降低齿槽转矩，都在本发明的保护范围之内。

另外，凹槽的形状可以根据实际情况灵活设置，例如在一些实施例中，凹槽垂直于定子100轴线的截面为圆弧形，一方面凹槽易于加工，改善气隙磁密、降低齿槽转矩的效果好，另一方面可以避免齿顶应力集中而影响定子100的结构可靠性。

需要说明的是，在凹槽截面为圆弧形的实施例中，槽深度指凹槽沿定子100径向尺寸最大位置处的尺寸，槽宽度指凹槽槽口沿定子100周向的尺寸。

根据本发明的一些实施例，如图2和图3所示，定子100适用于N相电机1000，定子齿部20的数量为z，定子100包括z/2N个第一定子齿组31和z/2N个第二定子齿组32，并且第一定子齿组31和第二定子齿组32沿定子轭部10的周向交替排布。其中，第一定子齿组31包括相邻的N个定子齿部20，且第一定子齿组31的每个定子齿部20设有第一切削结构21和第二切削结构22；第二定子齿组32包括相邻的N个定子齿部20，且第二定子齿组32的多个定子齿部20均未设第一切削结构21和第二切削结构22。

换言之，在定子100周向上，按照N个设有切削结构的定子齿部20、N个未设切削结构的定子齿部20、N个设有切削结构的定子齿部20、N个未设切削结构的定子齿部20……的顺序排布。再换言之，定子100的多个定子齿部20由两组相邻的不同气隙齿组交替排列，从而形成分段式气隙，由此可以形成不等极弧系数组合，改变对齿槽转矩起作用的Brn的幅值来达到削弱齿槽转矩的目的。并且不等极弧系数组合、改变定子齿部20的形状和在定子齿部20上开辅助槽，多种方法协同配合，能够实现更佳的电机1000齿槽转矩削弱效果，进而有效降低电机1000的振动噪音，提高电机1000的性能。

需要说明的是，定子齿部20的数量包括但不限于图1和图3所示的12个，只需要满足定子齿部20的数量为电机1000相数的倍数且为偶数即可。

下面参考附图详细描述根据本发明的一个具体实施例的电机1000，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对发明的限制。

根据本发明一个具体实施例的电机1000的定子100，包括环形的定子轭部10和设于定子轭部10内周面的12个定子齿部20，相邻两个定子齿部20之间形成定子槽。定子100适用于8极3相电机1000，12个定子齿部20分为4组，每组由U、V、W三相构成，其中U1、V1、W1为绕组起始相。对U1、V1、W1对应的三个定子齿部20进行磁路优化，定子齿部20进行削角处理，每个齿两边削角的面积不同，即均设置第一切削结构21和第二切削结构22，构成一个第一定子齿组31；相邻的U2、V2、W2对应的三个定子齿部20不进行削角处理，构成一个第二定子齿组32，相邻的U4、V4、W4对应的三个定子齿部20不进行削角处理，构成另一个第二定子齿组32；相对的U3、V3、W3对应的三个定子齿部20进行削角处理，构成另一个第一定子齿组31。12个定子齿部20形成分段式气隙。

如图4和图5所示，将上述实施例与对比例进行仿真测试，其中，对比例与实施例的区别在于12个定子齿部20均未设置切削结构。根据仿真测试结果可知，对比例的齿槽转矩仿真结果为50mN，本发明实施例的齿槽转矩仿真结果为15mN，与对比例相比齿槽转矩下降了70％。

本发明实施例通过定子齿部20优化方案，极大程度的降低了电机1000的齿槽转矩，使气隙磁密具有良好的正弦性，从而改善振动噪音，提高了电机1000的启动性能。并且此种设计方案，保留了转子200的整圆形结构，无需对转子200进行削角、开槽等处理，可以减小电机1000在工作中转子200的风阻，降低电机1000噪音，也可以最大限度的利用转子200有效磁链，提高电机1000性能。

根据本发明实施例的电机1000的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。