定子及具有其的電機的製作方法

2023-05-06 09:12:52 1

本實用新型涉及電機設備技術領域，具體而言，涉及一種定子及具有其的電機。

背景技術：

現有技術中的永磁電機在疊片採用模具衝制的過程中，需要多增加模具的衝頭，且需要多次切換，造成製作電機工藝複雜、生產成本高。

相比永磁電機，同步磁阻電機由於無永磁體，轉子在旋轉過程中，由於定子、轉子之間的磁阻變化，缺少了永磁體的情況下，導致電機內部磁通的脈動變大(如圖1所示，其中，101為定子齒部，202為導磁通道)，使得鐵損也增大，影響電機性能。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在於提供一種定子及具有其的電機，以解決現有技術中電機性能低的問題。

為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種電機的定子，包括：定子本體，定子本體具有定子齒部，定子齒部上開設有輔助槽，輔助槽沿定子齒部的長度方向貫通地開設於定子齒部的端面上，定子齒部沿定子本體的徑向方向的中心線與該定子齒部上的輔助槽沿定子本體的徑向方向的中心線具有極弧角度。

進一步地，定子齒部沿定子本體的徑向方向的中心線與該定子齒部上的輔助槽沿定子本體的徑向方向的中心線具有的極弧角度滿足以下公式：當α2/α1＜0.65時，α3＝0.5×α2-δ，其中，α1為定子的極弧角度；α2為定子齒部的極弧角度；α3為輔助槽的沿徑向方向的中心線與定子齒部的沿徑向方向的中心線的極弧角度；δ為允許的極弧角度波動角度。

進一步地，0＜δ≤1.5。

進一步地，輔助槽的槽寬為Ws，其中，0.5mm≤Ws≤1.5mm。

進一步地，輔助槽的槽深為Wb，輔助槽的導磁距離為Hsb，其中，Wb≤Hsb≤2Wb。

進一步地，定子齒部沿定子本體的徑向方向的中心線與該定子齒部上的輔助槽沿定子本體的徑向方向的中心線具有的極弧角度滿足以下公式：當α2/α1＜0.65時，α3＝0.5×α2-δ，Hsb＝1.7Wb，其中，α1為定子的極弧角度；α2為定子齒部的極弧角度；α3為輔助槽的沿徑向方向的中心線與定子齒部的沿徑向方向的中心線的極弧角度；δ為允許的極弧角度波動角度；Wb為輔助槽的槽深；Hsb為輔助槽的導磁距離。

進一步地，定子齒部為多個，多個定子齒部均勻地設置於定子本體的內周面上，每一個定子齒部上均開設有輔助槽。

進一步地，輔助槽的橫截面呈方形、三角形、半圓形或梯形。

根據本實用新型的另一方面，提供了一種電機，包括定子，定子為上述的定子。

進一步地，電機還包括：轉子，轉子可轉動地設置於定子本體內，輔助槽的沿徑向方向的中心線朝向轉子的轉向的相反方向遠離定子齒部的中心線。

應用本實用新型的技術方案，電機的定子包括定子本體，定子本體具有定子齒部，定子齒部上開設有輔助槽。輔助槽沿定子齒部的長度方向貫通地開設於定子齒部的端面上，定子齒部沿定子本體的徑向方向的中心線與該定子齒部上的輔助槽沿定子本體的徑向方向的中心線具有極弧角度。設置輔助槽，能夠起到緩解導磁通道在接近定子極靴的過程中所產生的過度磁飽和。該輔助槽部分的磁壓降基本等同於磁飽和所多餘的部分，可以實現電機轉矩輸出基本不變，鐵損大幅降低的效果，增加了電機性能。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1示出了現有技術中電機定子沒有設置輔助槽時的磁力線的結構示意圖；

圖2示出了根據本實用新型的電機的磁力線通過輔助槽的結構示意圖；

圖3示出了圖2中輔助槽的實施例一的結構示意圖；

圖4示出了圖2中輔助槽的實施例二的結構示意圖；

圖5示出了圖2中輔助槽的實施例三的結構示意圖；

圖6示出了圖2中輔助槽的實施例四的結構示意圖；

圖7示出了圖2中輔助槽的實施例五的結構示意圖；

圖8示出了圖2中電機的實施例的結構示意圖；

圖9示出了設置輔助槽和不設置輔助槽的電機鐵損比較圖；以及

圖10示出了設置輔助槽和不設置輔助槽的電機輸出扭矩比較圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、定子本體；11、定子齒部；12、定子槽；13、定子軛部；14、極靴；20、輔助槽；30、轉子；31、導磁通道；32、軸孔；33、磁通屏障；34、徑向肋。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。

需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的術語在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本申請的實施方式例如能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

為了便於描述，在這裡可以使用空間相對術語，如「在……之上」、「在……上方」、「在……上表面」、「上面的」等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特徵與其他器件或特徵的空間位置關係。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為「在其他器件或構造上方」或「在其他器件或構造之上」的器件之後將被定位為「在其他器件或構造下方」或「在其他器件或構造之下」。因而，示例性術語「在……上方」可以包括「在……上方」和「在……下方」兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處於其他方位)，並且對這裡所使用的空間相對描述作出相應解釋。

現在，將參照附圖更詳細地描述根據本申請的示例性實施方式。然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，並且不應當被解釋為只限於這裡所闡述的實施方式。應當理解的是，提供這些實施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，並且將這些示例性實施方式的構思充分傳達給本領域普通技術人員，在附圖中，為了清楚起見，有可能擴大了層和區域的厚度，並且使用相同的附圖標記表示相同的器件，因而將省略對它們的描述。

如圖2和圖3所示，根據本實用新型的一個實施例，提供了一種電機的定子。該定子包括定子本體10，定子本體10具有定子齒部11，定子齒部11上開設有輔助槽20。輔助槽20沿定子齒部11的長度方向貫通地開設於定子齒部11的端面上，定子齒部11沿定子本體10的徑向方向的中心線與該定子齒部上的輔助槽20沿定子本體10的徑向方向的中心線具有極弧角度。

在本實施例中，設置輔助槽20，能夠起到緩解導磁通道在接近定子極靴的過程中所產生的過度磁飽和。該輔助槽20部分的磁壓降基本等同於磁飽和所多餘的部分，可以實現電機轉矩輸出基本不變，鐵損大幅降低的效果。

其中，定子齒部11沿定子本體10的徑向方向的中心線與該定子齒部上的輔助槽20沿定子本體10的徑向方向的中心線具有的極弧角度滿足以下公式：當α2/α1＜0.65時，α3＝0.5×α2-δ，其中，α1為定子的極弧角度，α2為定子齒部11的極弧角度，α3為輔助槽20的沿徑向方向的中心線與定子齒部11的沿徑向方向的中心線的極弧角度，δ為允許的極弧角度波動角度。定子齒部11增加輔助槽20，原理如下：同步磁阻電機依靠磁拉力產生輸出轉矩，如圖1所示：為未加輔助槽情況下磁力線的示意圖。從圖1中可以看出，定子磁力線所通過定子齒部11兩側的極靴時，由於導磁面積小，磁密會產生過度飽和(圖中以4條磁力線表示)，通常可達到2.2T以上。此時鐵損增加明顯，而輸出轉矩卻由於飽和而未能得到提升。如圖2所示：在增加輔助槽20後，由於輔助槽20的存在，使得該位置下的磁力線所經過的路徑磁阻增加，磁密飽和得到緩解(圖中以3條磁力線表示)，鐵損明顯下降後，轉矩輸出幾乎不變。

優選地，為了能夠提高電機定子的性能，將輔助槽20允許的極弧角度波動角度設置範圍限定為：0＜δ≤1.5。

如圖3所示，為了進一步地提高電機定子的性能，輔助槽20的槽寬為Ws，其中，0.5mm≤Ws≤1.5mm。輔助槽20的槽深為Wb，輔助槽20的導磁距離為Hsb，其中，Wb≤Hsb≤2Wb。其中，Ws的大小同可以根據電機的定子和轉子間的氣隙選取，當氣隙較大時，Ws可取上限值，當氣隙較小時，Ws取下限值。Hsb在兼顧以上距離要求的同時，還應當同時兼顧定子齒部11的強度要求。

優選地，圖9和圖10所示，為同步磁阻電機通過增加輔助槽和不增加輔助槽仿真的鐵損對比和轉矩對比圖，其中輔助槽的位置及大小方案為：δ＝1.2，Ws＝1.4，Hsb＝1.7Wb。通過圖中可以看出，電機鐵損下降13％，轉矩輸出下降僅1％，電機總體性能提升。在高頻下，設置輔助槽的電機優勢更加明顯。

其中，定子齒部11為多個，多個定子齒部11均勻地設置於定子本體10的內周面上，每一個定子齒部11上均開設有輔助槽20。這也設置能夠有效地提高電機定子的性能。

根據本實用新型的另一個實施例，定子齒部11沿定子本體10的徑向方向的中心線與該定子齒部上的輔助槽20沿定子本體10的徑向方向的中心線具有的極弧角度滿足以下公式：當α2/α1＜0.65時，α3＝0.5×α2-δ，Hsb＝1.7Wb，其中，α1為定子的極弧角度，α2為定子齒部11的極弧角度，α3為輔助槽20的沿徑向方向的中心線與定子齒部11的沿徑向方向的中心線的極弧角度，δ為允許的極弧角度波動角度，Wb為輔助槽20的槽深；Hsb為輔助槽20的導磁距離。這樣設置能夠保證達到合理的緩解磁密飽和，且達到對電機輸出轉矩影響最小的水平。

如圖4至圖7所示，在本實施例中，為了達到磁力線的光滑過度，同時減小模具的刃口應力。可以將輔助槽20的橫截面設置成方形、三角形、半圓形或梯形。

上述實施例中的電機定子還可以用於電機設備技術領域，即根據本實用新型的另一個實施例，提供了一種電機。該電機包括定子。定子為上述實施例中的定子。定子包括定子本體10，定子本體10具有定子齒部11，定子齒部11上開設有輔助槽20。輔助槽20沿定子齒部11的長度方向貫通地開設於定子齒部11的端面上，定子齒部11沿定子本體10的徑向方向的中心線與該定子齒部上的輔助槽20沿定子本體10的徑向方向的中心線具有極弧角度。

如圖3和圖8所示，電機還包括轉子30。轉子30可轉動地設置於定子本體10內，輔助槽20的沿徑向方向的中心線朝向轉子30的轉向的相反方向遠離定子齒部11的中心線。其中，圖3中的箭頭指向為轉子30的轉向。值得指出的是以上所述的極弧角度均指電氣角度，等於對應機械角度同極對數P的乘積。

同步磁阻電機包含定子和轉子30，其中定子具有多個圓周均勻分布的定子齒部11以及定子軛部13，周向相鄰的定子齒部11和定子軛部13包圍形成定子槽12。轉子30通過軸孔32可旋轉的布置在定子的內側，轉子30上具有多個鏤空或填充非導磁物質形成的磁通屏障33，每個磁通屏障33的兩側具有導磁通道31，磁通屏障33和導磁通道31交替的徑向堆疊後並周向均布，獲得一個整體的轉子30。同步磁阻明顯特徵為電機不包含任何的永磁體。磁通屏障33之間形成徑向肋34。其中，定子齒部11設置有極靴14。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。