一种低噪音高强度永磁电机定子结构的制作方法

1.本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种低噪音高强度永磁电机定子结构。


背景技术：

2.转矩脉动作为电机的固有缺陷，其受到电机结构参数和控制策略影响。电机结构参数引起转矩脉动的因素主要有电磁因素的影响、齿槽结构的影响、电枢反应的影响以及机械工艺的影响等。
3.由于永磁体与定子齿槽相互作用而产生的齿槽转矩会引起电机的振动和噪声，并且影响电机在控制系统中的低速性能和在位置控制系统中的定位精度，这都限制了电机在高精度系统以及对噪声要求严格的场合中的应用。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种低噪音高强度永磁电机定子结构，以解决上述的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种低噪音高强度永磁电机定子结构，包括定子轭及定子齿，其中：所述定子轭内壁沿圆周方向均匀分布设有若干定子齿，且相邻定子齿相互组合形成半闭口定子槽；所述定子齿朝向电机气隙处设有非均匀开口圆弧，且所述非均匀开口圆弧底部设有矩形槽；所述定子齿设有缝隙槽，且所述缝隙槽与所述半闭口定子槽朝向电机气隙处位置相对应。
6.优选的，所述缝隙槽中心线与半闭口定子槽槽口中心线的夹角为：(0.2～0.6)180/z，其中z为转子铁心槽数。
7.优选的，所述矩形槽宽度为wl，所述缝隙槽深度为fl，则fl＝wl。
8.优选的，所述半闭口定子槽槽口宽度为wt，且所述非均匀开口圆弧半径为r1，则r1＝(0.05～0.2)wt。
9.优选的，所述缝隙槽宽度为ft，则ft＝(0.01～0.05)wt。
10.优选的，所述定子轭为环形结构设计。
11.优选的，所述定子轭与定子齿为一体成型结构设计
12.本实用新型的技术效果和优点，该低噪音高强度永磁电机定子结构：
13.1、在保证电机性能的前提下，通过非均匀开口圆弧及缝隙槽的设置，改变电机齿槽转矩的谐波次数，有效削弱了由转子永磁体与定子齿槽相互作用产生的齿槽转矩，从而有效减少了电机的振动和噪音；
14.2、通过非均匀开口圆弧及缝隙槽的设置，解决了电机的齿槽转矩过大使电机出线转速波动，不能平稳运行，同时使电机产生振动和噪声，影响电机的正常使用的问题，有效提高电机在控制系统中的低速性能和在位置控制系统中的定位精度。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.图2为本实用新型的具体结构示意图。
17.图中：1、定子齿；2、非均匀开口圆弧；3、矩形槽；4、半闭口定子槽；5、缝隙槽；6、定子轭。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图1-2，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。
19.本实用新型提供了如图1-2中所示的一种低噪音高强度永磁电机定子结构，包括定子轭6及定子齿1，其中：
20.所述定子轭6内壁沿圆周方向均匀分布设有若干定子齿1，且相邻定子齿1相互组合形成半闭口定子槽4，通过半闭口定子槽4的设置，能够提高绕组的电磁感应效率，进一步减少齿谐波，从而提高电机效率，减少电机噪声和震动幅度。
21.由于永磁电机中特定的齿槽转矩谐波分量是由相对应的气隙磁密谐波分量产生的。齿槽转矩由不同次数的谐波叠加构成，而谐波幅值与谐波次数成反比，当齿槽转矩的谐波次数增大时，其幅值减小。因此，可通过改变齿槽转矩的谐波次数来改变齿槽转矩的大小。
22.而永磁电机齿槽转矩的谐波次数和定子槽数与磁极数的最小公倍数密切相关。定子槽数和磁极数的最小公倍数越大，齿槽转矩的谐波次数就越高，齿槽转矩的幅值就越小。因此，可以通过增大定子槽数和磁极数的最小公倍数的方式提高齿槽转矩的次数，而实现减少齿槽转矩幅值的目的。
23.但是，对于某一电机而言，其极数和定子槽数固定，可以通过在定子齿1上开辅助槽的方式来增大槽口数，从而有效削弱内置式永磁电机的齿槽转矩。
24.因此，在每个定子齿1上开的辅助槽个数越多，永磁电机齿槽转矩的削弱效果越好。但开辅助槽的个数过多会削弱气隙磁密的幅值，而且开辅助槽的数量还会受电机结构和制造工艺的限制。
25.所以，本实用新型在定子齿1开槽数量选择为2个，当开槽数量选择为3个或以上时，会劣化齿槽转矩，进而增加气隙磁密谐波含量，影响电机的损耗和噪声。
26.定子齿1朝向电机气隙处设有非均匀开口圆弧2，且所述非均匀开口圆弧2底部设有矩形槽3，所述定子齿1设有缝隙槽5，且所述缝隙槽5与所述半闭口定子槽4朝向电机气隙处位置相对应，通过矩形槽3与缝隙槽5两个相互配合，并且非均匀开口圆弧2位置方向朝向电机气隙处，并且缝隙槽5位置方向与半闭口定子槽4朝向电机气隙处位置相对应，有效削弱了由转子永磁体与定子齿1槽相互作用产生的齿槽转矩，解决了电机的齿槽转矩过大使电机出线转速波动，不能平稳运行，同时使电机产生振动和噪声，影响电机的正常使用的问题，有效提高电机在控制系统中的低速性能和在位置控制系统中的定位精度。
27.并且通过非均匀开口圆弧2的设置，使的定子齿1能够增加定子铁芯与转子之间的
气隙的长度，进而增加电机运行时的有效气隙长度，使得电机的气隙磁密高频谐波含量有一定的降低，提高电磁功率转换即提高电机的效率，进而降低噪音
28.具体的，所述缝隙槽5中心线与半闭口定子槽4槽口中心线的夹角为：(0.2～0.6)180/z，其中z为转子铁心槽数。
29.具体的，所述矩形槽3宽度为wl，所述缝隙槽5深度为fl，则fl＝wl，所述半闭口定子槽4槽口宽度为wt，且所述非均匀开口圆弧2半径为r1，则r1＝(0.05～0.2)wt，所述缝隙槽5宽度为ft，则ft＝(0.01～0.05)wt。
30.具体的，所述定子轭6为环形结构设计，使定子整体运行更加流畅。
31.具体的，所述定子轭6与定子齿1为一体成型结构设计，能够增加整体设计强度。
32.工作原理：采用该低噪音高强度永磁电机定子结构的电机正常运行时，转子在定子磁场的作用下旋转并输出转矩，由于输出转矩没有脉动，转子不发生抖动，电机输出稳定的转矩；
33.在电机转矩出现脉动后，由于定子、转子磁场之间相互吸引，定子在非均匀开口圆弧2及缝隙槽5的作用下产生谐波，将会抵消了转子的转矩脉动，使转子能够输出稳定的转矩。
34.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种低噪音高强度永磁电机定子结构，包括定子轭(6)及定子齿(1)，其特征在于：所述定子轭(6)内壁沿圆周方向均匀分布设有若干定子齿(1)，且相邻定子齿(1)相互组合形成半闭口定子槽(4)；所述定子齿(1)朝向电机气隙处设有非均匀开口圆弧(2)，且所述非均匀开口圆弧(2)底部设有矩形槽(3)；所述定子齿(1)设有缝隙槽(5)，且所述缝隙槽(5)与所述半闭口定子槽(4)朝向电机气隙处位置相对应。2.根据权利要求1所述的一种低噪音高强度永磁电机定子结构，其特征在于，所述缝隙槽(5)中心线与半闭口定子槽(4)槽口中心线的夹角为：(0.2～0.6)180/z，其中z为转子铁心槽数。3.根据权利要求1所述的一种低噪音高强度永磁电机定子结构，其特征在于：所述矩形槽(3)宽度为wl，所述缝隙槽(5)深度为fl，则fl＝wl。4.根据权利要求1所述的一种低噪音高强度永磁电机定子结构，其特征在于：所述半闭口定子槽(4)槽口宽度为wt，且所述非均匀开口圆弧(2)半径为r1，则r1＝(0.05～0.2)wt。5.根据权利要求4所述的一种低噪音高强度永磁电机定子结构，其特征在于：所述缝隙槽(5)宽度为ft，则ft＝(0.01～0.05)wt。6.根据权利要求1所述的一种低噪音高强度永磁电机定子结构，其特征在于：所述定子轭(6)为环形结构设计。7.根据权利要求1所述的一种低噪音高强度永磁电机定子结构，其特征在于：所述定子轭(6)与定子齿(1)为一体成型结构设计。

技术总结
本实用新型公开了一种低噪音高强度永磁电机定子结构，包括定子轭及定子齿，其中：所述定子轭内壁沿圆周方向均匀分布设有若干定子齿，且相邻定子齿相互组合形成半闭口定子槽；所述定子齿朝向电机气隙处设有非均匀开口圆弧，且所述非均匀开口圆弧底部设有矩形槽；所述定子齿设有缝隙槽，且所述缝隙槽与所述半闭口定子槽朝向电机气隙处位置相对应，本实用新型在保证电机性能的前提下，通过非均匀开口圆弧及缝隙槽的设置，改变电机齿槽转矩的谐波次数，有效削弱了由转子永磁体与定子齿槽相互作用产生的齿槽转矩，从而有效减少了电机的振动和噪音。和噪音。和噪音。


技术研发人员：杨磊 郑宇霆
受保护的技术使用者：南京森宇机电科技有限公司
技术研发日：2021.05.18
技术公布日：2022/1/18