CN108336836B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型磁路结构的电机。电机包括定子组件和转子组件，定子组件设置有绕组和导磁元件，转子组件固定有永磁体阵列。定子组件的工作面的径向距离沿周向具有起伏变化周期，永磁体阵列的工作面的径向距离沿周向具有起伏变化周期。永磁体阵列的永磁体的工作面沿周向的宽度最少是定子组件的齿冠的工作面沿周向的宽度的1.5倍。永磁体和定子组件的齿相对运动时，齿冠的工作面和永磁体的工作面之间产生较细的具有起伏周期的气隙，有利于构造较大且均匀的过渡力，提高电机转动的平稳性，有利于削弱电机的谐波，提高电机的工作效率。

Description

电机

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其是涉及一种新型磁路结构的电机。

背景技术

电机是日常中常见的驱动设备，能把电能转换成机械能。电机包含定子组件和转子组件，依靠电磁变换来实现转子组件相对定子组件的转动，转子组件通过转轴输出动力。但是如今电机的永磁体和齿之间的磁场强度较为集中，降低电机的转子组件转动的稳定性，增大电机的转动负载损耗，降低电机的工作效率。

发明内容

本发明的提供一种工作效率高的电机。

为实现上述目的，本发明提供一种新型磁路结构的电机。电机包括定子组件和转子组件，定子组件设置有绕组和导磁元件，转子组件固定有永磁体阵列。定子组件的工作面的径向距离沿周向具有起伏变化周期，永磁体阵列的工作面的径向距离沿周向具有起伏变化周期；永磁体阵列的永磁体的工作面沿周向的宽度最少是定子组件的齿冠的工作面沿周向的宽度的1.5倍。

由上述方案可见，永磁体和定子组件的齿相对运动时，齿冠的工作面和永磁体的工作面之间产生较细的具有起伏周期的气隙，有利于构造较大且均匀的过渡力，提高电机转动的平稳性，有利于削弱电机的谐波，提高电机的工作效率。

优选的，永磁体阵列的永磁体的工作面沿周向的宽度是定子组件的齿冠的工作面沿周向的宽度的2倍以上。有利于构造较密集的齿冠结构，进一步地提高电机转动的稳定性。

进一步方案为，定子组件的工作面具有的起伏变化周期小于永磁体阵列的工作面具有的起伏变化周期。进一步增强定子组件和转子组件之间形成的过渡力，提高电机工作的稳定性。有利于进一步地削弱电机谐波。

进一步方案为，定子组件的工作面的每个周期的起伏变化由预定个数齿冠的工作面构成。

进一步方案为，齿冠的工作面的预定个数为一。单一齿冠的结构有利于保持定子组件起伏的变化周期的工作面，同时提高齿冠的密集度，有利于进一步削弱电机的谐波，提高电机的工作效率。

进一步方案为，绕组为分布式绕组。分布式绕组通电能产生不同需求的磁极，有利于提高永磁体和定子组件相对运动时过渡的平稳性，进一步提高电机的工作效率。

进一步方案为，永磁体阵列的永磁体位于齿冠的外侧；永磁体靠近齿冠的工作面呈V型凹面。

另一步方案为，永磁体阵列的永磁体位于齿冠的内侧；永磁体靠近齿冠的工作面呈V型凸面。

由上述方案可见，永磁体的结构呈V型布局，构成永磁体阵列整体起伏周期。V型布局使得过渡容易切入，切入后永磁体受到正面施力，容易构成切向力，从而减小径向力，减少轴的径向磨损。

进一步方案为，齿靠近齿冠的齿宽大于该齿靠近导磁元件的轭部的齿宽；齿靠近永磁体的齿高小于该齿靠近导磁元件的轭部的齿高。有利于扩大定子的槽宽，增加齿槽面积，增大绕组导电截面积，增加有效长度，降低铜耗，提高功率密度，进而提高电机整体的工作效率。导磁元件的轴向高度略为增加，使用部分散热空间而不影响端部散热气流通道，增加槽内气流通道，合理利用电机内部空间，提高电机内部的散热能力。

进一步方案为，沿半径方向，齿上位于齿冠与定子轭部之间的部分的截面积相当。有利于增加有效磁通量，提高电能的利用率，进一步提高电机的工作效率。

附图说明

图1是本发明电机第一实施例的一种外转子电机结构示意图；

图2是本发明电机第一实施例的另一种外转子电机结构示意图；

图3是本发明电机第一实施例的又一种外转子电机结构示意图；

图4是本发明电机第一实施例的一种内转子电机的结构示意图；

图5是本发明电机第二实施例的一种双定子电机的结构示意图；

图6是本发明电机第二实施例的另一种双转子电机的结构示意图；

图7是电机第三实施例的定子示意图；

图8是图7的剖视图。

具体实施例

电机第一实施例

如图1所示，电机100包括定子组件101和转子组件102。定子组件101设置有导磁元件1011，导磁元件1011设置有齿，且齿的面向转子组件102的一端设置有齿冠1012。齿冠1012包含凹面齿冠1013和凸面齿冠1014。凹面齿冠1013和凸面齿冠1014交叉间隔设置，每三个齿冠的工作面依次构成凸面、凹面、凸面的起伏变化周期中的单位起伏变量，使定子组件的工作面径向距离沿周向具有起伏的变化周期。转子组件102包含永磁体阵列1021和转子支架1025。沿电机100的径向方向，永磁体阵列1021的永磁体1023表贴在转子支架1025的内侧表面上。永磁体1023靠近齿冠1012的工作面呈V凹面，该工作面构成永磁体阵列的工作面。永磁体阵列的工作面的径向距离沿电机周向具有起伏的变化周期。沿电机100的周向，永磁体1023的工作面的宽度是定子组件1011的齿冠1012的工作面的宽度至少1.5倍，优选的永磁体1023的工作面的宽度是定子组件1011的齿冠1012的工作面的两倍以上。定子组件101的工作面具有的起伏变化周期小于所述永磁体阵列的工作面具有的起伏变化周期。永磁体1023和定子组件101的齿相对运动时，齿冠1012的工作面和永磁体1023的工作面之间产生较细的具有起伏周期的气隙，有利于构造较大且均匀的过渡力，提高电机转动的平稳性，有利于削弱电机的谐波，提高电机的工作效率。

优选的，导磁元件1011的齿上的绕组1015为分布式绕组。

可选的，电机的定子组件起伏的变化周期的工作面不限于由具由凹面齿冠和凸面齿冠交叉间隔构成，参见图1；也可以是定子组件的工作面的每个周期的起伏变化由最少3个数齿冠的工作面构成，如图2所示，电机200的定子组件的工作面的每个周期的起伏变化由四个齿冠201构成，使定子组件202的工作面具有起伏的变化周期。

优选的，如图3所示，电机300的定子组件301的工作面的每个周期的起伏变化还可以是由单个齿冠的工作面构成。单个齿冠的设置有利于提高齿冠的密集度，有利于进一步削弱电机的谐波，提高电机的工作效率。

电机不限于是外转子结构，还可以是内转子结构。如图4所示，电机400的外定子组件101和内转子组件102的工作面皆具有起伏的变化周期。

电机第二实施例

本实施例与第一实施例基本相同，其区别在于定子组件与转子组件的数量。

如图5所示，电机500为双转子电机，包括第一永磁体阵列501、第二永磁体阵列502和定子组件的导磁元件503。第一永磁体阵列501和第二永磁体阵列502的工作面皆具有起伏变化周期。定子组件的导磁元件503外齿冠5031和内齿冠5032的齿数相当，皆构成具有起伏变化周期的工作面。定子组件的工作面和永磁体阵列的工作面配和工作，产生较细的具有起伏周期的气隙，有利于构造较大且均匀的过渡力，提高电机转动的平稳性，有利于削弱电机的谐波，提高电机的工作效率。

电机也可以为双定子电机。如图6所示，电机600包括第一导磁元件601、第二导磁元件602和永磁体阵列603。永磁体阵列603上安装有作用于第一导磁元件601的外永磁体阵列6031，安装有作用于第二导磁元件602的内永磁体阵列6032。第一导磁元件601的齿冠、第二导磁元件602的齿冠、外永磁体阵列6031、内永磁体阵列6032的工作面皆具有起伏的变化周期。外磁极阵列6031的永磁体和第一导磁元件601的齿冠之间产生较细的具有起伏周期的气隙沿电机600周向分布；内磁极阵列6032的永磁体和第二导磁元件302的齿冠之间产生较细的具有起伏周期的气隙沿电机600周向分布。

双定子电机的转子组件还可以使用单永磁体阵列结构。

电机第三实施例

本实施例与第一实施例基本相同，其区别在于导磁元件上成型有不同形状的齿。

如图7、图8所示，导磁元件700包括齿701、齿冠702和轭部703。齿701靠近齿冠702的齿宽大于该齿701靠近轭部703的齿宽。齿701靠近永磁体704的齿高小于该齿701靠近轭部703的齿高。同时保证齿701上位于齿冠702与轭部703之间的部分的截面积相当。有利于扩大导磁元件700的槽宽，有利于增加绕组导电截面积，提高槽满率，增加有效边长度，降低电阻，降低铜耗，提高功率密度。定子轴向高度略为增加，使用部分散热空间而不影响端部散热气流通道，增加槽内气流通道，合理利用电机内部空间，提高电机内部的散热能力。还有利于增加有效磁通量，提高电能的利用率综合性地提高电机的工作效率。此定子的齿的结构不限于使用在内定子电机，还可以用于外定子电机、双定子电机、双转子电机等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件设置有绕组和导磁元件，所述导磁元件设置有齿，所述转子组件固定有永磁体阵列，其特征在于：

所述定子组件的工作面的径向距离沿周向具有起伏的变化周期；

所述永磁体阵列的工作面的径向距离沿周向具有起伏的变化周期；

所述永磁体阵列的永磁体的工作面沿周向的宽度最少是所述定子组件的齿冠的工作面沿周向的宽度的1.5倍；

所述齿靠近所述齿冠的齿宽大于该齿靠近所述导磁元件的轭部的齿宽；

所述齿靠近所述永磁体阵列的齿高小于该齿靠近所述导磁元件的轭部的齿高；

所述齿高为所述导磁元件的齿沿所述导磁元件的轴向分布的尺寸。

2.根据权利要求1所述电机，其特征在于：

所述永磁体阵列的永磁体的工作面沿周向的宽度是所述定子组件的齿冠的工作面沿周向的宽度的2倍以上。

3.根据权利要求2所述电机，其特征在于：

所述定子组件的工作面具有的起伏变化周期小于所述永磁体阵列的工作面具有的起伏变化周期。

4.根据权利要求1所述电机，其特征在于：

所述定子组件的工作面的每个周期的起伏变化由预定个数齿冠的工作面构成。

5.根据权利要求4所述电机，其特征在于：

所述预定个数为一。

6.根据权利要求1至5任一所述电机，其特征在于：

所述绕组为分布式绕组。

7.根据权利要求1所述电机，其特征在于：

所述永磁体阵列的永磁体位于所述齿冠的外侧；

所述永磁体靠近所述齿冠的工作面呈V型凹面。

8.根据权利要求1所述电机，其特征在于：

所述永磁体阵列的永磁体位于所述齿冠的内侧；

所述永磁体靠近所述齿冠的工作面呈V型凸面。

9.根据权利要求7所述电机，其特征在于：

沿半径方向，所述齿上位于所述齿冠与所述导磁元件的轭部之间的部分的截面积相当。

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