CN113036956A - 定子齿冲片、电机定子和电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子齿冲片、电机定子和电机。定子齿冲片包括沿长度方向依次连接的齿爪部、齿腰部和齿根部，齿爪部具有缝隙，缝隙沿长度方向凹陷设置，缝隙沿厚度方向贯通齿爪部的两个侧面，齿腰部具有开孔，开孔沿厚度方向贯通齿腰部的两个侧面。根据本发明的定子齿冲片，通过在齿爪部的齿端面设置缝隙、在齿腰部设置开孔，由此，针对采用定子冲片式结构的电机，能够隔断电机转子的转子磁场在定子齿冲片的表面感应产生的电流回路，并能够降低感应电流的大小，从而能够降低铁芯损耗；另一方面，通过以定子齿冲片的形式形成定子齿，进而结合定子轭部构造形成定子铁芯结构，工艺更简单，成本更低。

Description

定子齿冲片、电机定子和电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体而言，涉及一种定子齿冲片、电机定子和电机。

背景技术

对于横向磁通电机以及爪机电机等电机，基于工艺与性能的可实现性，电机定子的定子冲片的叠装方向与转子的旋转方向相同，采用这种叠装方式，虽然能有效的降低因垂直穿入电机定子的转子磁场感应产生的包括涡流损耗和磁滞损耗在内的铁芯损耗，然而由于电机转子的旋转，转子磁场并非垂直穿入定子冲片中，而是与电机转子的旋转方向的夹角小于90度，即转子磁场相对于定子冲片的叠装方向，不仅有垂直分量，还有平行分量，导致存在以下缺陷：

(1)由于平行分量垂直于定子冲片，导致在电机定子的内部产生铁芯损耗。

(2)在电机运行频率较高时，铁芯损失更大，导致影响电机性能。

发明内容

本申请提供一种定子齿冲片，所述定子齿冲片具有结构简单、损耗小的优点。

本发明的另一个目的在于提供一种电机定子，所述电机定子具有如上所述的定子齿冲片。

本发明的再一个目的在于提供一种电机，所述电机具有如上所述的电机定子。

根据本发明实施例的定子齿冲片，包括沿长度方向依次连接的齿爪部、齿腰部和齿根部，所述齿爪部具有缝隙，所述缝隙沿所述长度方向凹陷设置，所述缝隙沿厚度方向贯通所述齿爪部的两个侧面，所述齿根部具有固定槽，所述齿腰部具有开孔，所述开孔沿厚度方向贯通所述齿腰部的两个侧面。

根据本发明实施例的定子齿冲片，通过在齿爪部的齿端面上开设缝隙、在齿腰部设置开孔，一方面，针对采用定子冲片式结构的电机，能够隔断电机转子的转子磁场在定子齿冲片的表面感应产生的电流回路，并能够降低感应电流的大小，从而能够降低铁芯损耗，进一步地，在电机运行频率较高时，通过开设缝隙，也能够降低铁芯损失，从而有利于提升电机性能；另一方面，通过以定子齿冲片的形式形成定子齿，进而结合定子轭部构造形成定子铁芯结构，与采用部分或全部采用冶金材料制备的定子齿的电机相比，实现的工艺更简单，成本更低。

在一些实施例中，所述开孔为多个，多个所述开孔沿所述长度方向间隔开。

在一些实施例中，所述开孔沿所述长度方向延伸。

在一些实施例中，所述开孔在所述齿腰部表面的正投影为长圆形。

在一些实施例中，在所述长度方向上，所述长圆形的至少一端为弧线形。

在一些实施例中，所述弧线形的直径为0.5-1.5mm。

在一些实施例中，所述齿腰部具有沿长度方向延伸第一对称轴线，所述齿腰部关于对所述第一对称轴线对称，所述开孔设于所述第一对称轴线上。

在一些实施例中，所述缝隙多条，多条所述缝隙沿所述齿爪部的宽度方向间隔开。

在一些实施例中，所述齿爪部具有沿长度方向延伸第二对称轴线，多个所述缝隙关于所述第二对称轴线对称分布。

在一些实施例中，从所述第二对称轴线至所述齿爪部的宽度方向上的端部的方向上，所述缝隙在所述长度方向上的深度逐渐减小。

在一些实施例中，位于所述齿爪部宽度方向的中部的缝隙的深度为2-3mm；位于所述齿爪部宽度方向的最端部的缝隙的深度为0.5-2mm。

根据本发明实施例的电机定子，包括：定子齿冲片，所述定子齿冲片为如上所述的定子齿冲片；环形的定子轭部，其中，多个所述定子齿冲片沿轴向叠加构造形成定子齿，所述固定槽沿周向卡接在所述定子轭部上。

根据本发明实施例的电机定子，通过在齿爪部的齿端面上开设缝隙、在齿腰部设置开孔，一方面，针对采用定子冲片式结构的电机，能够隔断电机转子的转子磁场在定子齿冲片的表面感应产生的电流回路，并能够降低感应电流的大小，从而能够降低铁芯损耗，进一步地，在电机运行频率较高时，通过开设缝隙，也能够降低铁芯损失，从而有利于提升电机性能；另一方面，通过以定子齿冲片的形式形成定子齿，进而结合定子轭部构造形成定子铁芯结构，与采用部分或全部采用冶金材料制备的定子齿的电机相比，实现的工艺更简单，成本更低。

根据本发明实施例的电机，包括：电机定子，所述电机定子为如上所述的电机定子；电机转子，与所述电机定子套设装配，其中，所述电机定子为外定子或内定子。

根据本发明实施例的电机，通过在齿爪部的齿端面上开设缝隙、在齿腰部设置开孔，一方面，针对采用定子冲片式结构的电机，能够隔断电机转子的转子磁场在定子齿冲片的表面感应产生的电流回路，并能够降低感应电流的大小，从而能够降低铁芯损耗，进一步地，在电机运行频率较高时，通过开设缝隙，也能够降低铁芯损失，从而有利于提升电机性能；另一方面，通过以定子齿冲片的形式形成定子齿，进而结合定子轭部构造形成定子铁芯结构，与采用部分或全部采用冶金材料制备的定子齿的电机相比，实现的工艺更简单，成本更低。

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定子齿冲片的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的定子齿冲片的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的定子齿冲片的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的电机定子的结构示意图。

附图标记：

定子齿冲片10，

齿爪部102，缝隙1022，

齿腰部104，开孔1042，第一对称轴线1043，第二对称轴线1044，

齿根部106，固定槽1062，第一侧壁1064，第二侧壁1066，

定子轭部20。

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。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的定子齿冲片10，包括沿长度方向依次连接的齿爪部102、齿腰部104和齿根部106。

具体而言，定子齿冲片10的长度方向可以理解为如图2中所示上下方向，也即齿爪部102、齿腰部104和齿根部106从下到上依次连接。如图2所示，齿爪部102具有缝隙1022，缝隙1022沿长度方向凹陷设置。可以理解的是，缝隙1022的深度方向与定子齿冲片10的长度方向相同。

如图1、图2所示，缝隙1022沿厚度方向贯通齿爪部102的两个侧面，齿根部106具有固定槽1062。如图1-图3所示，齿腰部104具有开孔1042，开孔1042沿厚度方向贯通齿腰部104的两个侧面。多个定子齿冲片10沿厚度方向堆叠能够构造形成定子齿。

在该实施例中，定子铁芯可以由环形的定子轭部20以及卡接在定子轭部20上的多个定子齿构造形成，其中，每个定子齿由多个定子齿冲片10叠压形成，每个定子齿可以包括齿根部106、齿腰部104与齿爪部102，齿根部106用于与定子轭部20相连接，齿腰部104可以进行绕组绕设，而齿爪部102能够沿周向排布形成与电机转子配合的圆周配合面，并与电机转子之间产生磁隙。

根据本发明实施例的定子齿冲片10，通过在齿爪部102的齿端面上开设缝隙1022、在齿腰部104设置开孔1042，一方面，针对采用定子冲片式结构的电机，能够隔断电机转子的转子磁场在定子齿冲片10的表面感应产生的电流回路，并能够降低感应电流的大小，从而能够降低铁芯损耗，进一步地，在电机运行频率较高时，通过开设缝隙1022，也能够降低铁芯损失，从而有利于提升电机性能；另一方面，通过以定子齿冲片10的形式形成定子齿，进而结合定子轭部20构造形成定子铁芯结构，与采用部分或全部采用冶金材料制备的定子齿的电机相比，实现的工艺更简单，成本更低。

本领域的技术人员能够理解的是，铁芯损耗是由于存在交变或脉动磁场而引起的功率损耗，并以热的形式表现出来，即电能转变为热能扩散产生损耗，具体地，通过开设缝隙1022和开孔1042，在局部区域能够增加电机定子与电机转子之间的气隙的长度，也有利于降低气隙磁密中的高次谐波，从而达到提高电机运行效率，降低铁芯损耗的目的。

根据本发明的一些实施例，如图2、图3所示，作为定子齿冲片10的一种结构方式，齿根部106可以构设为长方形结构、齿腰部104可以构设长条形结构，齿爪部102可以构设为三角形结构。

在上述实施例中，在齿根部106的侧面上开设有固定槽1062，固定槽1062沿宽度方向凹陷设置，并沿厚度方向贯穿齿根部106的两个侧面，其中，多个定子齿能够通过固定槽1062与环形的定子轭部20卡接配合以构造形成电机定子，齿端面能够沿周向围设形成与电机转子配合的外圆配合面或内圆配合面。

如图1、图4所示，在该实施例中，通过在齿根部106上沿宽度方向开设固定槽1062，在定子齿冲片10叠加形成定子齿之后，通过固定槽1062与环形的定子轭部20之间相互卡接，将定子齿固定在定子轭部20上，在保证可靠性的基础上，组装方式简单，另外，固定槽1062两侧的槽壁，在实现与定子轭部20贴合固定的同时，还能够实现导磁功能，绕设在定子齿上的绕组通电后，通过行程闭合的磁力线，并经由定子齿传导，以驱动电机转子旋转。

在上述任一实施例中，固定槽1062的截面形状被构造为矩形、U形、以及梯形中的任一一种。

在该实施例中，固定槽1062的截面可以由结构形式，并随着定子轭部20的截面形状的改变而改变。

优选地，固定槽1062的截面形状为矩形或梯形

在上述任一实施例中，固定槽1062远离齿腰部104的第二侧壁1066的长度小于靠近齿腰部104的第一侧壁1064的长度。

在该实施例中，对于远离齿腰部104的第二侧壁1066，主要用于与定子轭部20进行配合并实现机械固定，此时，第二侧壁1066的长度可以小于或等于靠近齿腰部104的第一侧壁1064的长度，而在进一步减小第二侧壁1066的长度以将该侧壁的长度设置为小于第一侧壁1064的长度，能够有效降低整个电机定子的质量。

而对于靠近齿腰部104的第一侧壁1064，在与第二侧壁1066配合形成固定槽1062以实现与定子轭部20之间进行机械固定的同时，能够将由齿腰部104传递过来的磁力线传送至定子轭部中，因此通过将靠近齿腰部104的侧壁设置为较长边，能够有效降低漏磁概率。

如图1至图4所示，在上述任一实施例中，固定槽1062远离齿腰部104的侧壁(第二侧壁1066)的厚度小于靠近齿腰部104的侧壁(第一侧壁1064)的厚度。

在该实施例中，通过将第二侧壁1066的厚度设置为小于或等于靠近第一侧壁1064的厚度，一方面，通过限定第一侧壁1064的厚度，以保证将由齿腰部104传递过来的磁力线传送至定子轭部20中，同时有利于降低漏磁概率，另一方面，通过限定第二侧壁1066的厚度，在满足机械固定的强度的同时，也有利于降低电机定子的重量。

在上述任一实施例中，齿根部106上与固定槽1062的槽底相对的外侧面与齿腰部104的一侧侧侧面齐平。

齿根部106上开设固定槽1062的侧面与齿腰部104的另一侧侧侧面齐平。

在该实施例中，齿根部106与齿腰部104之间具有多种不同的相对位置关系，进而能够实现齿根部106宽度尺寸的调整，其中，作为一种相对位置关系，齿根部106上与固定槽1062的槽底相对的外侧面与齿腰部104的一侧的侧面齐平设置，作为另外一种相对位置关系，固定槽1062开口侧的侧面与齿腰部104的侧面齐平，在保证定子齿与定子轭部20之间卡接的基础上，通过减小齿根部106的宽度，能够实现电机定子的整体减重。

另外，结合上述固定槽1062的截面形状被构造为矩形、U形、以及梯形中的任一一种的描述，还可以只将固定槽1062靠近齿腰部104的侧壁设置为与齿腰部104的宽度相同，通过改变远离齿腰部104一侧的侧壁长度，将固定槽1062的截面构造形成不同形状。

如图3所示，在上述任一实施例中，固定槽1062的外轮廓线的顶角处设置有倒角1068，以将固定槽1062的两侧侧壁构造为梯形结构或三角形结构。

在该实施例中，由于漏磁现象通常出现在固定槽的外轮廓线的顶角处，因此通过将顶角处设置为倒角1068，以降低漏磁概率。

本领域的技术人员可以理解的是，齿端面能够沿周向围设形成与电机转子配合的外圆配合面或内圆配合面，即由采用本申请中的定子齿冲片10，可以形成与外转子配合的定子齿，也可以形成与内转子配合的定子齿。

其中，定子齿的厚度方向与周向一致。

在上述任一实施例中，齿爪部102由沿齿腰部104分别向外侧倾斜延伸的两个齿侧面以及设置于两个齿侧面之间的齿端面围设形成。

在该实施例中，通过将齿爪部102构造形成由沿齿腰部104分别向外侧倾斜延伸的两个齿侧面以及设置于两个齿侧面之间的齿端面围设形成的三角形结构，通过两个分别向外侧延伸的两个齿侧面形成的齿爪部102(即齿靴部)，一方面，将齿靴部较大化设置，能够提升聚磁效率，进而能够保证绕组绕设的稳定性，进而保证电机运行性能。

其中，相对设置的两个齿侧部可以沿宽度方向向外延伸，也可以沿厚度方向向外延伸。

如图2所示，根据本发明的一些实施例，开孔1042可以为多个，多个开孔1042沿长度方向间隔开，每个开孔1042沿长度方向延伸。进一步地，如图2所示，开孔1042在齿腰部104表面的正投影为长圆形。由此，更加有利于隔断电机转子的转子磁场在定子齿冲片10的表面感应产生的电流回路，降低感应电流的大小，从而可以降低铁芯损耗。

更进一步地，如图2、图3所示，在长度方向上，长圆形的至少一端为弧线形，弧线形的直径为0.5-1.5mm。一方面，有利于加工长圆形孔，另一方面，还可以在局部区域增加电机定子与电机转子之间的气隙的长度，有利于降低气隙磁密中的高次谐波，从而达到提高电机运行效率，降低铁芯损耗的目的。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，齿腰部104具有沿长度方向延伸第一对称轴线1043，齿腰部104关于对第一对称轴线1043对称，开孔1042设于第一对称轴线1043上。进一步地，每个开孔1042也可以关于第一对称轴线1043对称。

根据本发明的一些实施例，缝隙1022可以多条，多条缝隙1022沿齿爪部102的宽度方向间隔开。本领域的技术人员还能够理解的是，本申请中限定的长度方向为齿腰部104的长度方向、本申请中的宽度方向则为分别与长度方向以及厚度方向垂直的方向，也即长方形结构的齿根部106的水平方向。例如，如图2中所示的左右方向可以理解为齿爪部102的宽度方向。

当具有多条缝隙1022时，多条缝隙1022沿宽度方向分布，可以均匀分布，也可以不均匀分布，并且缝隙1022的深度取决于该处铁芯损耗的高低，可以由仿真计算得出，缝隙1022的宽度越小越好，以便在降低铁芯损耗的同时，不至于导致电机的性能下降。

在一些实施例中，如图2所示，齿爪部102具有沿长度方向延伸第二对称轴线1044，多个缝隙1022关于第二对称轴线1044对称分布。这里第二对称轴线1044可以与第一对称轴线1043共线。

如图2所示，从第二对称轴线1044至齿爪部102的宽度方向上的端部的方向上，缝隙1022在所述长度方向上的深度逐渐减小。例如，如图2所示，从第二对称轴线1044至齿爪部102的左端方向上，缝隙1022在上下方向上的深度逐渐减小；相应地，从第二对称轴线1044至齿爪部102的右端方向上，缝隙1022在上下方向上的深度逐渐减小。在一些实施例中，位于齿爪部102宽度方向的中部的缝隙1022的深度为2-3mm；位于齿爪部102宽度方向的最端部的缝隙1022的深度为0.5-2mm。

在上述任一实施例中，缝隙1022的截面形状被构造为矩形、梯形、U形、V形、以及半圆形中的一种或多种的组合。

优选地，缝隙1022的截面形状为矩形或U形，制备方式更简单。

如图1与图3所示，在上述任一实施例中，缝隙1022的内侧壁分别相对齿端面垂直设置。如图4所示，在上述任一实施例中，缝隙1022的至少一个内侧壁相对齿端面倾斜设置。

在该实施例中，缝隙1022的相对齿端面可以垂直设置，也可以不垂直设置，可以根据与电机转子的配合方式调整与齿端面之间的夹角。

在上述任一实施例中，两个倾斜延伸的齿侧面相对齿腰部104对称设置，以将定子齿构造为中心对称结构；在缝隙1022具有多条时，多条缝隙1022沿宽度方向均匀分布。

在上述任一实施例中，缝隙1022内能够填充非磁性材料。在该实施例中，通过在缝隙1022内填充非磁性材料，与中空结构的缝隙1022相比，能够有利于增加齿爪部102的刚度。

如图4所示，根据本发明的实施例的电机定子，包括：如上述任一实施例所述的定子齿冲片10；环形的定子轭部20，其中，多个定子齿冲片10沿轴向叠加构造形成定子齿，多个定子齿沿周向卡接在定子轭部20上。

在该实施例中，定子齿冲片10通过堆叠形成定子齿，多个定子齿沿周向卡接在环形的定子轭部20上，形成电机定子，齿爪部102沿周向围设形成的圆周配合面与电机转子配合，通过开设缝隙1022，实现降低铁芯损耗的效果。

根据本发明的实施例的电机，包括：上述实施例所述的电机定子；电机转子，与电机定子套设装配，其中，电机定子为外定子或内定子。

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”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。

Claims (13)

1.一种定子齿冲片，其特征在于，包括沿长度方向依次连接的齿爪部、齿腰部和齿根部，所述齿爪部具有缝隙，所述缝隙沿所述长度方向凹陷设置，所述缝隙沿厚度方向贯通所述齿爪部的两个侧面，所述齿根部具有固定槽，所述齿腰部具有开孔，所述开孔沿厚度方向贯通所述齿腰部的两个侧面。

2.根据权利要求1所述的定子齿冲片，其特征在于，所述开孔为多个，多个所述开孔沿所述长度方向间隔开。

3.根据权利要求1所述的定子齿冲片，其特征在于，所述开孔沿所述长度方向延伸。

4.根据权利要求3所述的定子齿冲片，其特征在于，所述开孔在所述齿腰部表面的正投影为长圆形。

5.根据权利要求4所述的定子齿冲片，其特征在于，在所述长度方向上，所述长圆形的至少一端为弧线形。

6.根据权利要求5所述的定子齿冲片，其特征在于，所述弧线形的直径为0.5-1.5mm。

7.根据权利要求1所述的定子齿冲片，其特征在于，所述齿腰部具有沿长度方向延伸第一对称轴线，所述齿腰部关于对所述第一对称轴线对称，所述开孔设于所述第一对称轴线上。

8.根据权利要求1所述的定子齿冲片，其特征在于，所述缝隙多条，多条所述缝隙沿所述齿爪部的宽度方向间隔开。

9.根据权利要求8所述的定子齿冲片，其特征在于，所述齿爪部具有沿长度方向延伸第二对称轴线，多个所述缝隙关于所述第二对称轴线对称分布。

10.根据权利要求9所述的定子齿冲片，其特征在于，从所述第二对称轴线至所述齿爪部的宽度方向上的端部的方向上，所述缝隙在所述长度方向上的深度逐渐减小。

11.根据权利要求10所述的定子齿冲片，其特征在于，位于所述齿爪部宽度方向的中部的缝隙的深度为2-3mm；

位于所述齿爪部宽度方向的最端部的缝隙的深度为0.5-2mm。

12.一种电机定子，其特征在于，包括：

定子齿冲片，所述定子齿冲片为根据权利要求1至11中任一项所述的定子齿冲片；

环形的定子轭部，

其中，多个所述定子齿冲片沿轴向叠加构造形成定子齿，所述固定槽沿周向卡接在所述定子轭部上。

13.一种电机，其特征在于，包括：

电机定子，所述电机定子为根据权利要求12所述的电机定子；

电机转子，与所述电机定子套设装配，

其中，所述电机定子为外定子或内定子。

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