專利名稱：電機(jī)及其轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)，更具體地，涉及電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
電機(jī)運(yùn)行過程中會產(chǎn)生電磁噪音，電機(jī)常見的一種電磁噪音是諧波噪音 (harmonic noise)，諧波噪音的產(chǎn)生原因主要是轉(zhuǎn)矩的脈動(torque ripple)。具體地，電 機(jī)的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動一圈，電機(jī)內(nèi)的電流、磁場、線圈相對于磁極的位置等等都會發(fā)生周期性的 變化。圖l是現(xiàn)有的一種電機(jī)采用的12槽轉(zhuǎn)子的徑向橫截面的示意圖，圖2是這種電機(jī)運(yùn) 行時產(chǎn)生的諧波噪音的分布示意圖。在圖2中，橫坐標(biāo)表示噪音的頻率，單位為Hz(赫茲)； 縱坐標(biāo)表示電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為RPM(圈/分鐘)；二維坐標(biāo)系中的色塊表示噪音的強(qiáng) 度，單位為dB (分貝)，其中，色塊越淡表示噪音的強(qiáng)度越小。從圖2可以看到，現(xiàn)有的這種 電機(jī)運(yùn)行時所產(chǎn)生的諧波噪音中，比較明顯的諧波噪音包括12次諧波(12th)及其整數(shù)倍 的諧波，例如24次諧波(24th)、36次諧波(36th)、48次諧波(48th) 、60次諧波(60th)以 及72次諧波(72nd)等等。 隨著人們生活水平的提高，人們對電磁噪音的降低提出了更高的要求。尤其是 HVAC(加熱、通風(fēng)以及空調(diào))領(lǐng)域，電機(jī)的諧波噪音要足夠小，以免影響人們的生活和工作。
現(xiàn)有的一種降低電機(jī)諧波噪音的方法是在轉(zhuǎn)子的齒的齒冠表面構(gòu)造輔助槽 (dummy slot)，如圖3所示，在第一齒的齒冠21'上的輔助槽31'、在第二齒的齒冠22'上的 輔助槽32'。在本發(fā)明書中，術(shù)語"齒冠"是指位于齒的頂部的部分，而支撐"齒冠"的部件 稱為"齒身"，"齒冠"和"齒身"構(gòu)成"齒";而術(shù)語"輔助槽"是指不繞線的槽，而繞線的槽則 稱為"實(shí)槽"或者"線圈槽"，例如第一齒和第二齒所形成的槽41'稱為實(shí)槽或者線圈槽。輔 助槽的存在，使得槽的總數(shù)量(包括實(shí)槽的數(shù)量和輔助槽的數(shù)量)增加，進(jìn)一步導(dǎo)致電機(jī)運(yùn) 行時齒槽轉(zhuǎn)矩(cogging torque)的頻率增加，引起齒槽轉(zhuǎn)矩的幅值減小，從而降低了諧波 含量的幅值，改善了電機(jī)的諧波噪音。 但是，輔助槽的存在，也導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子與定子的磁鐵之間的氣隙增大，而氣隙的增大 降低了電機(jī)的性能。 因此，亟需發(fā)明一種既能夠降低諧波噪音又不需要增大氣隙的電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種降低諧波噪音的電機(jī)。為此，本發(fā)明提供的電機(jī)包括 定子和安裝在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子至少包括徑向伸出的相鄰的第一齒、第二齒和 第三齒，所述第一齒和所述第二齒的夾角為n度，且所述第一齒隨著所述轉(zhuǎn)子朝所述第二 齒轉(zhuǎn)動n度后，所述第二齒與轉(zhuǎn)動之前的第三齒不完全重合。 在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第一齒與所述第二齒之間的夾角不等于所述第二齒 與所述第三齒之間的夾角，使得第一齒轉(zhuǎn)動到第二齒的位置后，轉(zhuǎn)動后的第二齒的齒身與 轉(zhuǎn)動前的第三齒的齒身不完全重合。
在另外一個優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第二齒的齒冠的寬度與第三齒的齒冠的寬度不
同，從而使得使得第一齒轉(zhuǎn)動到第二齒的位置后，轉(zhuǎn)動后的第二齒的齒冠與轉(zhuǎn)動前的第三
齒的齒冠不完全重合。由于相鄰的兩個齒冠之間就是線圈槽的槽開口，因此，齒冠不完全重
合將會導(dǎo)致槽開口的大小不完全相等或者槽開口在轉(zhuǎn)子的周向分布不均勻。 與現(xiàn)有的電機(jī)相比，本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒在轉(zhuǎn)子周向是非對稱分布的，使得各
個齒在電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個齒距之前、之后未完全重合，打破了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈時原有的磁場
變化的周期性，破壞了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動的周期性，降低了轉(zhuǎn)矩脈動的諧波含量，進(jìn)而改善了
電機(jī)的諧波噪音。另一方面，不需要增大轉(zhuǎn)子與定子的磁鐵之間的氣隙，從而避免了由于氣
隙增大而引起的電機(jī)性能下降。 為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì) 說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


附圖中 圖1是現(xiàn)有的一種電機(jī)的12槽轉(zhuǎn)子的橫截面的示意圖； 圖2是圖1所示的電機(jī)的諧波噪音分布情況的示意圖； 圖3是現(xiàn)有的另一種電機(jī)的轉(zhuǎn)子的橫截面的示意圖； 圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的橫截面的示意圖； 圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的橫截面的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案
及其他有益效果顯而易見。 第一實(shí)施例 圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的橫截面的示意圖。參考圖4，該電機(jī)的轉(zhuǎn) 子包括徑向伸出的12個齒，每個齒均包括徑向伸出的齒身和位于齒的頂部的齒冠，例如齒 l包括齒身11和齒冠21，齒2包括齒身12和齒冠22，齒3包括齒身13和齒冠23。
如圖4所示，各個齒之間的夾角依次分別是e l e 12。在本發(fā)明中，兩個齒之間
的夾角是指該兩個齒的齒身的徑向中心線的夾角。例如，夾角e l為齒l的齒身li的徑向
中心線和齒2的齒身12的徑向中心線的夾角，夾角9 2為齒2的齒身12的徑向中心線和 齒3的齒身13的徑向中心線的夾角，其他以此類推。 在本實(shí)施例中，e 1 9 12的大小關(guān)系為30 ° ，30 ° +Ae，30° +a9， 30° +a 9 ，30° -a 9 ，30° -a 9 ，30° ，30° -a 9 ，30° +a 9 ，30° +a 9 ，30° -a e ， 30° -八9，其中，30°稱為基準(zhǔn)角度，基準(zhǔn)角度等于360。與夾角個數(shù)(或者實(shí)槽的數(shù)量) 的比值；而A e稱為變量，變量A e最好等于基準(zhǔn)角度的1% 40%。在本實(shí)施例中，A 9 為2° 。 由于9 1不等于9 2，所以，當(dāng)齒1隨著轉(zhuǎn)子朝齒2轉(zhuǎn)動3(T (即夾角9 1的大 小)之后，轉(zhuǎn)動之后的齒2與轉(zhuǎn)動之前的齒3是不完全重合的。也就是說，因?yàn)楦鱾€齒之間 的夾角不完全相同，所以某個齒隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個齒距之后，這個齒沒有和轉(zhuǎn)動之前的相
4鄰齒完全重合。本發(fā)明的這種齒的不對稱性打破了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈時原有的磁場變化的周期 性，破壞了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動的周期性，降低了轉(zhuǎn)矩脈動的諧波含量，進(jìn)而改善了電機(jī)的諧波 噪音。另外，由于本發(fā)明不需要增大轉(zhuǎn)子與定子的磁鐵之間的氣隙，從而避免了由于氣隙增 大而引起的電機(jī)性能下降。 以上通過12齒的轉(zhuǎn)子對本發(fā)明進(jìn)行了闡述。應(yīng)當(dāng)意識到，本發(fā)明不局限于12齒 的轉(zhuǎn)子。此外，各個齒之間的夾角不完全相同只是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方案；作為另一種替換 的方案，可以通過不同的齒身寬度來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在本發(fā)明中，齒身寬度是指該齒身在轉(zhuǎn)子 的橫截面上的寬度。此外，還可以在上述方案的基礎(chǔ)上構(gòu)造線圈匝數(shù)不完全相等的電機(jī)，以 滿足特定的要求或者進(jìn)一步改善諧波噪音。
第二實(shí)施例 圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的橫截面的示意圖。參考圖5，該電機(jī)的轉(zhuǎn) 子包括徑向伸出的12個齒，每個齒均包括徑向伸出的齒身和位于齒的頂部的齒冠，例如齒 l包括齒身11和齒冠21，齒2包括齒身12和齒冠22，齒3包括齒身13和齒冠23。
在本實(shí)施例中，各個齒的齒冠的寬度不完全相同，在本發(fā)明中，齒冠的寬度是指齒 冠的周向?qū)挾?。例如，齒2的齒冠22的寬度小于齒3的齒冠23，這樣，當(dāng)齒1隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到 齒2所在的位置后，轉(zhuǎn)動后的齒2的齒冠22與轉(zhuǎn)動前的齒3的齒冠23不完全重合。由于 相鄰的兩個齒冠就構(gòu)成對應(yīng)線圈槽的槽開口，所以，相鄰的齒冠不完全重合。例如，轉(zhuǎn)動之 后齒1與齒2之間的線圈槽的槽開口沒有與轉(zhuǎn)動之前的齒2和齒3之間的線圈槽的槽開口 重合。換言之，在第二實(shí)施例中，槽開口的周向分布是不對稱的。 在本實(shí)施例中，各個齒的夾角相同，各個槽開口的大小也相同，但是各個槽開口的 夾角不完全相同。在發(fā)明中，兩個槽開口的夾角是指該兩個槽開口的徑向中心線之間的夾 角。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子的12個齒構(gòu)成的12個槽的槽開口的夾角分別是(pl cpl2，其中， cp堤齒l兩側(cè)的槽開口的夾角，cp2是齒2兩側(cè)的槽開口的大小，其他依此類推。cpl cpl2的 大小關(guān)系為:30。匈，30。匈，30。 ，30。+A(p, 30。+Acp， 30。+A(p, 30°-A(p, 30。匈，30° ， 30°-Acp, 30°+*,30°+~，其中，30°稱為基準(zhǔn)角度，基準(zhǔn)角度等于360。與夾角個數(shù)(或者 槽開口的數(shù)量)的比值；而~稱為變量，變量 最好等于基準(zhǔn)角度的1% 40%。在本實(shí) 施例中，Acp為2。。 在該第二實(shí)施例中，這種槽開口的不對稱性打破了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈時原有的磁場變 化的周期性，破壞了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動的周期性，降低了轉(zhuǎn)矩脈動的諧波含量，進(jìn)而改善了電 機(jī)的諧波噪音。另外，由于本發(fā)明不需要增大轉(zhuǎn)子與定子的磁鐵之間的氣隙，從而避免了由 于氣隙增大而引起的電機(jī)性能下降。 類似地，雖然第二實(shí)施例中涉及一種12槽的電機(jī)，但是本發(fā)明不局限于12槽的電 機(jī)。此外，槽開口大小相同但是夾角不完全相等只是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方式；作為一種替 換的方案，各個齒的夾角、各個槽開口的夾角都可以相同，但是各個槽開口的寬度不完全相 同。這種替換方案中同樣能實(shí)現(xiàn)槽開口的周向分布不對稱，進(jìn)而打破了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈時原 有的磁場變化的周期性，破壞了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動的周期性，降低了轉(zhuǎn)矩脈動的諧波含量，進(jìn) 而改善了電機(jī)的諧波噪音。 再有，為了進(jìn)一步改善電機(jī)的諧波噪音，可以在齒冠的寬度不完全相等的情況下， 構(gòu)造齒身寬度不完全相同的電機(jī)、構(gòu)造齒夾角不完全相同的電機(jī)、或者構(gòu)造線圈匝數(shù)不完全相同的電機(jī)。 以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù) 構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種電機(jī)，包括定子和安裝在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子至少包括徑向伸出的相鄰的第一齒(1)、第二齒(2)和第三齒(3)，所述第一齒(1)和所述第二齒(2)的夾角為n度，其特征在于，所述第一齒(1)隨著所述轉(zhuǎn)子朝所述第二齒(2)轉(zhuǎn)動n度后，所述第二齒(2)與轉(zhuǎn)動之前的第三齒(3)不完全重合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一齒(1)與所述第二齒(2)之間的 夾角大于或者小于所述第二齒(2)與所述第三齒(3)之間的夾角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)包括12個齒，相鄰兩個齒之間的 夾角中，至少一個夾角為30度，至少一個夾角為28度，至少一個夾角為32度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電機(jī)，其特征在于，所述第二齒(2)的齒冠(22)的寬度大于 或者小于所述第三齒(3)的齒冠(23)的寬度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)，其特征在于相鄰的兩個齒形成線圈槽，至少一個線圈槽的槽開口的寬度大于另一個線圈槽的槽開 口的寬度；或者相鄰的兩個齒形成線圈槽，各個線圈槽的槽開口寬度相同，相鄰兩個線圈槽的槽開口 的夾角不完全相同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)包括12個齒，所述12個齒形成 12個線圈槽，相鄰兩個線圈槽的槽開口的夾角中，至少一個夾角為30度，至少一個夾角為 28度，至少一個夾角為32度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電機(jī)，其特征在于，穿過所述第一齒(1)和第二齒(2)之間的 線圈槽的線圈匝數(shù)大于或者小于穿過所述第二齒(2)和第三齒(3)之 間的線圈槽的線圈匝 數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述第二齒的齒身(12) 寬度大于或者小于所述第三齒的齒身(13)寬度。
9. 一種電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子至少包括徑向伸出的相鄰的第一齒(1)、第二齒(2)和第 三齒(3)，所述第一齒(1)和所述第二齒(2)的夾角為n度，其特征在于，所述第一齒(1)隨 著所述轉(zhuǎn)子朝所述第二齒(2)轉(zhuǎn)動n度后，所述第二齒(2)與轉(zhuǎn)動之前的第三齒(3)不完 全重合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述第一齒(1)與所述第二齒(2)之間 的夾角大于或者小于所述第二齒(2)與所述第三齒(3)之間的夾角。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述第二齒的齒身(12)寬度大于或者小 于所述第三齒的齒身(13)寬度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述第二齒(2)的齒冠(22)的寬度大于 或者小于所述第三齒(3)的齒冠(23)的寬度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任意一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，穿過所述第一齒(1)和 第二齒(2)之間的線圈槽的線圈匝數(shù)大于或者小于穿過所述第二齒(2)和第三齒(3)之間 的線圈槽的線圈匝數(shù)。
全文摘要
一種電機(jī)，包括定子和安裝在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子至少包括徑向伸出的相鄰的第一齒(1)、第二齒(2)和第三齒(3)，所述第一齒(1)和所述第二齒(2)的夾角為n度，所述第一齒(1)隨著所述轉(zhuǎn)子朝所述第二齒(2)轉(zhuǎn)動n度后，所述第二齒(2)與轉(zhuǎn)動之前的第三齒(3)不完全重合。本發(fā)明的有益效果是各個齒在電機(jī)的周向分布是不均勻的，使得各個齒在電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個齒距之前、之后未完全重合，打破了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈時原有的磁場變化的周期性，破壞了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動的周期性，降低了轉(zhuǎn)矩脈動的諧波含量，進(jìn)而改善了電機(jī)的諧波噪音。此外，本發(fā)明不需要增大轉(zhuǎn)子與定子的磁鐵之間的氣隙，從而避免了由于氣隙增大而引起的電機(jī)性能下降。
文檔編號H02K1/22GK101741157SQ20081021760
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者劉飛, 秦銳鋒 申請人:德昌電機(jī)(深圳)有限公司