三相永磁同步电机及具有其的吸尘器

摘要

本发明提供了一种三相永磁同步电机及具有其的吸尘器。三相永磁同步电机包括定子轭，定子轭为环形结构，定子轭的内周面上设置有连接部；定子齿，定子齿为多个，多个定子齿沿定子轭的内周面间隔地设置，多个定子齿通过连接部与定子轭相连接，定子齿的远离定子轭的一端围设成用于容纳转子部的容纳腔，多个定子齿中至少一个定子齿具有多个分齿。该电机采用分块式结构，即通过将定子轭与定子齿分开设置，使得电机绕线时可以将每个部分单独拿出来绕线，有效地降低了电机绕线的难度，解决了现有技术中定子绕线困难的问题，同时有效地提高了电机的槽满率。

权利要求

1.一种三相永磁同步电机，其特征在于，包括：

定子轭（10），所述定子轭（10）为环形结构，所述定子轭（10）的内周面上设置有连接部；

定子齿（20），所述定子齿（20）为多个，多个所述定子齿（20）沿所述定子轭（10）的内周面间隔地设置，多个所述定子齿（20）通过所述连接部与所述定子轭（10）相连接，所述定子齿（20）的远离所述定子轭（10）的一端围设成用于容纳转子部（30）的容纳腔，多个所述定子齿（20）中至少一个所述定子齿（20）具有多个分齿；

多个所述分齿中的至少一个所述分齿的朝向所述转子部（30）一侧的端面上设置有切边结构（211），所述切边结构（211）与所述转子部（30）的几何中心的距离为h，其中，1.1r＜h＜1.2r，r为所述转子部（30）的外径的一半；

设置于同一个所述定子齿（20）上的所述分齿的所述切边结构（211）对称地设置；

多个所述分齿中的至少一个所述分齿的朝向所述转子部（30）一侧的端面的型线包括：第一组成段（41），所述第一组成段（41）为直线段；

第二组成段（42），所述第二组成段（42）的一端与所述第一组成段（41）相连接，所述第二组成段（42）为弧线段；

第三组成段（43），所述第二组成段（42）的另一端与所述第三组成段（43）相连接，所述第三组成段（43）为直线段；

所述第一组成段（41）与所述第三组成段（43）的型线的延长线共线，所述第一组成段（41）与所述第三组成段（43）的端面形成所述切边结构（211）。

2.根据权利要求1所述的三相永磁同步电机，其特征在于，多个所述分齿的齿身（21）的几何中心线沿所述转子部（30）的径向方向相平行地设置。

3.根据权利要求1或2所述的三相永磁同步电机，其特征在于，所述分齿为两个，两个所述分齿的齿身（21）之间的距离为L，其中，0.25d＜L＜0.75d，d为所述转子部（30）的外径。

4.根据权利要求1所述的三相永磁同步电机，其特征在于，多个所述定子齿（20）中的至少一个所述定子齿（20）的端部设置有与所述连接部相配合的凹槽（22）。

5.根据权利要求4所述的三相永磁同步电机，其特征在于，所述凹槽（22）的沿所述转子部（30）的径向方向延伸的深度为a，其中，0.1b＜a＜0.5b，b为所述定子齿（20）的连接所述分齿的连接段的宽度。

6.根据权利要求4所述的三相永磁同步电机，其特征在于，所述凹槽（22）的至少一个侧边所在的平面与所述凹槽（22）的槽底所在的平面具有夹角θ，其中30deg＜θ＜60deg。

7.根据权利要求4所述的三相永磁同步电机，其特征在于，所述凹槽（22）的槽底的宽度为c，其中，0.3m＜c＜0.7m，m为同一个所述定子齿（20）上的相邻分齿的外侧的宽度。

8.根据权利要求1所述的三相永磁同步电机，其特征在于，多个所述分齿与所述转子部（30）之间形成均匀的气隙厚度。

9.根据权利要求4所述的三相永磁同步电机，其特征在于，所述凹槽（22）的至少一个槽壁与所述定子齿（20）的端面具有夹角地设置，或者，所述凹槽（22）的至少一个槽壁与所述定子齿（20）的端面通过圆弧面过度设置。

10.根据权利要求1所述的三相永磁同步电机，其特征在于，各所述分齿上均设置有绕组（50）。

11.根据权利要求10所述的三相永磁同步电机，其特征在于，所述连接部包括凹陷部，将设置有所述绕组（50）的所述定子齿（20）设置于所述凹陷部内与所述定子轭（10）相连接。

12.根据权利要求11所述的三相永磁同步电机，其特征在于，所述凹陷部的底部设置有连接凸起（60）。

13.一种吸尘器，包括三相永磁同步电机，其特征在于，所述三相永磁同步电机为权利要求1至12中任一项所述的三相永磁同步电机。

说明书

三相永磁同步电机及具有其的吸尘器

技术领域

[0001] 本发明涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种三相永磁同步电机及具有其的吸尘器。

背景技术

[0002] 对于小型高速三相永磁电机，电机转子外径通常较小，定子内径也较小。定子内径小会造成定子绕线困难的问题，电机制造时工艺性差。使得生产加工处理的电机结构往往不能达到生产精度，容易造成电机效率低的问题。

发明内容

[0003] 本发明的主要目的在于提供一种三相永磁同步电机及具有其的吸尘器，以解决现有技术中电机绕线困难的问题。

[0004] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种三相永磁同步电机，包括：定子轭，定子轭为环形结构，定子轭的内周面上设置有连接部；定子齿，定子齿为多个，多个定子齿沿定子轭的内周面间隔地设置，多个定子齿通过连接部与定子轭相连接，定子齿的远离定子轭的一端围设成用于容纳转子部的容纳腔，多个定子齿中至少一个定子齿具有多个分齿。

[0005] 进一步地，多个分齿的齿身的几何中心线沿转子部的径向方向相平行地设置。

[0006] 进一步地，分齿为两个，两个分齿的齿身之间的距离为L，其中，0.25d＜L＜0.75d，d为转子部的外径。

[0007] 进一步地，多个定子齿中的至少一个定子齿的端部设置有与连接部相配合的凹槽。

[0008] 进一步地，凹槽的沿转子部的径向方向延伸的深度为a，其中，0.1b＜a＜0.5b，b为定子齿的连接分齿的连接段的宽度。

[0009] 进一步地，凹槽的至少一个侧边所在的平面与凹槽的槽底所在的平面具有夹角θ，其中30deg＜θ＜60deg。

[0010] 进一步地，凹槽的槽底的宽度为c，其中，0.3m＜c＜0.7m，m为同一个定子齿上的相邻分齿的外侧的宽度。

[0011] 进一步地，多个分齿与转子部之间形成均匀的气隙厚度。

[0012] 进一步地，多个分齿中的至少一个分齿的朝向转子部一侧的端面上设置有切边结构，切边结构与转子部的几何中心的距离为h，其中，1.1r＜h＜1.2r，r为转子部的外径的一半。

[0013] 进一步地，多个分齿中的至少一个分齿的朝向转子部一侧的端面的型线包括：第一组成段，第一组成段为直线段；第二组成段，第二组成段的一端与第一组成段相连接，第二组成段为弧线段；第三组成段，第二组成段的另一端与第三组成段相连接，第三组成段为直线段。

[0014] 进一步地，第一组成段与第三组成段的型线的延长线共线，第一组成段与第三组成段的端面形成切边结构。

[0015] 进一步地，设置于同一个定子齿上的分齿的切边结构对称地设置。

[0016] 进一步地，凹槽的至少一个槽壁与定子齿的端面具有夹角地设置，或者，凹槽的至少一个槽壁与定子齿的端面通过圆弧面过度设置。

[0017] 进一步地，各分齿上均设置有绕组。

[0018] 进一步地，连接部包括凹陷部，将设置有绕组的定子齿设置于凹陷部内与定子轭相连接。

[0019] 进一步地，凹陷部的底部设置有连接凸起。

[0020] 根据本发明的另一方面，提供了一种吸尘器，包括三相永磁同步电机，三相永磁同步电机为上述的三相永磁同步电机。

[0021] 应用本发明的技术方案，提供了一种高速三相永磁同步电机，该电机采用分块式结构，即通过将定子轭与定子齿分开设置，使得电机绕线时可以将每个部分单独拿出来绕线，有效地降低了电机绕线的难度，解决了现有技术中定子绕线困难的问题，同时有效地提高了电机的槽满率。

附图说明

[0022] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0023] 图1示出了根据本发明的三相永磁同步电机的第一实施例的结构示意图；

[0024] 图2示出了图1中的A处放大结构示意图；

[0025] 图3示出了根据本发明的三相永磁同步电机的第二实施例的结构示意图；

[0026] 图4示出了根据本发明的三相永磁同步电机的第三实施例的结构示意图；

[0027] 图5示出了根据本发明的三相永磁同步电机的第四实施例的结构示意图；

[0028] 图6示出了根据本发明的三相永磁同步电机的第五实施例的结构示意图。

[0029] 其中，上述附图包括以下附图标记：

[0030] 10、定子轭；

[0031] 20、定子齿；21、齿身；211、切边结构；22、凹槽；

[0032] 30、转子部；

[0033] 41、切边结构；42、第二组成段；43、第三组成段；

[0034] 50、绕组；

[0035] 60、连接凸起。

具体实施方式

[0036] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0037] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0038] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0039] 现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

[0040] 结合图1至图6所示，根据本申请的具体地实施例，提供了一种三相永磁同步电机。

[0041] 具体地，如图1和图2所示，三相永磁同步电机包括定子轭10和定子齿20。定子轭10为环形结构，定子轭10的内周面上设置有连接部。定子齿20为多个，多个定子齿20沿定子轭10的内周面间隔地设置，多个定子齿20通过连接部与定子轭10相连接，定子齿20的远离定子轭10的一端围设成用于容纳转子部30的容纳腔，多个定子齿20中至少一个定子齿20具有多个分齿。各分齿上均设置有绕组50。

[0042] 在本实施例中，提供了一种高速三相永磁同步电机，该电机采用分块式结构，即通过将定子轭10与定子齿20分开设置，使得电机绕线时可以将每个部分单独拿出来绕线，有效地降低了电机绕线的难度，解决了现有技术中定子绕线困难的问题，同时有效地提高了电机的槽满率。

[0043] 其中，多个分齿的齿身21的几何中心线沿转子部30的径向方向相平行地设置。这样设置能够提高电机的输出转矩，降低绕线难度。优选地，分齿为两个，两个分齿的齿身21之间的距离为L，其中，0.25d＜L＜0.75d，d为转子部30的外径。

[0044] 如图4所示，为了进一步提高电机的转动能力，可以在多个定子齿20中的至少一个定子齿20的端部设置有与连接部相配合的凹槽22。凹槽22的沿转子部30的径向方向延伸的深度为a，其中，0.1b＜a＜0.5b，b为定子齿20的连接分齿的连接段的宽度。凹槽22的至少一个侧边所在的平面与凹槽22的槽底所在的平面具有夹角θ，其中30deg＜θ＜60deg。凹槽22的槽底的宽度为c，其中，0.3m＜c＜0.7m。多个分齿与转子部30之间形成均匀的气隙厚度。凹槽22的至少一个槽壁与定子齿20的端面具有夹角地设置，或者，凹槽22的至少一个槽壁与定子齿20的端面通过圆弧面过度设置。

[0045] 如图3所示，多个分齿中的至少一个分齿的朝向转子部30一侧的端面上设置有切边结构211，切边结构211与转子部30的几何中心的距离为h，其中，1.1r＜h＜1.2r，r为转子部30的外径的一半。这样设置能够提高电机的性能，降低转子的脉动。

[0046] 如图2所示，多个分齿中的至少一个分齿的朝向转子部30一侧的端面的型线包括第一组成段41、第二组成段42和第三组成段43。第一组成段41为直线段。第二组成段42的一端与第一组成段41相连接，第二组成段42为弧线段。第二组成段42的另一端与第三组成段43相连接，第三组成段43为直线段。第一组成段41与第三组成段43的型线的延长线共线，第一组成段41与第三组成段43的端面形成切边结构211。设置于同一个定子齿20上的分齿的切边结构211对称地设置。这样设置能够进一步地能够提高电机的性能，降低转子的脉动，提高了该电机的实用性和可靠性。

[0047] 具体地，连接部包括凹陷部，将设置有绕组50的定子齿20设置于凹陷部内与定子轭10相连接。凹陷部的底部设置有连接凸起60。这样设置能够提高定子齿与定子轭的连接稳定性。

[0048] 上述实施例中的三相永磁同步电机还可以用于吸尘器设备领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种吸尘器，包括三相永磁同步电机，三相永磁同步电机为上述实施例中的三相永磁同步电机。

[0049] 具体地，本申请提供的电机由于将定子齿与定子轭分开设置，使得该电机具有体积小，速度高内径小，绕线简单、工艺性好，还有效提高了电机槽满率。

[0050] 为了保证较小的离心力，通常高速电机转子外径都较小，这也就导致了高速电机的定子铁芯内径较小。对于小型的高速电机，通常电机定子内径都比较小，如果电机为整圆型结构，这就可能导致电机制作时存在绕线困难的问题。

[0051] 将电机定子设置为分块结构，定子齿部和轭部分离，且电机齿部分为若干个定子齿部，每个定子齿部至少包括2个定子齿。这样的结构能有效降低定子绕线难度。

[0052] 其中，电机可以设置为6槽4极结构。图1为本申请的三相永磁同步电机的截面图。电机包括3个分块定子齿部、圆环定子轭部和转子。其中电机转子包括多个表贴于转轴的永磁体，电机永磁体N、S极交替布置。每个定子齿部包含2个定子齿。2个定子齿为平行设置，该
6槽4极电机一共分为4个部分，3个定子齿部和一个定子轭部。其中同一个定子齿部上的2个定子齿的齿身为平行设计，方便电机绕线，减小制作难度。对于同一个定子齿部上的两个定子齿，为了保证电机的合适的槽面积，两个定子齿的轭部内侧之间的距离L需要设置合适的值。最优的，0.25d＜L＜0.75d，其中d为电机转子外径。

[0053] 电机定子齿部和定子轭部分别设置了相互配合的结构，用来装配这两个部分。定子齿部末端设置有与轭部连接用的凹槽，凹槽底部宽为a。为了保证定子齿部和定子轭部能够有效连接，凹槽的结构尺寸约束如下：0.1b＜a＜0.5b，b为定子齿部底部宽度。定子齿部凹槽两侧边夹角θ需要有合适的值，使齿部和轭部能够牢固连接，又要使两部装配简单。最优的，30deg＜θ＜60deg。同样的原因，齿部凹槽底部距离c需要有合适的值。最优的，0.3m＜c＜0.7m，m为同一个定子齿(20)上的相邻分齿的外侧的宽度。

[0054] 进一步地，将凹槽处的尖角进行圆弧段过渡，圆弧段半径根据定子齿部尺寸优选为小一数量极的尺寸。为了降低电机的转矩脉动，采用定子齿部部分切边的方式，定子切边到转子轴心的距离h，h会影响电机的输出转矩大小以及转矩脉动，因此需要设置合适的值。最优的，1.1r＜h＜1.2r，其中r为电机转子外半径，r＝d/2。其中，转子部包括转子和转轴，转子部的几何中为转轴的轴心。如图6所示，定子齿部和轭部的连接处的凹槽，未对凹槽的尖角进行圆弧段处理，该方案不影响该电机的应用效果。

[0055] 电机定子铁芯上单个定子齿对应气隙部分轮廓分为3段，中间段为圆心在转子轴心上的圆弧，另外两侧的两段轮廓为直线，该两段轮廓是由上述切边设定形成的。本申请中，电机的定子铁芯分为若干个部分，电机绕线时可以将每个部分单独拿出来绕线，大大降低的绕线难度，而且对电机槽满率的提高也有好处。

[0056] 根据本申请中的另一个实施例，如图5所示，定子齿部采用的整体均匀气隙结构，即单个定子齿对应气隙轮廓均为圆心在转子轴心上的圆弧。

[0057] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0058] 除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

[0059] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

[0060] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。