电机和电器设备的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机和电器设备。


背景技术：

2.相关技术中，永磁体电机中永磁体用量多，成本较高。且对于极数较大的设计方案而言，永磁体块数较多，装配工序时间长，影响生产制造效率。此外，相关技术中采用了交替极结构，将原电机中所有的n极永磁体或者s极永磁体全部替换成导磁铁芯，使得基波幅值下降明显，电机输出性能会有下降。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
4.为此，本发明第一方面提供了一种电机。
5.本发明第二方面提供了一种电器设备。
6.本发明第一方面提供了一种电机，包括：转子组件，转子组件包括转子铁芯和多个永磁体，转子铁芯包括：圆环部；多个铁芯部，多个铁芯部凸出于圆环部的内周壁，并在圆环部的圆周方向上间隔分布，多个永磁体分别设置于相邻两个铁芯部之间，多个永磁体的极性相同；定子组件，定子组件包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括：轭部；定子主齿，设置于轭部上，定子主齿包括齿靴，定子绕组设置于定子主齿上；至少两个定子副齿，设置于齿靴上。
7.本发明提出的电机包括转子组件和定子组件。其中，转子组件包括转子铁芯和多个永磁体。转子铁芯包括圆环部和多个铁芯部，多个铁芯部凸出于圆环部的内周壁，并且多个铁芯部在圆环部的圆周方向上间隔分布。多个永磁体分别设置于相邻两个铁芯部之间，并且多个永磁体的极性相同。这样，在圆环部的圆周方向上，多个铁芯部和多个永磁体交替分布。
8.特别地，多个极性相同的永磁体分别设置于相邻两个铁芯部之间，转子铁芯的圆环部上产生了交替极的磁性结构，使得转子铁芯为凸极结构。这样，既降低了永磁体的使用数量，且降低了交替极转子的制造难度，又使得磁场调制效应增强，工作次磁密谐波的幅值增加，使得电机产生了更好的输出性能。并且，本发明中多个铁芯部和多个永磁体交替分布设置在转子铁芯的圆环部上，也避免了相关技术中采用交替极后磁极数量减小，磁场基波幅值下降，导致转矩下降的问题。
9.进一步地，定子组件包括定子铁芯和定子绕组。此外，定子铁芯包括轭部、定子主齿和至少两个定子副齿。定子主齿设置在轭部上，并且定子主齿的齿根与轭部相连接，定子主齿的齿顶设置有齿靴。此外，定子绕组设置于定子主齿上，齿靴可以对定子绕组起到一定的限位作用，以保证定子绕组稳定处于定子主齿上。
10.特别地，齿靴上设置有至少两个定子副齿，定子副齿除了作为导磁部件外，还可作为调制部件，实现磁场调制的作用。此时，不同于相关技术中所采用的常规永磁电机(槽开
口较小，气隙磁导接近于常数)。在本发明提出的电机中，定子主齿分裂成至少两个定子副齿，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量。这样，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，该电机的结构简单，便于加工制造，并不会明显提升电机的成本，电机也不会出现较大的振动和噪声。
11.因此，本发明提出的电机中转子铁芯的圆环部上产生了交替极的磁性结构，并且定子铁芯上设置有至少两个定子副齿，进而通过交替极以及主副齿的形式，使得电机的性能得到明显提升，一方面使得电机产生了更好的输出性能，另一方面使得电机也不会出现较大的振动和噪声。
12.在一些可能的设计中，定子绕组的极对数ps＝
│
ax
±
pr
│
，a表示定子主齿的数量，x表示每个定子主齿上定子副齿的数量，pr表示多个永磁体的数量。
13.在该设计中，定子绕组的极对数ps满足：ps＝
│
ax
±
pr
│
。其中，a表示定子主齿的数量，x表示每个定子主齿上定子副齿的数量，pr表示永磁体数量。气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。
14.因此，本发明提出的电机中，定子主齿的齿靴上设置有至少两个定子副齿，进而通过定子副齿作为调制部件，实现磁场调制的作用，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，定子绕组的极对数ps满足：ps＝
│
ax
±
pr
│
。在该限定下，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。
15.在一些可能的设计中，相邻两个铁芯部之间具有容纳部，永磁体位于容纳部内；其中，在圆环部的圆周方向上，永磁体的尺寸小于容纳部的尺寸。
16.在该设计中，多个铁芯部在圆环部的圆周方向上间隔分布，这样在相邻两个铁芯部之间形成容纳部。并且，在圆环部的圆周方向上，永磁体的尺寸小于容纳部的尺寸，以保证永磁体能够放置在容纳部内。如此设计，使得本发明提出的转子组件中转子铁芯的结构简单，便于加工制造和装配。这样，在提升磁场调制效应的基础上，可进一步降低转子组件的成本。
17.在一些可能的设计中，在圆环部的圆周方向上，永磁体与铁芯部之间存在气隙。
18.在该设计中，在圆环部的圆周方向上，永磁体的尺寸小于容纳部的尺寸。这样，使得永磁体与铁芯部之间存在一定的气隙。在转子组件与定子组件配合使用时，气隙磁导中引入较多的谐波分量。当永磁磁动势和含有谐波的气隙磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。
19.在一些可能的设计中，在圆环部的圆周方向上，气隙的尺寸大于0mm并小于3mm。
20.在该设计中，气隙的大小影响整个转子组件的运作可靠性，气隙过大时，将会使磁阻增大，从而将励磁损耗增大，使得永磁体对铁芯部的磁化效果降低，进而无法产生交替极结构。而当气隙过小时，又会使得气隙谐波磁场增大，运行时永磁体易与容纳部的内壁之间发生碰撞，从而降低了运行可靠性，也给装配带来困难。
21.因此，本发明对气隙在圆环部的圆周方向上的尺寸进行优化，保证气隙在圆环部的圆周方向上的尺寸大于0mm并小于3mm，保证永磁体对铁芯部的磁化效果，同时保证转子组件运行的可靠性。
22.在一些可能的设计中，圆环部的中心到永磁体两端的连线之间形成有夹角γ，并满足0.9＜γ/(π/(pr))＜1.7，其中，pr为永磁体的数量。
23.在该设计中，圆环部的中心到永磁体的两端的连线之间形成有夹角γ，夹角的存在可以使得气隙磁导过程进一步变化，磁场调制效应增强，工作次磁密谐波的幅值增加，进而使得采用转子组件的电机转矩进一步地得到提升，由此也避免了传统永磁电机中采用交替极后磁极数量减小，磁场基波幅值下降，导致转矩下降的问题。
24.进一步地，圆环部的中心到永磁体两端的连线的夹角γ满足：0.9＜γ/(π/(pr))＜1.7，其中，pr为永磁体的数量，当夹角γ满足上述条件时，转子组件的工作性能良好。
25.在一些可能的设计中，永磁体包括以下一者：铁氧体或稀土永磁。
26.在该设计中，永磁体可以采用铁氧体，稀土永磁体的导磁性能较好。
27.在该设计中，永磁体还可以采用稀土永磁体，稀土永磁体的磁性极高。
28.在一些可能的设计中，转子铁芯包括多个冲片，多个冲片沿转子铁芯的轴向堆叠设置，任一冲片包括圆环部和多个铁芯部。
29.在该设计中，转子铁芯包括多个冲片。其中，多个冲片沿转子铁芯的轴向堆叠设置。此外，任一包括圆环部和至少一个铁芯部。这样，在制造转子铁芯的过程中，可通过一层层冲压的方式来制造。
30.在一些可能的设计中，转子铁芯包括多个分块铁芯，任一分块铁芯包括圆弧部和至少一个铁芯部，至少一个铁芯部设置于圆弧部上，相邻两个分块铁芯的圆弧部相连接，多个圆弧部形成圆环部。
31.在该设计中，转子铁芯包括多个分块铁芯，多个分块铁芯沿定子铁芯的圆周方向首尾连接。其中，任一分块铁芯包括圆弧部和至少一个铁芯部，相邻两个分块铁芯的圆弧部相连接，多个圆环部共同形成上述圆环部。这样，在制造转子铁芯的过程中，可将多个分块铁芯首尾连接来制造转子铁芯。
32.具体地，转子铁芯包括多个分块铁芯。这样，在制造转子组件的过程中，可首先将转子铁芯展开(可以展开为一条，也可展开为单个分块铁芯)。而后，在每一个分块铁芯上对应的位置装配永磁体。这样，相较于相技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体的操作空间更加，有利于降低永磁体的装配难度，进而提高绕线的效率，降低材料成本。
33.并且，本发明在降低永磁体装配难度的基础上，可降低装配过程中废品率，进而减少废料并提升定子铁芯的成本率。此外，单个分块铁芯对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低转子结构的材料成本。
34.在一些可能的设计中，相邻两个分块铁芯的圆弧部拆卸式连接。
35.在该设计中，相邻两个分块铁芯的圆弧部拆卸式连接。这样，可保证相邻两个分块铁芯的拆装。
36.在一些可能的设计中，相邻两个分块铁芯的圆弧部焊接。
37.在该设计中，相邻两个分块铁芯的圆弧部可以是焊接连接。这样，可保证相邻两个分块铁芯之间的连接强度。
38.在一些可能的设计中，转子铁芯包括至少一条条形铁芯，至少一条条形铁芯首尾连接并呈环形分布，至少一条条形铁芯上间隔设置有多个铁芯部。具体地，任一条条形铁芯
包括多条条形冲片，多个条形冲片沿转子铁芯的轴向堆叠设置。
39.在该设计中，转子铁芯包括至少一条条形铁芯，至少一条条形铁芯首尾连接并呈环形分布。此外，至少一条条形铁芯上间隔设置有多个铁芯部。这样，在制造转子铁芯的过程中，可将至少一条条形铁芯首尾连接来制造转子铁芯。
40.具体地，转子铁芯包括至少一条条形铁芯。这样，在制造转子组件的过程中，可首先将转子铁芯展开(可以展开为一条，也可展开为多条)。而后，在每一条条形铁芯上对应的位置装配永磁体。这样，相较于相技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体的操作空间更加，有利于降低永磁体的装配难度，进而提高绕线的效率，降低材料成本。
41.并且，本发明在降低永磁体装配难度的基础上，可降低装配过程中废品率，进而减少废料并提升定子铁芯的成本率。此外，单个分块铁芯对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低转子结构的材料成本。
42.在一些可能的设计中，转子铁芯包括至少一条条形铁芯，至少一条条形铁芯沿转子铁芯的轴向呈螺旋状分布，至少一条条形铁芯上间隔设置有多个铁芯部。
43.在该设计中，转子铁芯包括至少一条条形铁芯，至少一条条形铁芯沿转子铁芯的轴向呈螺旋状分布。此外，至少一条条形铁芯上间隔设置有多个铁芯部。这样，在制造转子铁芯的过程中，可将至少一条条形铁芯沿转子铁芯的轴向呈螺旋状分布来制造转子铁芯。
44.具体地，转子铁芯包括至少一条条形铁芯。这样，在制造转子组件的过程中，可首先将转子铁芯展开(可以展开为一条，也可展开为多条)。而后，在每一条条形铁芯上对应的位置装配永磁体。这样，相较于相技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体的操作空间更加，有利于降低永磁体的装配难度，进而提高绕线的效率，降低材料成本。
45.并且，本发明在降低永磁体装配难度的基础上，可降低装配过程中废品率，进而减少废料并提升定子铁芯的成本率。此外，单个分块铁芯对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低转子结构的材料成本。
46.在该设计中，相邻两个定子主齿之间具有定子槽，定子绕组缠绕在定子主齿上，并收纳于定子槽中。此外，相邻两个定子主齿的齿靴之间形成有槽口，槽口与定子槽相连通，工作人员可通过槽口将定子绕组缠绕的定子主齿上。
47.进一步地，在本发明提出的电机中，定子绕组的每个线圈仅绕设于一个定子主齿上，即采用单齿绕的集中绕组结构，此时电机绕组端部较小，有利于减小铜耗，并且便于实现模块化，提高生产制造效率。
48.在一些可能的设计中，相邻两个定子副齿之间具有凹槽；在定子组件的圆周方向上，凹槽的尺寸与槽口的尺寸不等。
49.在该设计中，在定子铁芯的圆周方向上，槽口的尺寸与凹槽的尺寸不等。具体地，在定子铁芯的圆周方向上，凹槽的尺寸大于槽口的尺寸。这样，会改变定子副齿在圆周上分布的均匀程度，即减小了气隙磁导的周期数，而气隙磁密各工作谐波为极对数为：|pr
±i×
zf|(i＝0，1，2
……
)，zf为气隙磁导周期数；当气隙磁导周期数减小后，调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，使得电机的输出转矩会进一步提升。
50.进一步地，凹槽的形状可根据实际情况进行设计。具体地，凹槽可以设计为多边形
槽、弧形槽等。更具体地，可将凹槽设计为方形槽、梯形槽、三角形槽、或其他多边形槽。
51.在一些可能的设计中，在相邻两个定子副齿中，一个定子副齿的齿身平分线与另一个定子副齿的齿身平分线之间的形成夹角β，且满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4，其中，a表示定子主齿的数量，x表示每一个定子主齿上定子副齿的数量。
52.在该设计中，在相邻两个定子副齿中，一个定子副齿的齿身平分线与另一个定子副齿的齿身平分线之间的形成夹角β，并且满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4；其中，a表示定子主齿的数量，x表示每一个定子主齿上定子副齿的数量。这样，本发明进一步对定子副齿的结构以及分布进行优化，使得应用该电机调制生成的谐波幅值较大，转矩较高，以进一步提升电机的工作效率。
53.具体地，定子副齿的齿身平分线为：在定子铁芯的外圆上，定子副齿的中部与定子铁芯的中心的连线。
54.本发明第二方面提出了一种电器设备，包括：如本发明第一方面的电机。
55.本发明提出了的电器设备，包括如上述任一设计的电机。因此，具有上述电机的全部有益效果，在此不再详细论述。
56.本发明提出的电器设备包括但不限于空调器、冰箱、洗衣机等产品。
57.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
58.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：
59.图1是本发明一个实施例的电机中转子组件的结构示意图；
60.图2是图1所示转子组件中转子铁芯的结构示意图；
61.图3是本发明一个实施例的电机中转子铁芯的结构示意图；
62.图4是本发明一个实施例的电机中分块铁芯的结构示意图；
63.图5是本发明一个实施例的电机中条形铁芯的结构示意图；
64.图6是本发明一个实施例的电机的结构示意图；
65.图7是图6所示电机中定子组件的结构示意图；
66.图8本发明又一个实施例的电机中定子组件的结构示意图。
67.其中，图1至图8中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
68.100转子组件，102转子铁芯，104圆环部，106铁芯部，108永磁体，110容纳部，112气隙，114分块铁芯，116条形铁芯，200定子组件，202定子铁芯，204轭部，206定子主齿，208齿靴，210定子副齿，212定子绕组，214定子槽，216槽口，218凹槽，220堆叠体，230轭部区段，232第一连接部，234第二连接部。
具体实施方式
69.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
70.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
71.下面参照图1至图8来描述根据本发明一些实施例提供的电机和电器设备。其中，图7中虚线表示定子副齿210的齿身平分线。
72.如图6所示，本发明第一个实施例提出了一种电机，包括转子组件100和定子组件200。
73.其中，如图1和图2所示，转子组件100包括转子铁芯102和多个永磁体108。转子铁芯102包括圆环部104和多个铁芯部106，多个铁芯部106凸出于圆环部104的内周壁，并且多个铁芯部106在圆环部104的圆周方向上间隔分布。多个永磁体108分别设置于相邻两个铁芯部106之间，并且多个永磁体108的极性相同。这样，在圆环部104的圆周方向上，多个铁芯部106和多个永磁体108交替分布。
74.特别地，如图1和图2所示，多个极性相同的永磁体108分别设置于相邻两个铁芯部106之间，转子铁芯102的圆环部104上产生了交替极的磁性结构，使得转子铁芯102为凸极结构。这样，既降低了永磁体108的使用数量，且降低了交替极转子的制造难度，又使得磁场调制效应增强，工作次磁密谐波的幅值增加，使得电机产生了更好的输出性能。
75.并且，本发明中多个铁芯部106和多个永磁体108交替分布设置在转子铁芯102的圆环部104上，也避免了相关技术中采用交替极后磁极数量减小，磁场基波幅值下降，导致转矩下降的问题。
76.进一步地，如图6和图7所示，定子组件200包括定子铁芯202和定子绕组212。此外，定子铁芯202包括轭部204、定子主齿206和至少两个定子副齿210。定子主齿206设置在轭部204上，并且定子主齿206的齿根与轭部204相连接，定子主齿206的齿顶设置有齿靴208。此外，定子绕组212设置于定子主齿206上，齿靴208可以对定子绕组212起到一定的限位作用，以保证定子绕组212稳定处于定子主齿206上。
77.特别地，如图6和图7所示，齿靴208上设置有至少两个定子副齿210，定子副齿210除了作为导磁部件外，还可作为调制部件，实现磁场调制的作用。此时，不同于相关技术中所采用的常规永磁电机(槽开口较小，气隙磁导接近于常数)。在本发明提出的电机中，定子主齿206分裂成至少两个定子副齿210，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量。这样，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，该电机的结构简单，便于加工制造，并不会明显提升电机的成本，电机也不会出现较大的振动和噪声。
78.因此，本发明提出的电机中转子铁芯102的圆环部104上产生了交替极的磁性结构，并且定子铁芯202上设置有至少两个定子副齿210，进而通过交替极以及主副齿的形式，使得电机的性能得到明显提升，一方面使得电机产生了更好的输出性能，另一方面使得电机也不会出现较大的振动和噪声。
79.本发明第二个实施例提出了一种电机，在第一个实施例的基础上，进一步地：
80.如图6和图7所示，定子主齿206的齿靴208上设置有至少两个定子副齿210，进而通过定子副齿210作为调制部件，实现磁场调制的作用，使得气隙磁导中引入较多的谐波分量，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，定子绕组212的极对数ps＝
│
ax
±
pr
│
，a表示定子主齿206的数量，x表示每个定子主齿206上定子副齿210的数量，pr表示多个永磁体108
的数量。
81.在该限定下，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。
82.本发明第三个实施例提出了一种电机，在第一个实施例和第二个实施例的基础上，进一步地：
83.如图1和图2所示，多个铁芯部106在圆环部104的圆周方向上间隔分布，这样在相邻两个铁芯部106之间形成容纳部110。并且，在圆环部104的圆周方向上，永磁体108的尺寸小于容纳部110的尺寸，以保证永磁体108能够放置在容纳部110内。如此设计，使得本发明提出的转子组件100中转子铁芯102的结构简单，便于加工制造和装配。这样，在提升磁场调制效应的基础上，可进一步降低转子组件100的成本。
84.本发明第四个实施例提出了一种电机，在第一个实施例、第二个实施例和第三个实施例的基础上，进一步地：
85.如图1和图2所示，在圆环部104的圆周方向上，永磁体108的尺寸小于容纳部110的尺寸。这样，使得永磁体108与铁芯部106之间存在一定的气隙112。在转子组件100与定子组件200配合使用时，气隙112磁导中引入较多的谐波分量。
86.当永磁磁动势和含有谐波的气隙112磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。
87.在该实施例中，进一步地，如图1所示，气隙112的大小影响整个转子组件100的运作可靠性，气隙112过大时，将会使磁阻增大，从而将励磁损耗增大，使得永磁体108对铁芯部106的磁化效果降低，进而无法产生交替极结构。而当气隙112过小时，又会使得气隙112谐波磁场增大，运行时永磁体108易与容纳部110的内壁之间发生碰撞，从而降低了运行可靠性，也给装配带来困难。
88.因此，本发明对气隙112在圆环部104的圆周方向上的尺寸d1进行优化，保证气隙112在圆环部104的圆周方向上的尺寸d1大于0mm并小于3mm，保证永磁体108对铁芯部106的磁化效果，同时保证转子组件100运行的可靠性。
89.具体地，气隙112在圆环部104的圆周方向上的尺寸d1可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、2.8mm等，本领域技术人员可根据实际需要筋设计。
90.本发明第五个实施例提出了一种转子组件100，在第一个实施例、第二个实施例、第三个实施例和第四个实施例的基础上，进一步地：
91.如图1所示，圆环部104的中心到永磁体108的两端的连线之间形成有夹角γ，夹角的存在可以使得气隙112磁导过程进一步变化，磁场调制效应增强，工作次磁密谐波的幅值增加，进而使得采用转子组件100的电机转矩进一步地得到提升，由此也避免了传统永磁电机中采用交替极后磁极数量减小，磁场基波幅值下降，导致转矩下降的问题。
92.进一步地，如图1所示，圆环部104的中心到永磁体108两端的连线的夹角γ满足：0.9＜γ/(π/(pr))＜1.7，其中，pr为永磁体108的数量，当夹角γ满足上述条件时，转子组件100的工作性能良好。
93.在第一个实施例至第五个实施例的基础上，进一步地，永磁体108可以采用铁氧体，稀土永磁体108的导磁性能较好。
94.在第一个实施例至第五个实施例的基础上，进一步地，永磁体108还可以采用稀土永磁体108，稀土永磁体108的磁性极高。
95.在第一个实施例至第五个实施例的基础上，进一步地，转子铁芯102包括多个冲片。其中，多个冲片沿转子铁芯102的轴向堆叠设置。此外，任一包括圆环部104和至少一个铁芯部106。这样，在制造转子铁芯102的过程中，可通过一层层冲压的方式来制造。
96.在第一个实施例至第五个实施例的基础上，进一步地，如图3和图4所示，转子铁芯102包括多个分块铁芯114，多个分块铁芯114沿定子铁芯202的圆周方向首尾连接。其中，任一分块铁芯114包括圆弧部和至少一个铁芯部106，相邻两个分块铁芯114的圆弧部相连接，多个圆环部104共同形成上述圆环部104。这样，在制造转子铁芯102的过程中，可将多个分块铁芯114首尾连接来制造转子铁芯102。
97.具体地，如图3和图4所示，转子铁芯102包括多个分块铁芯114。这样，在制造转子组件100的过程中，可首先将转子铁芯102展开(可以展开为一条，也可展开为单个分块铁芯114)。而后，在每一个分块铁芯114上对应的位置装配永磁体108。这样，相较于相技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体的操作空间更加，有利于降低永磁体108的装配难度，进而提高绕线的效率，降低材料成本。
98.并且，本发明在降低永磁体108装配难度的基础上，可降低装配过程中废品率，进而减少废料并提升定子铁芯的成本率。此外，单个分块铁芯114对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低转子结构的材料成本。
99.进一步地，如图3和图4所示，相邻两个分块铁芯114的圆弧部拆卸式连接。这样，可保证相邻两个分块铁芯114的拆装。此外，相邻两个分块铁芯114的圆弧部也可以是焊接连接。这样，可保证相邻两个分块铁芯114之间的连接强度。
100.在第一个实施例至第五个实施例的基础上，进一步地，如图5所示，转子铁芯102包括至少一条条形铁芯116，至少一条条形铁芯116首尾连接并呈环形分布。此外，至少一条条形铁芯116上间隔设置有多个铁芯部106。这样，在制造转子铁芯102的过程中，可将至少一条条形铁芯116首尾连接来制造转子铁芯102。
101.具体地，如图5所示，转子铁芯102包括至少一条条形铁芯116。这样，在制造转子组件100的过程中，可首先将转子铁芯102展开(可以展开为一条，也可展开为多条)。而后，在每一条条形铁芯116上对应的位置装配永磁体108。这样，相较于相技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体的操作空间更加，有利于降低永磁体108的装配难度，进而提高绕线的效率，降低材料成本。
102.并且，本发明在降低永磁体108装配难度的基础上，可降低装配过程中废品率，进而减少废料并提升定子铁芯的成本率。此外，单个分块铁芯114对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低转子结构的材料成本。
103.在第一个实施例至第五个实施例的基础上，进一步地，如图5所示，转子铁芯102包括至少一条条形铁芯116，至少一条条形铁芯116沿转子铁芯102的轴向呈螺旋状分布。此外，至少一条条形铁芯116上间隔设置有多个铁芯部106。这样，在制造转子铁芯102的过程中，可将至少一条条形铁芯116沿转子铁芯102的轴向呈螺旋状分布来制造转子铁芯102。
104.具体地，如图5所示，转子铁芯102包括至少一条条形铁芯116。这样，在制造转子组件100的过程中，可首先将转子铁芯102展开(可以展开为一条，也可展开为多条)。而后，在
每一条条形铁芯116上对应的位置装配永磁体108。这样，相较于相技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体的操作空间更加，有利于降低永磁体108的装配难度，进而提高绕线的效率，降低材料成本。
105.并且，本发明在降低永磁体108装配难度的基础上，可降低装配过程中废品率，进而减少废料并提升定子铁芯的成本率。此外，单个分块铁芯114对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低转子结构的材料成本。
106.本发明第六个实施例提出了一种电机，在第一个实施例、第二个实施例、第三个实施例、第四个实施例和第五个实施例的基础上，进一步地：
107.如图7所示，相邻两个定子主齿206之间具有定子槽214，定子绕组212缠绕在定子主齿206上，并收纳于定子槽214中。此外，相邻两个定子主齿206的齿靴208之间形成有槽口216，槽口216与定子槽214相连通，工作人员可通过槽口216将定子绕组212缠绕的定子主齿206上。
108.进一步地，在本发明提出的电机中，如图6所示，定子绕组212的每个线圈仅绕设于一个定子主齿206上，即采用单齿绕的集中绕组结构，此时电机绕组端部较小，有利于减小铜耗，并且便于实现模块化，提高生产制造效率。
109.本发明第七个实施例提出了一种电机，在第六个实施例的基础上，进一步地：
110.在定子铁芯的圆周方向上，如图7所示，槽口216的尺寸d3与凹槽218的尺寸d2不等。具体地，在定子铁芯的圆周方向上，凹槽218的尺寸d2大于槽口216的尺寸d3。这样，会改变定子副齿210在圆周上分布的均匀程度，即减小了气隙112磁导的周期数，而气隙磁密各工作谐波为极对数为：|pr
±i×
zf|(i＝0，1，2
……
)，zf为气隙112磁导周期数；当气隙112磁导周期数减小后，调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，使得电机的输出转矩会进一步提升。
111.进一步地，如图7所示，凹槽218的形状可根据实际情况进行设计。具体地，凹槽218可以设计为多边形槽、弧形槽等。更具体地，可将凹槽218设计为方形槽、梯形槽、三角形槽、或其他多边形槽。
112.本发明第八个实施例提出了一种电机，在第一个实施例、第二个实施例、第三个实施例、第四个实施例、第五个实施例、第六个实施例和第七个实施例的基础上，的基础上，进一步地：
113.如图7所示，在相邻两个定子副齿210中，一个定子副齿210的齿身平分线与另一个定子副齿210的齿身平分线之间的形成夹角β，并且满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4；其中，a表示定子主齿206的数量，x表示每一个定子主齿206上定子副齿210的数量。这样，本发明进一步对定子副齿210的结构以及分布进行优化，使得应用该电机调制生成的谐波幅值较大，转矩较高，以进一步提升电机的工作效率。
114.本发明第九个实施例提出了一种电器设备，包括：如上述任一实施例的电机。
115.本发明提出了的电器设备，包括如上述任一实施例的电机。因此，具有上述电机的全部有益效果，在此不再详细论述。
116.本发明提出的电器设备包括但不限于空调器、冰箱、洗衣机等产品。
117.本发明第十个实施例提出了一种电机，通过磁场调制原理，产生并利用更多工作谐波，从而提高电机输出转矩，提升电机性能，并且通过交替极设计，进一步提高磁密谐波
分量，提升电机输出能力，同时也减小永磁体108用量，降低成本。
118.在该实施例中，如图6所示，电机包括转子组件100和转子组件100，转子组件100和转子组件100同心设置。其中，转子组件100包括转子铁芯102和多个永磁体108，转子铁芯102包括圆环部104和多个铁芯部106，多个铁芯部106在圆环部104的圆周方向上间隔分布，多个永磁体108分别设置于相邻两个铁芯部106之间，并且多个永磁体108的极性相同。这样，在圆环部104的圆周方向上，多个铁芯部106和多个永磁体108交替分布。
119.此外，如图7所示，定子铁芯202包括：轭部204、定子主齿206、至少两个定子副齿210；定子绕组212设置于定子主齿206上；具体定子绕组212包含多个线圈，且每个线圈只缠绕与一个定子主齿206上。相邻两个定子主齿206之间具有定子槽214，相邻两个齿靴208之间具有槽口216，槽口216与定子槽214相连通，定子绕组212位于定子槽214内；相邻两个定子副齿210之间具有凹槽218。
120.通过上述设计齿靴208上的定子副齿210除了作为导磁部件外，还可作为调制部件，实现磁场调制的作用。此时，不同于常规永磁电机，在本发明的电机中，定子主齿206的齿靴208分裂成多个定子副齿210，且相邻定子副齿210之间形成有较大的凹槽218，使得气隙112磁导中引入较多的谐波分量。当永磁磁动势和含有谐波的气隙112磁导作用时，气隙磁密中会出现新的谐波成分。
121.在该实施例中，进一步地，定子绕组212的极对数ps＝
│
ax
±
pr
│
，a表示定子主齿206的数量，x表示每个定子主齿206上定子副齿210的数量，pr表示多个永磁体108的数量。此时，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。
122.并且，在本发明中，定子绕组212的每一个线圈仅绕设于一个定子主齿206上，即采用单齿绕的集中绕组结构，此时电机绕组端部较小，有利于减小铜耗，并且便于实现模块化，提高生产制造效率。
123.在该实施例中，进一步地，如图8所示，定子铁芯202包括至少两个堆叠体220，并通过至少两个堆叠体220堆叠的方式来制造定子铁芯202。这样，在定子铁芯202的加工制造过程中，工作人员可先在单个堆叠体220上进行绕线等操作。相较于相技术中需要在整体铁芯上进行绕线操作，本发明所提出的堆叠体220的操作空间更加，有利于降低绕线难度，进而提高绕线的工作效率，降低材料成本。
124.此外，如图8所示，本发明可以首先在单个堆叠体220上进行绕线等操作，可有效提升定子绕组的缠绕数量，并提升定子绕组的槽满率，提高应用电机输出性能。并且，本发明在降低绕线难度的基础上，可降低绕线过程中废品率，进而减少废料并提升定子铁芯202的成本率。此外，单独堆叠体220对材料的要求较低，可提升铁芯材料的利用率，进而降低定子铁芯202的材料成本。
125.具体地，如图8所示，定子铁芯202还包括第一连接部232和第二连接部234。其中，第一连接部232设置在轭部区段230的第一端，第一连接部232设置在轭部区段230的第二端，第一端和第二段在轭部区段230上相对设置。并且，第一连接部232和第二连接部234的结构相匹配，第一连接部232和第二连接部234配合能够实现自锁。因此，在拼接堆叠体220的过程中，本发明可以通过第一连接部232和第二连接部234来连接相邻两个堆叠体220，包括相邻两个堆叠体220的可拆卸连接。
126.在该实施例中，进一步地，如图8所示，第一连接部232与第二连接部234中的一者为凸部，另一者为凹部。此外，凸部的形状与凹部的形状相适配，并且凸部与凹部之间能够可拆卸的连接，并具有自锁功能。具体地，凹部包括但不限于以下结构多边形槽、圆形槽、椭圆形槽；凸部的形状与凹部的形状相匹配。
127.在该实施例中，进一步地，定子铁芯202还包括固定件。其中。在相邻两个堆叠体220拼接完成后，本发明进一步通过固定件来对整体结构进行固定，进而进一步提升拼接后的堆叠体220的结构稳定性。具体地，固定件可采用绝缘框架，进而使得绝缘框架在保证绝缘的基础上，还可对堆叠体220进行固定，实现了绝缘框架的多用途。
128.在该实施例中，进一步地，如图1和图2所示，转子组件100采用交替极结构，可减小永磁体108用量，降低电机成本。另一方面，采用交替极后，转子铁芯102为凸极结构，气隙112磁导进一步变化，磁场调制效应增强，工作次磁密谐波的幅值增加，电机转矩进一步提升。由此也避免了传统永磁电机中采用交替极后磁极数量减小，磁场基波幅值下降，导致转矩下降的问题。
129.在该实施例中，进一步地，圆环部104的中心到永磁体108两端的连线之间形成有夹角γ，并满足0.9＜γ/(π/(pr))＜1.7，其中，pr为永磁体108的数量。这样，磁场调制效应进一步增强，工作次磁密谐波的幅值增加，进而使得采用转子组件100的电机转矩进一步地得到提升，由此也避免了传统永磁电机中采用交替极后磁极数量减小，磁场基波幅值下降，导致转矩下降的问题。
130.在该实施例中，进一步地，在圆环部104的圆周方向上，永磁体108与铁芯部106之间存在气隙112；并且，气隙112在圆环部104的圆周方向上的尺寸d1大于0mm并小于3mm，保证永磁体108对铁芯部106的磁化效果，同时保证转子组件100运行的可靠性。此时，电机输出性能较优。
131.在该实施例中，进一步地，永磁体108材料可以为铁氧体或者稀土永磁。具体地，永磁体108可以采用铁氧体，稀土永磁体108的导磁性能较好。具体地，永磁体108还可以采用稀土永磁体108，稀土永磁体108的磁性极高。
132.在该实施例中，进一步地，转子铁芯102可以包括多个冲片，个冲片沿转子铁芯102的轴向堆叠设置，任一包括圆环部104和至少一个铁芯部106。
133.在该实施例中，进一步地，转子铁芯102可以包括多个分块铁芯114，多个分块铁芯114沿定子铁芯202的圆周方向首尾连接。其中，任一分块铁芯114包括圆弧部和至少一个铁芯部106，相邻两个分块铁芯114的圆弧部相连接，多个圆环部104共同形成上述圆环部104。
134.在该实施例中，进一步地，转子铁芯102可以至少一条条形铁芯116，至少一条条形铁芯116首尾连接并呈环形分布，至少一条条形铁芯116上间隔设置有多个铁芯部106。具体地，任一条条形铁芯116包括多条条形冲片，多个条形冲片沿转子铁芯102的轴向堆叠设置。
135.在该实施例中，进一步地，转子铁芯102可以一条条形铁芯116，至少一条条形铁芯116首尾连接并呈环形分布。此外，至少一条条形铁芯116上间隔设置有多个铁芯部106。
136.在该实施例中，进一步地，相邻两个定子副齿210之间具有凹槽218；在定子组件200的圆周方向上，凹槽218的尺寸d2与槽口216的尺寸d3不等。这样，会改变定子副齿210在圆周上分布的均匀程度，即减小了气隙112磁导的周期数，而气隙磁密各工作谐波为极对数为：|pr
±i×
zf|(i＝0，1，2
……
)，zf为气隙112磁导周期数；当气隙112磁导周期数减小后，
调制生成的磁密谐波分量将增加，即会产生更多的工作谐波，使得电机的输出转矩会进一步提升。
137.在该实施例中，进一步地，在相邻两个定子副齿210中，一个定子副齿210的齿身平分线与另一个定子副齿210的齿身平分线之间的形成夹角β，并且满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4；其中，a表示定子主齿206的数量，x表示每一个定子主齿206上定子副齿210的数量。这样，本发明进一步对定子副齿210的结构以及分布进行优化，使得应用该电机调制生成的谐波幅值较大，转矩较高，以进一步提升电机的工作效率。
138.因此，发明提出的电机中多个极性相同的永磁体108分别设置于相邻两个铁芯部106之间，这样，既降低了永磁体108的使用数量，且降低了交替极转子的制造难度，又使得磁场调制效应增强，工作次磁密谐波的幅值增加，使得电机产生了更好的输出性能。并且，本发明中多个铁芯部106和多个永磁体108交替分布设置在转子铁芯102的圆环部104上，也避免了相关技术中采用交替极后磁极数量减小，磁场基波幅值下降，导致转矩下降的问题。
139.并且，齿靴208上设置有至少两个定子副齿210，定子副齿210除了作为导磁部件外，还可作为调制部件，实现磁场调制的作用。此时，不同于相关技术中所采用的常规永磁电机(槽开口较小，气隙112磁导接近于常数)。在本发明提出的电机中，定子主齿206分裂成至少两个定子副齿210，使得气隙112磁导中引入较多的谐波分量。这样，使得电机的性能得到了明显的提升。并且，该电机的结构简单，便于加工制造，并不会明显提升电机的成本，电机也不会出现较大的振动和噪声。
140.并且，定子绕组212的极对数ps满足：ps＝
│
ax
±
pr
│
。其中，a表示定子主齿206的数量，x表示每个定子主齿206上定子副齿210的数量，pr表示永磁体108的数量。在该限定下，气隙磁密中出现的新的谐波成分可作为电机的工作谐波，为电机提供输出转矩，从而有效提升了电机的转矩密度。
141.在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”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；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
142.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。
143.以上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。

技术特征：
1.一种电机，其特征在于，包括：转子组件，所述转子组件包括转子铁芯和多个永磁体，所述转子铁芯包括：圆环部；多个铁芯部，所述多个铁芯部凸出于所述圆环部的内周壁，并在所述圆环部的圆周方向上间隔分布，所述多个永磁体分别设置于相邻两个所述铁芯部之间，所述多个永磁体的极性相同；定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯包括：轭部；定子主齿，设置于所述轭部上，所述定子主齿包括齿靴，所述定子绕组设置于所述定子主齿上；至少两个定子副齿，设置于所述齿靴上。2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子绕组的极对数ps＝
│
ax
±
pr
│
，a表示定子主齿的数量，x表示每个所述定子主齿上所述定子副齿的数量，pr表示所述多个永磁体的数量。3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，相邻两个所述铁芯部之间具有容纳部，所述永磁体位于所述容纳部内；其中，在所述圆环部的圆周方向上，所述永磁体的尺寸小于所述容纳部的尺寸。4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，在所述圆环部的圆周方向上，所述永磁体与所述铁芯部之间存在气隙。5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，在所述圆环部的圆周方向上，所述气隙的尺寸大于0mm并小于3mm。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，所述圆环部的中心到所述永磁体两端的连线之间形成有夹角γ，并满足0.9＜γ/(π/(pr))＜1.7，其中，pr为所述永磁体的数量。7.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，所述永磁体包括以下一者：铁氧体或稀土永磁。8.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯包括多个冲片，所述多个冲片沿所述转子铁芯的轴向堆叠设置，任一所述冲片包括所述圆环部和至少一个所述铁芯部。9.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯包括多个分块铁芯；任一所述分块铁芯包括圆弧部和至少一个所述铁芯部，至少一个所述铁芯部设置于所述圆弧部上，相邻两个所述分块铁芯的所述圆弧部相连接，多个所述圆弧部形成所述圆环部。10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，相邻两个所述分块铁芯的所述圆弧部拆卸式连接；或相邻两个所述分块铁芯的所述圆弧部焊接。11.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯包括至少一条条形铁芯，至少一条所述条形铁芯首尾连接并呈环形分
布，至少一条所述条形铁芯上间隔设置有所述多个铁芯部。12.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯包括至少一条条形铁芯；至少一条所述条形铁芯沿所述转子铁芯的轴向呈螺旋状分布，至少一条所述条形铁芯上间隔设置有所述多个铁芯部。13.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，相邻两个所述定子主齿之间具有定子槽，相邻两个所述齿靴之间具有槽口，所述槽口与所述定子槽相连通，所述定子绕组位于所述定子槽内。14.根据权利要求13所述的电机，其特征在于，相邻两个所述定子副齿之间具有凹槽；在所述定子组件的圆周方向上，所述凹槽的尺寸与所述槽口的尺寸不等。15.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，在相邻两个所述定子副齿中，一个所述定子副齿的齿身平分线与另一个所述定子副齿的齿身平分线之间的形成夹角β，且满足1≤β/(2π/(ax))＜1.4，其中，a表示所述定子主齿的数量，x表示每一个所述定子主齿上所述定子副齿的数量。16.一种电器设备，其特征在于，包括：如权利要求1至15中任一项所述的电机。

技术总结
本发明提出了一种电机和电器设备，电机包括：转子组件，转子组件包括转子铁芯和多个永磁体，转子铁芯包括：圆环部；多个铁芯部，多个铁芯部凸出于圆环部的内周壁，并在圆环部的圆周方向上间隔分布，多个永磁体分别设置于相邻两个铁芯部之间，多个永磁体的极性相同；定子组件，定子组件包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括：轭部；定子主齿，设置于轭部上，定子主齿包括齿靴，定子绕组设置于定子主齿上；至少两个定子副齿，设置于齿靴上。本发明中能够降低交替极转子的制造难度，又使得磁场调制效应增强，工作次磁密谐波的幅值增加，使得电机产生了更好的输出性能。产生了更好的输出性能。产生了更好的输出性能。


技术研发人员：葛梦 冯艳丽 李文瑞
受保护的技术使用者：美的威灵电机技术（上海）有限公司
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2022/3/8