CN103095007A - 转子和电动马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动马达的转子(20)，包括：转子铁芯(22)，所述转子铁芯由多个沿转子铁芯的轴向方向叠置的转子叠片(24)构成并且在转子铁芯中形成有多个沿转子铁芯的轴向方向贯穿延伸的磁体槽(26)；和多个永磁体(40)，所述永磁体分别嵌入到转子铁芯的磁体槽中以便在转子铁芯的径向外缘上形成多个磁极(28)，所述磁极沿转子铁芯的圆周方向以相同的角度间距设置，其中，在转子铁芯的两个相邻的磁极之间形成有转子槽(30)，所述转子槽相对于转子铁芯的轴向方向倾斜地延伸。本发明还涉及一种包括该转子的电动马达(1)。采用本发明的转子可以有效降低这种类型的电动马达中产生的顿转矩。

Description

转子和电动马达

技术领域

本申请涉及一种用于电动马达的转子以及包括该转子的电动马达。

背景技术

内嵌式稀土永磁电动马达的应用越来越广泛。然而，由于转子槽和定子槽之间的相互作用，这种电动马达中的顿转矩(也称为齿槽转矩)比较大，会造成噪音和振动大的问题。

目前，消除或降低这种顿转矩的一种方法是将定子槽布置成斜槽。但这种方法仅适合分布式绕组马达，而不适合集中式绕组马达。另一种方法是将转子设计成多段式，每一段错开一定角度，如图10所示。但这种方案仍然会由于磁通变化不连续而仍有相当大顿转矩存在。而且采用这种方式，转子的制造工艺比较复杂，成本较高。

发明内容

本发明的一个或多个实施例的一个目的是提供一种能够更好地消除内嵌式稀土永磁电动马达中的顿转矩的转子。

本发明的一个或多个实施例的另一个目的是提供一种能够更好地消除顿转矩的电动马达。

本说明书的一个方面提供了一种用于电动马达的转子，包括：转子铁芯，所述转子铁芯由多个沿所述转子铁芯的轴向方向叠置的转子叠片构成并且在所述转子铁芯中形成有多个沿所述转子铁芯的轴向方向贯穿延伸的磁体槽；和多个永磁体，所述永磁体分别嵌入到所述转子铁芯的磁体槽中以便在所述转子铁芯的径向外缘上形成多个磁极，所述磁极沿所述转子铁芯的圆周方向以相同的角度间距设置，其中，在所述转子铁芯的两个相邻的磁极之间形成有转子槽，所述转子槽相对于所述转子铁芯的轴向方向倾斜地延伸。

优选地，形成在每个转子叠片中的磁体槽具有相同的形状和尺寸并且沿所述转子铁芯的轴向方向完全对齐。

优选地，形成在各个转子叠片中的转子槽具有相同的形状和尺寸但是相对于所述转子铁芯的旋转轴线的角位置彼此不同。

优选地，形成在各个转子叠片中的转子槽的角位置按照从所述转子铁芯的一端到所述转子铁芯的另一端的顺序相对于所述转子铁芯的旋转轴线依次沿相同的方向偏转预定角度。

优选地，位于转子铁芯一端的转子槽相对于位于转子铁芯另一端的转子槽绕所述转子铁芯的旋转轴线偏转5～15度。

优选地，假定转子叠片的数量为n，位于转子铁芯两端的转子槽之间的偏转角度为γ，则任意两个相邻的转子叠片中的转子槽之间的偏转角度为γ/n。

优选地，每个磁体槽的两端形成有气隙部，永磁体没有延伸到所述气隙部中。

优选地，所述磁体槽形成为平直形、V形、弧形或截头的V形。

优选地，所述转子槽形成在所述转子铁芯的外表面上。

优选地，所述转子槽形成在所述转子铁芯的外周缘部中并且不朝所述转子铁芯的外表面敞开。

优选地，所述磁体槽的数量与所述转子槽的数量相同。

优选地，所述磁体槽的数量与所述转子槽的数量均为偶数。

优选地，各个转子叠片上的磁极的中点的连线相对于所述转子铁芯的轴向方向倾斜地延伸。

本说明书的另一个方面提供了一种包括上述转子的电动马达。

根据本发明的一种或几种实施例的转子和/或电动马达的优点在于：在根据本发明实施方式的转子中，各个磁极之间的转子槽相对于转子铁芯的轴向方向倾斜地延伸，实测表明，采用这种构造能够大大降低甚至消除永磁电动马达中的顿转矩。此外，转子铁芯中的磁体槽仍然是沿转子铁芯的轴向方向平直地延伸的，因此可以容易地将扁平形状的永磁体插入到这些磁体槽中。因此，在降低或消除了顿转矩的同时没有过多地增加装配的难度。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的一个或几个实施例的特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1是根据本发明一种实施方式的电动马达的示意性俯视图；

图2是图1所示电动马达的转子的分解立体图；

图3是图1所示电动马达的转子的部分剖视立体图；

图4是图2所示转子的转子叠片的示意图；

图5是图4所示的其中一个转子叠片的示意图；

图6A和6B分别是转子铁芯两端的两个转子叠片的俯视图；

图7是根据本发明实施方式的转子与常规转子的顿转矩的比较图；

图8A-8D示出了根据本发明其他实施方式的具有不同形式的磁体槽的转子；

图9A-9D示出了根据本发明其他实施方式的具有不同形式的转子槽的转子；

图10示出了一种现有技术的分段式转子。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

下面将参照图1-7描述根据本发明一种实施方式的电动马达。其中，图1是根据本发明一种实施方式的电动马达的示意性俯视图；图2是图1所示电动马达的转子的分解立体图；图3是图1所示电动马达的转子的部分剖视立体图；图4是图2所示转子的转子叠片的示意图；图5是图4所示的其中一个转子叠片的示意图；图6A和6B分别是转子铁芯两端的两个转子叠片的俯视图；图7是根据本发明实施方式的转子与常规转子的顿转矩的比较图。

如图所示，电动马达1包括一般包括定子10和能够在定子10内旋转的转子20。转子20可以与旋转轴(未示出)配合以输出旋转力。

定子10包括大致圆筒形的定子铁芯12。定子铁芯12由多个沿定子铁芯12的轴向方向叠置的定子叠片构成。定子铁芯12上设置有朝向定子铁芯的径向内侧延伸并且沿定子铁芯12的圆周方向以预定的间距间隔开的多个磁极14。在两个相邻的磁极14之间形成有定子槽16。定子线圈(未示出)缠绕在磁极14上以在加电时形成驱动转子20的磁场。

转子20包括大致圆柱形的转子铁芯22和多个永磁体40。转子铁芯22由多个沿转子铁芯22的轴向方向叠置的转子叠片24构成。在转子铁芯22中形成有多个沿转子铁芯22的轴向方向贯穿延伸的磁体槽26。永磁体40分别嵌入到转子铁芯22的各个磁体槽26中以便在转子铁芯22的径向外缘上形成多个磁极28。这些磁极28沿转子铁芯22的圆周方向以相同的角度间距设置。

参照图2，在转子铁芯22的两个相邻的磁极28之间形成有转子槽30，转子槽30构造成相对于转子铁芯22的轴向方向倾斜地延伸。转子槽30和磁体槽26可以具有相同的数量。另外，参照图3，在本发明的构造中，磁体槽26形成为沿转子铁芯22的轴向方向平直地延伸使得图2所示的扁平形状的永磁体40能够容易地插入到这些磁体槽26中，而转子槽30形成为相对于转子铁芯22的轴向方向倾斜地延伸，从而在确保了转子20的易组装性的同时大大降低了电动马达中的顿转矩。图7示出了实测的根据本发明实施方式的将转子槽30形成为斜槽的转子20和常规的将转子槽形成为沿转子铁芯的轴向方向延伸的直槽的转子产生的顿转矩的比较。在图7中，横轴表示转子的旋转角度，纵轴表示顿转矩，虚线表示常规的直槽转子的顿转矩，而点划线表示根据本发明的斜槽转子的顿转矩。从图7中可以看出，本发明的斜槽转子可以极大地降低顿转矩。

下面具体参考图4-6描述构成转子铁芯22的各个转子叠片24的构造。如图4所示，转子铁芯22包括多个转子叠片24，这些转子叠片24沿转子铁芯22的轴向方向堆叠在一起。在每个转子叠片24上都形成有磁体槽26和转子槽30。

同时参照图6A-6B，其中图6A示出了图4所示转子铁芯22一端(例如顶端)的一片转子叠片24A，而图6B示出了图4所示转子铁芯22另一端(例如底端)的一片转子叠片24B。如图所示，形成在每个转子叠片24中的磁体槽26具有相同的形状和尺寸并且沿转子铁芯22的轴向方向完全对齐，从而在转子铁芯22中形成沿轴向方向平直延伸的磁体槽26。如图5所示，可以在磁体槽26的两端形成气隙部27以提供优化的磁场分布。永磁体40不会延伸到气隙部27中。

另外，形成在各个转子叠片24中的转子槽30具有相同的形状和尺寸，但是这些转子槽30相对于转子铁芯22的旋转轴线O的角位置彼此不同。特别是，形成在各个转子叠片24中的转子槽30的角位置可以按照从转子铁芯的一端到转子铁芯的另一端的顺序相对于转子铁芯22的旋转轴线O依次沿相同的方向偏转预定角度。各个转子槽30的偏转方向可以与转子20的旋转方向相同，也可以与转子20的旋转方向相反。另外，优选地，任意两个相邻的转子叠片24中的转子槽30可以偏转相同的预定角度。在这种情况下，各个转子叠片24上的磁极的中点的连线P相对于转子铁芯22的轴向方向也倾斜地延伸，如图4所示。

如图6A和6B所示，假定其中一个转子槽30的角位置表示为转子槽30的中心轴线OX与转子叠片24的竖直方向OY之间的夹角，则位于转子铁芯22顶端的转子叠片24A中的转子槽30的角位置为α，而位于转子铁芯22底端的转子叠片24B中的转子槽30的角位置为β。在一种优选实施方式中，α和β之间的差值γ可以为5～15度。换言之，位于转子铁芯一端的转子槽30相对于位于转子铁芯另一端的转子槽30绕转子铁芯的旋转轴线O可以偏转5～15度。其他的偏转角度也是可行的并且取决于顿转矩和磁阻转矩之间的平衡设计，在此不再赘述。

另外，假定转子叠片24的数量为n，位于转子铁芯两端的转子槽之间的偏转角度为γ，则任意两个相邻的转子叠片24中的转子槽30之间的偏转角度为γ/n。

在图1-6所示的实施方式中，形成有四个磁体槽26、四个磁极28和四个转子槽30。但是，本领域技术人员应该理解，磁体槽和转子槽的数量不限于此，而时可以为任何的偶数个，例如2个、6个或8个等。例如，图9A示出了六个磁体槽和六个转子槽。

在图1-6所示的实施方式中，示出了形成为大致平直形状的磁体槽26。但是，本领域技术人员应该理解，磁体槽26的形状并不局限于此，而是可以根据需要设计为各种其他形状，例如，图8A-8D分别示出了形成为平直形、V形、截头的V形或弧形的磁体槽26。

另外，在本发明中也不具体限制转子槽30的形状，其形状设计可以参照常规直槽转子的设计以实现特定的目的。例如，图9A-9D分别示出了其他形式的转子槽30。特别是，如图5和9A-9C所示，转子槽30可以形成在所述转子铁芯的外表面上；例如图9D所示，转子槽30还可以形成在转子铁芯22的外周缘部中并且不朝转子铁芯22的外表面敞开。

尽管在此已详细描述本发明的各种实施方式，但是应该理解本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims (14)

1.一种用于电动马达的转子(20)，包括：

转子铁芯(22)，所述转子铁芯由多个沿所述转子铁芯的轴向方向叠置的转子叠片(24)构成并且在所述转子铁芯中形成有多个沿所述转子铁芯的轴向方向贯穿延伸的磁体槽(26)；和

多个永磁体(40)，所述永磁体分别嵌入到所述转子铁芯(22)的磁体槽(26)中以便在所述转子铁芯的径向外缘上形成多个磁极(28)，所述磁极沿所述转子铁芯的圆周方向以相同的角度间距设置，

其中，在所述转子铁芯(22)的两个相邻的磁极之间形成有转子槽(30)，所述转子槽相对于所述转子铁芯(22)的轴向方向倾斜地延伸。

2.如权利要求1所述的转子，其中形成在每个转子叠片(24)中的磁体槽(26)具有相同的形状和尺寸并且沿所述转子铁芯(22)的轴向方向完全对齐。

3.如权利要求1所述的转子，其中形成在各个转子叠片(24)中的转子槽(30)具有相同的形状和尺寸但是相对于所述转子铁芯(22)的旋转轴线的角位置彼此不同。

4.如权利要求3所述的转子，其中形成在各个转子叠片(24)中的转子槽(30)的角位置按照从所述转子铁芯的一端到所述转子铁芯的另一端的顺序相对于所述转子铁芯(22)的旋转轴线依次沿相同的方向偏转预定角度。

5.如权利要求4所述的转子，其中位于转子铁芯一端的转子槽相对于位于转子铁芯另一端的转子槽绕所述转子铁芯的旋转轴线偏转5～15度。

6.如权利要求4所述的转子，其中假定转子叠片的数量为n，位于转子铁芯两端的转子槽之间的偏转角度为γ，则任意两个相邻的转子叠片中的转子槽之间的偏转角度为γ/n。

7.如权利要求1所述的转子，其中每个磁体槽的两端形成有气隙部(27)，永磁体(40)没有延伸到所述气隙部(27)中。

8.如权利要求1所述的转子，其中所述磁体槽(26)形成为平直形、V形、弧形或截头的V形。

9.如权利要求1所述的转子，其中所述转子槽(30)形成在所述转子铁芯的外表面上。

10.如权利要求1所述的转子，其中所述转子槽(30)形成在所述转子铁芯的外周缘部中并且不朝所述转子铁芯的外表面敞开。

11.如权利要求1所述的转子，其中所述磁体槽(26)的数量与所述转子槽(30)的数量相同。

12.如权利要求11所述的转子，其中所述磁体槽(26)的数量与所述转子槽(30)的数量均为偶数。

13.如权利要求1所述的转子，其中各个转子叠片(24)上的磁极的中点的连线相对于所述转子铁芯(22)的轴向方向倾斜地延伸。

14.一种电动马达(1)，包括如权利要求1-13中任一项所述的转子(20)。

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