CN103378671A

CN103378671A - 转子总成

Info

Publication number: CN103378671A
Application number: CN2012102507346A
Authority: CN
Inventors: 金昶成; 李光贤; 李在晟; 杨晛稙; 裵汉京
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-10-30
Also published as: KR101321279B1; JP2013226023A; US20130278106A1

Abstract

本发明涉及转子总成。根据本发明的优选实施方式，在永久磁体从转子部径向向外地嵌入的结构中，一对永久磁体呈V字形嵌入并且沿纵向方向的狭缝径向地形成在所述的一对永久磁体之间。根据本发明的优选实施方式，当嵌入内置式永磁同步机中的永久磁体的数量最少时，能够实现相对较高的转矩性能。

Description

转子总成

相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为No.10-2012-0040973、申请日为2012年04月19日、题名为“Rotor Assembly（转子总成）”的韩国专利申请的优先权，其全部内容在此作为参考引入到本申请中。

技术领域

本发明涉及一种转子总成。

背景技术

通常，通过在转子中嵌入永久磁体产生旋转驱动功率的电机可以根据永久磁体在转子中安装的连接结构分类为永久磁体表面安装式电机和内置式永磁电机。

如韩国公开专利No.2009-0072209中所描述的，通过在转子中嵌入多个永久磁体，除了使用永久磁体的转矩，内置式永磁电机还可以使用由于d轴（磁通量）感应和q轴（转矩）感应之间的差异形成的磁阻转矩。此外，内置式永磁电机可以在结构上防止当高速旋转时可能发生的永久磁体的分离，并且可以比永久磁体安装在转子表面的表面安装式电机更普遍地使用。

然而，根据现有技术的内置式永磁电机在使用高性能的永久磁体（例如稀土磁体部件）以增大磁通量或获得高效的转矩时存在问题，此外还在形成内置永久孔并限制嵌入永久磁体的设计从而保持转子部的刚度方面存在问题。而且，当增大永久磁体的嵌入数量时，存在由于确保嵌入空间而使转子部的刚度可能变小的问题，以及当较少数量的永久磁体嵌入时，存在需要昂贵的永久磁体以呈现较高的性能或在使用普通的永久磁体时性能降低的问题。

具体地，在同样的内置式永磁结构中迫切需要关于电机的更有效且更高性能的磁通集中的结构设计。

发明内容

本发明致力于提供一种转子总成，在永久磁体从转子部径向向外地嵌入的结构中，当呈V字形设置成对的永久磁体时，该转子总成能够通过在一对永久磁体之间径向地形成狭缝来提高转矩值。

根据本发明的优选实施方式，提供了一种转子总成，该转子总成包括：转子部，该转子部具有插入孔，旋转的轴插入该插入孔中；以及第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体嵌入第一嵌入孔和第二嵌入孔中，所述第一嵌入孔和所述第二嵌入孔从所述转子部径向向外地形成在轴向地垂直于所述转子部的所述轴的横截面上，并且形成为使得间隔空间的宽度从所述转子部的旋转的中心轴由所述转子部向外径向地增大，

其中，狭缝形成在所述第一磁体和所述第二磁体之间。

所述第一磁体和所述第二磁体可以以所述转子部的旋转的所述中心轴作为顶点沿由所述转子部径向向外的V字分别嵌入。

所述狭缝可以形成在所述第一磁体和所述第二磁体之间，并且通过设置所述转子部的向外的径向方向作为纵向方向而形成。

所述第一嵌入孔和所述第二嵌入孔的端部均还可以设置有防泄漏缺口，该防泄漏缺口由所述第一嵌入孔和所述第二嵌入孔的端部向外形成弧形。

至少一对第一磁体和第二磁体可以沿所述转子部的外缘周连续地形成。

根据本发明的另一优选实施方式，提供了一种转子总成，该转子总成包括：转子部，该转子部具有插入孔并且包括第一磁体和第二磁体，旋转的轴插入所述插入孔中，所述第一磁体和所述第二磁体嵌入第一嵌入孔和第二嵌入孔中，所述第一嵌入孔和第二嵌入孔形成在轴向地垂直于所述轴的横截面上，使得间隔空间的宽度以旋转的中心轴为基准从所述转子部径向向外地增大；以及定子部，该定子部包括至少一个定子凸极以及定子磁轭，所述定子凸极形成为与所述第一磁体和所述第二磁体相匹配，所述定子磁轭容纳所述转子部；其中，狭缝形成在所述第一磁体和所述第二磁体之间。

所述第一磁体和所述第二磁体可以以所述转子部的旋转的所述中心轴作为顶点沿从所述转子部径向向外的V字分别嵌入。

八对第一磁体和第二磁体可以沿所述转子部的外缘周形成，并且包括所述第一磁体和所述第二磁体的一对磁体和六个定子凸极形成为彼此面对。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，能够更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征以及优点，附图中：

图1是根据本发明的优选实施方式的转子总成的截面图；

图2是根据本发明的优选实施方式的转子总成的立体图；

图3是根据本发明的另一优选所述方式的转子总成的截面图；

图4是根据本发明的另一优选实施方式的转子总成的立体图；

图5A是根据本发明的优选实施方式的转子总成的截面图，以及图5B是根据对比实施方式的转子总成的截面图；

图6A和图6B分别是根据图5A和图5B中显示的每个相变的转矩值的曲线图；以及

图7A和图7B分别是根据图5A和图5B中显示的相变的齿形转矩值的曲线图。

具体实施方式

本发明的目的、特征和优点将通过下面结合附图对优选实施方式的描述而更清楚地理解。在全部附图中，使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且省去了对相同或相似的部件的多余描述。此外，在以下的说明书中，术语“第一”、“第二”、“一侧”和“另一侧”等可以用来区分一个部件和另一个部件，但是这些部件的结构不应理解为受限于上述术语。而且，在本发明的说明中，当确定相关技术的详细描述会使本发明的主旨模糊时，省略对所述相关技术的详细描述。

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行描述。

图1是根据本发明的优选实施方式的转子总成的截面图；图2是根据本发明的优选实施方式的转子总成的立体图。

根据本发明的优选实施方式的转子总成可以包括：转子部10，该转子部10具有插入孔11，旋转轴12插入该插入孔11中；以及第一磁体14a和第二磁体14b，该第一磁体14a和第二磁体14b嵌入第一嵌入孔13a和第二嵌入孔13b中，第一嵌入孔13a和第二嵌入孔13b从转子部10径向向外地形成在轴向地垂直于转子部10的轴12的横截面上，并且形成为使得间隔空间的宽度w从转子部10的旋转的中心轴由转子部10径向向外地增大，其中狭缝30可以形成在第一磁体14a和第二磁体14b之间。

转子部10的中空部具有插入孔11，旋转的轴12可以插入该插入孔11中。转子部10可以大体上形成在圆柱形部件中并且可以插有轴12，或者与轴12整体形成，从而使得转子部10可以安装在外壳（未显示）的外侧以与普通的外壳一起轴向地旋转（参见图2）。本发明涉及安装有磁体14的转子部10。以下，磁体14可以是永久磁体，例如铁氧体永磁体（ferrite permanentmagnet）、稀土永磁体以及铝镍钴永磁体（alnico permanent magnet）。具体地，稀土永磁体可以包括钐钴（SmCo）和钕铁硼（NdFeB），其中钐钴（SmCo）可以具有高残余磁通密度、抗磁力以及能量积和温度的系数（例如消磁曲线），钕铁硼（NdFeB）可以具有比钐钴（SmCo）更高的残余磁通密度和抗磁力特性。具体地，由于少量磁体14的嵌入，根据本发明的优选实施方式的包括狭缝30的内置式磁体结构可以更有效地确保磁通量、提高转子总成的运行性能并保证驱动可靠性。因此，根据本发明的优选实施方式，可以使用除高性能的稀土永磁体外的各种替代永久磁体，并且通过使磁体14嵌入的嵌入孔13最小化从而可以保证转子部10的刚度。

磁体14可以嵌入嵌入孔13中，该嵌入孔13形成在轴向地垂直于轴12的转子部10的横截面上。嵌入孔13可以形成为与磁体14相匹配。在本发明的优选实施方式中，嵌入第一嵌入孔13a和第二嵌入孔13b的至少一对第一磁体14a和第二磁体14b可以形成在转子部10的外缘周表面上。具体地，第一磁体14a和第二磁体14b呈V字形地由转子部10向外地径向嵌入，狭缝30可以形成在第一磁体14a和第二磁体14b之间。具体地，如图1所示，第一磁体14a和第二磁体14b设置为使得由转子部10向外地径向设置的第一磁体14a和第二磁体14b之间的间隔空间以转子部10的旋转的中心轴作为顶点逐渐增大。换言之，第一磁体14a和第二磁体14b沿以转子部的旋转的中心轴作为顶点的V字嵌入。通过采用一对第一磁体14a和第二磁体14b作为最小单元，至少第一磁体14a和第二磁体14b可以形成在转子部10的外缘周表面上。在该情况下，通过使第一磁体14a和第二磁体14b从转子部10径向向外地均为N极或S极，第一磁体14a和第二磁体14b可以沿相同的方向被磁化。例如，当一对第一磁体14a和第二磁体14b被磁化为使得转子部10的向外的径向方向为N极，另一对相邻的磁体14被磁化为使得转子部10的向外的径向方向为S极。至少一对第一磁体14a和第二磁体14b可以以这种顺序连续地被磁化。

狭缝30可以形成在第一磁体14a和第二磁体14b之间。如图1所示，狭缝30可以通过设置转子部10的向外的径向方向作为纵向方向而形成。当第一磁体14a和第二磁体14b呈V字形嵌入时，狭缝30可以形成为通过第一磁体14a和第二磁体14b的中心。然而，即使狭缝30没有通过第一磁体14a和第二磁体14b的间隔空间的宽度w的中心线，当转子部10的径向向外方向设置为纵向方向时，仍然可以采用本发明。具体地，如图3所示，当由于转子部10和下面将要描述的定子部20的结合而形成磁通流动时，沿q轴方向的磁通的流动通过狭缝30被中断，从而使沿d轴方向的磁通的流动更有效地集中，从而提高了包括该转子总成的例如电机等的效率。

第一嵌入孔13a和第二嵌入孔13b的端部均还可以具有防泄漏缺口13c，该防泄漏缺口13c从第一嵌入孔13a和第二嵌入孔13b的端部向外形成弧形。防泄漏缺口13c可以形成为防止由于磁体14嵌入嵌入孔13而造成的磁通的泄漏。

图3是根据本发明的另一优选实施方式的转子总成的截面图；图4是根据本发明的另一优选实施方式的转子总成的立体图。

根据本发明的另一实施方式的转子总成可以包括：转子部10，该转子部10具有插入孔11并且包括第一磁体14a和第二磁体14b，旋转轴12插入该插入孔11中，第一磁体14a和第二磁体14b嵌入第一嵌入孔13a和第二嵌入孔13b中，第一嵌入孔13a和第二嵌入孔13b形成在轴向地垂直于轴12的横截面上，使得间隔空间的宽度w以旋转的中心轴为基准从转子部10向外径向地增大；以及定子部20，该定子部20包括至少一个定子凸极21和定子磁轭22，定子凸极21形成为与转子部10的第一磁体14a和第二磁体14b相匹配，定子磁轭22容纳转子部10，其中狭缝30可以形成在第一磁体14a和第二磁体14b之间。

在本发明的另一个优选实施方式中，转子部10的各部件和效果、嵌入转子部中的嵌入孔13以及磁体与本发明的优选实施方式中的相同，因此省略对这些内容的详细描述。

转子部10具有插入孔11，旋转的轴12插入该插入孔11中，并且至少一个磁体14以插入孔11为基准沿从转子部10径向向外的V字形嵌入嵌入孔13中。与轴12连接的转子部10与图1和图2中所描绘的相同，并且各自的说明、结构以及作用效果等均相同，因此省略对转子部10的说明。

定子部20可以包括至少一个定子凸极21和定子磁轭22，该定子磁轭22容纳转子部10并且形成为与转子部10的磁体14相匹配。定子部20大体上形成为围绕转子部10的圆环形，并且本领域技术人员可以根据安装有转子总成的设备的结构而改变和有选择性地应用定子部20。如图4所示，定子部20形成为围绕转子部10的外缘周。定子部20可以配置为包括定子磁轭22和定子凸极21。形成为围绕转子部10的外侧的圆环形的定子磁轭22连接有至少一个定子凸极21，该定子凸极21突出地形成在定子磁轭22的内缘周表面上并且具有围绕该定子凸极21的线圈。如图3所示，即使在本发明的该优选实施方式中，嵌入转子部中的第一磁体14a和第二磁体14b可以呈V字形嵌入从而使得间隔距离w可以由转子部10径向向外地增加。其它细节的说明与上述的优选实施方式的相同，因此省略对这些细节的描述。

具体地，如图4所示，八对第一磁体14a和第二磁体14b沿转子部10的外缘周形成，并且由第一磁体14a和第二磁体14b形成的一对磁体与六个定子凸极21可以形成为彼此面对。换言之，转子总成可以形成为转子部10的八个极与定子部20的四十八个定子极21彼此组合的状态。然而，组合的比例如一种优选实施方式所描述的，并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以根据适于包括所述转子总成的电机等的效率的不同组合来组合转子部10和定子部20。

以下，将通过结合各附图的曲线图描绘根据本发明的优选实施方式和对比实施方式的转子总成之间的转矩值和齿形转矩值的区别。

图5A是根据本发明的优选实施方式的转子总成的截面图，以及图5B是根据对比实施方式的转子总成的截面图；图6A和图6B分别是根据图5A和图5B中显示的每个相变的转矩值的曲线图；以及图7A和图7B分别是根据图5A和图5B中显示的每个相变的齿形转矩值的曲线图。

并且，各曲线图中的横坐标轴代表包括定子部20的转子总成旋转的机械角度，纵坐标轴代表转矩值和齿形转矩值。换言之，图6A和图6B中的纵坐标轴表示转矩值（N·m），以及图7A和图7B中的纵坐标轴代表齿形转矩值（N·m）。

图5A显示了根据本发明的优选实施方式的狭缝形成在第一磁体和第二磁体之间的情况，图5B是作为本发明的对比实施方式的不包括狭缝的磁体结构的转子总成的横截面图。

图6A是显示取决于根据图5A中本发明的优选实施方式的磁体14的内部结构的相变和转矩值的曲线图，图6B是显示取决于根据图5B中的对比实施方式的磁体14的内部结构的相变和转矩值的曲线图。

如图6A所示，可以知道取决于根据本发明的优选实施方式的相变的转矩值的平均值大约是325N·m。另一方面，如图6B所示，取决于对比实施方式的相变的转矩值的平均值大约是300N·m，并且可以知道的是，通过磁通量的集中，根据本发明的优选实施方式的结构显示出更高的转矩值。

图7A是显示取决于根据图5A的本发明的优选实施方式的磁体14的内部结构的相变和齿形转矩值的曲线图，图7B是显示取决于图5B的对比实施方式的磁体14的内部结构的相变和齿形转矩值的曲线图。

如图7A所示，可以知道的是取决于根据本发明的优选实施方式的齿形转矩值的最大值和最小值之间的宽度大约是21.96N·m。另一方面，如图7B所示，取决于对比实施方式中的相变的齿形转矩值的最大值和最小值之间的宽度大约是23.16N·m，并且可以知道的是，在根据本发明的优选实施方式的包括狭缝30的结构中齿形转矩值更加地减小。

齿形转矩是移动至使电机系统的磁能最低的位置（平衡状态）的径向力，通过定子部20的定子凸极21和相匹配的转子部10的极的相互作用而产生。随着齿形转矩值减小，电机的旋转更平稳并且电机的驱动效率可以提高。

根据本发明的优选实施方式，当嵌入内置式永磁同步机（IPMSM）中的永久磁体的数量最少时，能够实现相对较高的转矩性能。

而且，根据本发明的优选实施方式的永久磁体从转子部径向地形成，而成对的永久磁体呈V字形嵌入并且径向的狭缝形成在成对的内置磁体之间，从而集中了磁通并且提高了转矩性能。

另外，通过在永久磁体之间径向地形成狭缝能够减少齿形转矩，所述永久磁体呈形成在转子部中的V字形嵌入。

而且，通过将磁通集中于形成在转子部中的径向的狭缝，能够提高包括所述转子部的转子总成的运作性能和驱动稳定性。

而且，通过使用具有相同结构的内置式永磁同步机，通过有效地使内置的永久磁体的磁通数量集中，能够形成较少数量的永久磁体嵌入孔并更大地提高转子部的刚度以及高效率。

虽然出于说明的目的公开了本发明的优选实施方式，应当理解的是本发明并不限制于这些优选实施方式，并且本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明做出各种修改、增加和替代。

因此，任何和所有的修改、变型和等效替换也应当视为落入本发明的范围内，并且本发明的具体范围将通过所附权利要求公开。

Claims

1.一种转子总成，该转子总成包括：

转子部，该转子部具有插入孔，旋转的轴插入该插入孔中；以及

第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体嵌入第一嵌入孔和第二嵌入孔中，所述第一嵌入孔和所述第二嵌入孔从所述转子部径向向外地形成在轴向地垂直于所述转子部的所述轴的横截面上，并且形成为使得间隔空间的宽度从所述转子部的旋转的中心轴由所述转子部径向向外地增大，

其中，狭缝形成在所述第一磁体和所述第二磁体之间。

2.根据权利要求1所述的转子总成，其中，所述第一磁体和所述第二磁体以所述转子部的旋转的所述中心轴作为顶点沿从所述转子部向外径向的V字分别嵌入。

3.根据权利要求1所述的转子总成，其中，所述狭缝形成在所述第一磁体和所述第二磁体之间，并且通过设置所述转子部的向外的径向方向作为纵向方向而形成。

4.根据权利要求1所述的转子总成，其中，所述第一嵌入孔和所述第二嵌入孔的端部均还设置有防泄漏缺口，该防泄漏缺口由所述第一嵌入孔和所述第二嵌入孔的端部向外形成弧形。

5.根据权利要求1所述的转子总成，其中，至少一对第一磁体和第二磁体沿所述转子部的外缘周连续地形成。

6.一种转子总成，该转子总成包括：

转子部，该转子部具有插入孔并且包括第一磁体和第二磁体，旋转的轴插入所述插入孔中，所述第一磁体和所述第二磁体嵌入第一嵌入孔和第二嵌入孔中，所述第一嵌入孔和第二嵌入孔形成在轴向地垂直于所述轴的横截面上，使得间隔空间的宽度以旋转的中心轴为基准从所述转子部径向向外地增大；以及

定子部，该定子部包括至少一个定子凸极以及定子磁轭，所述定子凸极形成为与所述转子部的所述第一磁体和所述第二磁体相匹配，所述定子磁轭容纳所述转子部；

其中，狭缝形成在所述第一磁体和所述第二磁体之间。

7.根据权利要求6所述的转子总成，其中，所述第一磁体和所述第二磁体以所述转子部的旋转的所述中心轴作为顶点沿从所述转子部径向向外的V字分别嵌入。

8.根据权利要求6所述的转子总成，其中，所述狭缝形成在所述第一磁体和所述第二磁体之间，并且通过设置所述转子部的向外的径向方向作为纵向方向而形成。

9.根据权利要求6所述的转子总成，其中，所述第一嵌入孔和所述第二嵌入孔的端部均还设置有防泄漏缺口，该防泄漏缺口由所述第一嵌入孔和所述第二嵌入孔的端部向外形成弧形。

10.根据权利要求6所述的转子总成，其中，至少一对第一磁体和第二磁体沿所述转子部的外缘周连续地形成。

11.根据权利要求6所述的转子总成，其中，八对第一磁体和第二磁体沿所述转子部的外缘周形成，并且

包括所述第一磁体和所述第二磁体的一对磁体和六个定子凸极形成为彼此面对。