CN104638786A - 转子及采用该转子的马达 - Google Patents

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洪伯菖
黄郁琁
许仕欣
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
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Abstract

一种转子，其包括本体及内置于本体的多个永磁体。该本体外壁间隔凹设形成若干个沿该本体轴向延伸的凹槽。每个凹槽包括底面和连接该底面两侧的两侧面，该底面为平面，该两个侧面为曲面，该本体内绕周向间隔设有沿该本体轴向延伸的若干个容置槽，每个容置槽内容纳至少一个该永磁体。其中，相邻的两个容置槽分别位于相应凹槽的底面下方。且该相邻的两个容置槽分别具有一个侧壁，该两个侧壁相互间隔并互相朝向，上述每个凹槽的底面及与该底面相邻的两个容置槽的两侧壁共同形成一个呈T字型的区域，以使该区域易达到磁饱和。本发明还提供一种采用该转子的马达。

Description

转子及采用该转子的马达
技术领域
本发明涉及一种转子，尤其涉及一种永磁转子及采用该转子的内藏式马达。
背景技术
马达通常包括转子及定子，其中定子为固定不动的部分，用来提供周围的磁场，而转子则根据磁场变化而旋转的部分。传统的转子为圆柱形。然而，圆柱形转子的马达在工作过程中，容易产生较大噪音及震动。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种能够降低噪音及减少震动的马达。
一种转子，其包括本体及内置于本体的多个永磁体。该本体外壁间隔凹设形成若干个沿该本体轴向延伸的凹槽。每个凹槽包括底面和连接该底面两侧的两侧面，该底面为平面，该两个侧面为曲面，该本体内绕周向间隔设有沿该本体轴向延伸的若干个容置槽，每个容置槽内容纳至少一个该永磁体。其中，相邻的两个容置槽分别位于相应凹槽的底面下方。且该相邻的两个容置槽分别具有一个侧壁，该两个侧壁相互间隔并互相朝向，上述每个凹槽的底面及与该底面相邻的两个容置槽的两侧壁共同形成一个呈T字型的区域，以使该区域易达到磁饱和。
一种马达，包括转子及套设于该转子上的定子，该转子包括本体及内置于本体的多个永磁体。该本体外壁间隔凹设形成若干个沿该本体轴向延伸的凹槽，每个凹槽包括底面和连接该底面两侧的两侧面，该底面为平面，该两个侧面为曲面，该本体内绕周向间隔设有沿该本体轴向延伸的若干个容置槽，每个容置槽内容纳至少一个该永磁体，其中，相邻的两个容置槽分别位于相应凹槽的底面下方，且该相邻的两个容置槽分别具有一个侧壁，该两个侧壁相互间隔并互相朝向，上述每个凹槽的底面及与该底面相邻的两个容置槽的两侧壁共同形成一个呈T字型的区域，以使该区域易达到磁饱和。
本发明的转子及采用该转子的马达，通过对该转子外轮廓的形状的设计，进而减小了马达在使用时的噪音及震动。
附图说明
图1是本发明实施例的马达的俯视图。
图2是图1所示的马达的局部放大示意图。
图3是图1所示的马达及传统马达通过数值模拟得出一个电器周期内的反电动势分布图。
图4是图1所示的马达及传统马达通过数值模拟得出一个电器周期内所获得的输出力矩分布图。
主要元件符号说明
马达 100
转子 50
定子 70
气隙 73
本体 51
永磁体 53
底面 5113
侧面 5115
连接面 5117
第一相交点 5118
凹槽 512
容置槽 515
容置部 517
第一侧壁 5171
第二侧壁 5173
第三侧壁 5175
第四侧壁 5177
区域 54
磁扼区 56
极靴区 58
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本实施例的马达100包括转子50及套设于转子50上的定子70。马达100还包括壳体等其他结构，例如，输出轴等。在本实施方式中，为节省篇幅，省略对其他结构的描述，且省略的部分不影响本发明的技术方案。
请同时参阅图2，转子50包括本体51及内置于本体51的多个永磁体53。本体51为圆柱结构，其外壁间隔凹设形成若干个沿本体51轴向延伸的凹槽512。每个凹槽512包括底面5113和连接底面5113两侧的两侧面5115，底面5113为平面，两个侧面5115为曲面。本体51外壁还包括连接面5117。每个连接面5117连接于相邻的两个凹槽512的两个侧面5115间。本实施例中，侧面5115为弧形曲面，连接面5117为半径等于本体51半径的圆弧面，且连接面5117的半径小于侧面5115所在球的半径。本体51的横截面上，底面5113与其相邻侧面5115的相交点为第一相交点5118。可以理解，可以将连接面5117设置成一对称的曲面，连接面5117的最高点到本体51轴线的垂直距离为本体51为圆柱体时的半径；还可以将连接面5117设置为其它曲面或平面。本体51上绕圆周方向间隔设有沿本体51轴向延伸的多个容置槽515。其中，相邻的两个容置槽515分别位于相应凹槽512的底面5113下方，且相邻的两个容置槽515分别具有一个侧壁，该两个侧壁相互间隔并互相朝向，底面5113及与底面5113相邻的两个容置槽515的两侧壁共同形成一个呈T字型的区域54，以使区域54易达到磁饱和。本实施例中，每个容置槽515大致呈V字型，其包括两个对称且相连通的容置部517。每个容置部517包括第一侧壁5171、第二侧壁5173、第三侧壁5175及第四侧壁5177。第一侧壁5171与第二侧壁5173大致相互平行设置，第三侧壁5175和第四侧壁5177分别位于第一侧壁5171及第二侧壁5173远离另一容置部517的一端，且相互连接，其中，第三侧壁5175连接于第二侧壁5173与第四侧壁5177之间，第四侧壁5177连接于第一侧壁5171与第三侧壁5175之间。第三侧壁5175与第四侧壁5177大致相互垂直设置，且第三侧壁5175邻近底面5113并大致与底面5113相互平行设置。每个容置槽515中的两个容置部517的第一侧壁5171相连接并呈V字型，两个容置部517的第二侧壁5173相连接并大致呈V字型。每两个相邻的容置槽515的第四侧壁5177大致相互间隔平行设置。每个底面5113、与底面5113相对的两个相邻容置部517的第三侧壁5175及第四侧壁5177之间形成一个大致呈T字型的区域54。
每个永磁体53收容于一个容置部517内。且每两个放置于相邻容置槽515内的永磁体53极性相反，位于同一容置槽515内的两个永磁体53极性相同。为了防止永磁体53在本体51内发生磁短路，容置部517的体积大于容纳于容置部517内的永磁体53，从而使永磁体53与容置部517侧壁间形成磁扼区56。磁扼区56内布满空气或非导磁性材料，从而使磁通不易分布在磁扼区56。容置槽515与本体51外壁间的区域为极靴区58。由于T字型的区域54的面积较为狭小，磁通密度易达到饱和形成磁障，进而使磁通集中分布于极靴区58。本实施方式中，永磁体53大致为长条形，本体51的横截面上，第一相交点5118位于永磁体53邻近第三侧壁5175的侧壁延长线上。
定子70内壁与本体51之间形成气隙73。由于本体51外壁上设有凹槽512，从而使定子70内壁与本体51之间的气隙73间距也不相同。定子70内壁与本体51的连接面5117的最小垂直气隙73间距小于定子70内壁与底面5113间的气隙73间距约1.1mm。
相较于外壁未设凹槽的传统型转子，设有凹槽512的马达100的T字型的区域54面积比原有区域更为狭小，磁通量在T字型的区域54的磁密度容易达到磁饱和形成磁障，从而使磁通集中分布于极靴区58并传递到定子70。由于本体51上设有凹槽512，致使本体51外壁与定子70内壁所形成的气隙间距不同，气隙间距较小的区域磁通密度较大。图3及图4所示分别为通过数值模拟得出的应用马达100（图中用实线标示）及采用未设凹槽的传统型转子的传统马达（图中用虚线标示）于一个电器周期内所获得的反电动势分布图及输出力矩分布图。图3及图4的数值模拟结果由有限元软件ANSYS软件分析得出。从图3及图4中看出，相较于采用外壁未设凹槽的转子的传统马达，应用本发明提供的马达100能够获得更为平缓的反电动势分布及输出力矩分布，即马达100的噪音及震动减小。另外，由于磁扼区56的存在，使得磁通不会通过磁扼区56，防止了永磁体53在本体51内发生短路，并提高了磁通利用率。
本发明的转子50及采用转子的马达100，通过对转子50外轮廓的形状的设计，进而减小了马达100在使用时的噪音及震动。
可以理解，容置槽515可以设置成其它形状，如一字槽样式，只需底面5113及与底面5113相邻的两个容置槽515的侧壁围成大致呈T字型的区域54即可，每个容置槽515中至少容纳一个永磁体53。
可以理解，第一侧壁5171与第二侧壁5173可以不平行设置，第四侧壁5177与第三侧壁5175也可能不相互垂直设置，即每两个相邻的底面5113、每两个相邻的第三侧壁5175及每两个相邻的第四侧壁5177之间形成一个T字型的区域即可。
可以理解，容置部517的大小可以刚好适合收容永磁体53，即性能比不上设有磁扼区56的马达。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种转子，其包括本体及内置于本体的多个永磁体，其特征在于：该本体外壁间隔凹设形成若干个沿该本体轴向延伸的凹槽，每个凹槽包括底面和连接该底面两侧的两侧面，该底面为平面，该两个侧面为曲面，该本体内绕周向间隔设有沿该本体轴向延伸的若干个容置槽，每个容置槽内容纳至少一个该永磁体，其中，相邻的两个容置槽分别位于相应凹槽的底面下方，且该相邻的两个容置槽分别具有一个侧壁，该两个侧壁相互间隔并互相朝向，上述每个凹槽的底面及与该底面相邻的两个容置槽的两侧壁共同形成一个呈T字型的区域，以使该区域易达到磁饱和。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于：该容纳槽包括两个对称且相连通的容置部，该两个容置部构成一V字型结构，且该容纳槽的两个容置部分别与相邻的容置槽的容置部相靠近，每个T字型的区域的侧壁由相应凹槽的底面及与该底面相邻但分属不同容置槽的两个容置部的侧壁构成，每个容置部内收容有一个该永磁体。
3.如权利要求2所述的转子，其特征在于：每个容置部包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁及第四侧壁，该第三侧壁连接该第二侧壁及该第四侧壁，该第三侧壁邻近相应底面并与该底面平行，该第一侧壁与该第二侧壁相对设置，该第三侧壁及该第四侧壁分别位于该第一侧壁及该第二侧壁远离另一容置部的一端并相互连接，每个容置槽中的两个第一侧壁相连成一V字型结构，每个容置槽中的两个第二侧壁相连接成一V字型结构，每两个相邻的容置槽的第四侧壁平行间隔设置，该T字型的区域由该底面、与该底面相邻的两个第三侧壁及与该底面相邻的两个第四侧壁共同围成。
4.如权利要求3所述的转子，其特征在于：每个容置部的第三侧壁与第四侧壁相垂直。
5.如权利要求3所述的转子，其特征在于：每个容置部的第一侧壁与第二侧壁平行。
6.如权利要求3所述的转子，其特征在于：该底面与其相邻的侧面的相交点为第一相交点，该第一相交点位于永磁体邻近该第三侧壁的侧壁延长线上。
7.如权利要求2所述的转子，其特征在于：每个容置部的体积大于容纳于该容置部内的永磁体，每个永磁体与对应容置部的侧壁间形成磁扼区。
8.一种马达，包括转子及套设于该转子上的定子，该转子包括本体及内置于本体的多个永磁体，其特征在于：该本体外壁间隔凹设形成若干个沿该本体轴向延伸的凹槽，每个凹槽包括底面和连接该底面两侧的两侧面，该底面为平面，该两个侧面为曲面，该本体内绕周向间隔设有沿该本体轴向延伸的若干个容置槽，每个容置槽内容纳至少一个该永磁体，其中，相邻的两个容置槽分别位于相应凹槽的底面下方，且该相邻的两个容置槽分别具有一个侧壁，该两个侧壁相互间隔并互相朝向，上述每个凹槽的底面及与该底面相邻的两个容置槽的两侧壁共同形成一个呈T字型的区域，以使该区域易达到磁饱和。
9.如权利要求8所述的马达，其特征在于：该定子内壁与每个本体间形成气隙，该本体外壁还包括连接面，该连接面连接于两相邻凹槽的两个侧面间，该定子内壁与该连接面间的最小垂直间距小于定子内壁与该底面间的间距约1.1毫米。
10.如权利要求8所述的马达，其特征在于：该容纳槽包括两个对称且相连通的容置部，该两个容置部构成一V字型结构，且该容纳槽的两个容置部分别与相邻的容置槽的容置部相靠近，每个T字型的区域的侧壁由相应凹槽的底面及与该底面相邻但分属不同容置槽的两个容置部的侧壁构成，每个容置部内收容有一个该永磁体。
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