CN104779721A - 转子及具有该转子的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种转子及具有该转子的电机，该转子包括转轴、转子导磁轭、多个第一永磁体组以及多个第二永磁体组，所述多个第一永磁体组和所述多个第二永磁体组沿着所述转子导磁轭的周向等间距地交替间隔分布，所述第一永磁体组和所述第二永磁体组的在一垂直于所述转轴的平面上的投影相邻且边缘重合。本发明具有降低电磁因素引起的转矩脉动，增加扭矩对外做功，因此具有提供电机用电效率、节约能源的有益效果。

Description

转子及具有该转子的电机
技术领域
本发明涉及电磁领域，尤其涉及一种转子及具有该转子的电机。
背景技术
现有技术中的无刷式永磁无刷电机由于电磁因素，齿槽的影响，电流换向，电磁反应等会产生较强的脉动转矩。还有电磁因素引起的转矩脉动，电磁转矩脉动是由于定子电流和转子磁场相互作用而产生的转矩脉动，它与电流波形，反电动势波形，气隙磁通密度的分布有直接关系，理想情况下，定子电流为方波，反电动势波形为梯形波，平顶宽度为120°电度角，电磁转矩为恒值，而实际电机中由于设计和制造方面的原因，可能使反电动势波形不是梯形波，平顶宽度不为120°电度角，这样就会造成电机的扭矩脉动。齿槽引起的转矩脉动，由于定子铁心槽齿的存在，使得永磁体与对应的定子表面的气隙导不均匀，当转子旋转时，使得在一个状态内磁路磁阻发生变化，从而引起转矩脉动。使得电机对于电能的使用效率不高。
发明内容
针对现有技术中电机由于转矩脉动造成的电机的电能使用效率不高的缺陷，提供一种转子及具有该转子的电机。
本发明解决技术问题采用的技术手段是：提供一种转子，包括转轴、转子导磁轭、多个第一永磁体组以及多个第二永磁体组，所述多个第一永磁体组和所述多个第二永磁体组沿着所述转子导磁轭的周向等间距地交替间隔分布，所述第一永磁体组和所述第二永磁体组的在一垂直于所述转轴的平面上的投影相邻且边缘重合；
所述转子导磁轭包括依次套接于所述转轴上的第一转子导磁轭、第二转子导磁轭以及第三转子导磁轭，每一所述第一永磁体组和每一所述第二永磁体组分别包括一设置于所述第一转子导磁轭上的第一永磁体、一设置于所述第二转子导磁轭上的第二永磁体以及一设置于所述第三转子导磁轭上的第三永磁体；相邻两个所述第一永磁体的朝向所述转轴的磁极异名，相邻两个所述第二永磁体的朝向所述转轴的磁极异名，相邻两个所述第三永磁体的朝向所述转轴的磁极异名；
所述第一永磁体组的第一永磁体和第三永磁体分别与所述第一永磁体组的第二永磁体的朝向所述转轴的磁极异名，该第一永磁体、第二永磁体以及第三永磁体在所述平面上的投影依次相邻；
所述第二永磁体组的第一永磁体和第三永磁体分别与所述第二永磁体组的第二永磁体的朝向所述转轴的磁极异名，该第一永磁体、第二永磁体以及第三永磁体在所述平面上的投影依次相邻。
在本发明提供的转子中，所述第一永磁体组的第一永磁体、第二永磁体以及第三永磁体在所述平面上的投影的边缘依次互相重合。
在本发明提供的转子中，所述第二永磁体组的第一永磁体、第二永磁体以及第三永磁体在所述平面上的投影的边缘依次互相重合。
在本发明提供的转子中，所述第一转子导磁轭、所述第二转子导磁轭以及所述第三转子导磁轭上距离所述转轴距离相同的位置分别设置有多个分别与所述第一永磁体、所述第二永磁体以及所述第三永磁体适配的插槽，每一所述插槽沿着平行于所述转轴的方向延伸。
在本发明提供的转子中，所述第一永磁体、所述第二永磁体以及所述第三永磁体均呈长方体或正方体状。
在本发明提供的转子中，所述第一永磁体、所述第二永磁体以及所述第三永磁体均呈横截面为圆弧状的柱体，所述第一永磁体、所述第二永磁体以及所述第三永磁体分别安装在对应的所述插槽中时，所述第一永磁体、所述第二永磁体以及所述第三永磁体的横截面的圆心位于所述转轴的轴心线上。
在本发明提供的转子中，所述转轴包括呈圆柱状的主体以及设置在所述主体的侧壁上的若干个凸肋，每一所述凸肋沿着平行于所述主体轴向的方向延伸，并且所述若干个凸肋沿着所述主体的周向均匀分布；
所述转子导磁轭沿其轴心线方向设置有圆柱形的通孔，所述通孔对应的侧壁上设置有若干个卡槽，所述主体穿置在所述通孔中，所述若干个凸肋分别嵌置于所述若干个卡槽中。
在本发明提供的转子中，所述第一转子导磁轭、所述第二转子导磁轭以及所述第三转子导磁轭之间通过绝缘胶粘结在一起。
本发明还提供了一种多相电机，包括斜槽定子以及上述任一项所述的转子，所述斜槽定子包括多相励磁线圈以及定子铁芯，所述定子铁芯上设置有用于绕置所述多相励磁线圈的斜齿，所述斜齿之间形成用于边置所述多相励磁线圈的斜槽。
本发明具有以下有益效果：本发明第一永磁体组和第二永磁体组的排布方式使得第一永磁体组和第二永磁体组在进入斜槽定子产生的电磁场时阻力更小；由于每一永磁体组的第二永磁体分别与该组的第一永磁体和第三永磁体反极，该第二永磁体转动过程中向供电电源回馈电能；斜槽定子与阶梯形的转子配合使得定子表面的气隙均匀，转子更加平顺，扭矩更加大，并能够消除脉动转矩，因此具有提高电机用电效率、节约能源的有益效果。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一优选实施例中的转子的分解结构示意图；
图2是图1所示实施例中的转子的侧壁面展开成一平面时的永磁体排布示意图；
图3是图1所示实施例中的转子导磁轭的俯视图；
图4是另一实施例中的转子的转子导磁轭的俯视图；
图5是一实施例中的斜槽定子绕置有A相励磁线圈后的结构示意图；
图6是图5所示实施例中的绕置有A相励磁线圈的斜槽定子的展开后的结构示意图。
具体实施方式
图1示出了本发明第一实施例中的转子，该转子主要用于与斜槽定子配合以构成电机。同时参照图2，该转子包括转轴1、转子导磁轭2、多个第一永磁体组3以及多个第二永磁体组4。多个第一永磁体组3和多个第二永磁体组4沿着转子导磁轭2的周向等间距地交替间隔分布，第一永磁体组3和第二永磁体组4的在一垂直于转轴1的平面上的投影相邻且边缘重合。
转子导磁轭2大致呈圆柱状，其包括依次套接于转轴1上的第一转子导磁轭21、第二转子导磁轭22以及第三转子导磁轭23。第一转子导磁轭21、第二转子导磁轭22以及第三转子导磁轭23之间通过绝缘胶粘结在一起。其中，第一永磁体组3和第二永磁体组4均呈阶梯状。每一第一永磁体组3和每一第二永磁体组4分别包括一设置于第一转子导磁轭21上的第一永磁体a、一设置于第二转子导磁轭22上的第二永磁体b以及一设置于第三转子导磁轭23上的第三永磁体c。第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c的磁极均沿着转子导磁轭2的径向分布且大小形状均相同。相邻两个第一永磁体a的朝向转轴1的磁极异名，相邻两个第二永磁体b的朝向转轴1的磁极异名，相邻两个第三永磁体c的朝向转轴1的磁极异名。
进一步地，第一永磁体组3的第一永磁体a和第三永磁体c分别与第一永磁体组3的第二永磁体b的朝向转轴1的磁极异名，该第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c在平面上的投影依次相邻；第二永磁体组4的第一永磁体a和第三永磁体c分别与第二永磁体组4的第二永磁体b的朝向转轴1的磁极异名，该第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c在平面上的投影依次相邻。每一永磁体组的第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c的沿着垂直于转子导磁轭2的径向的截面呈长方形或者正方形。
本实施例中的第一永磁体组3或第二永磁体组4产生的磁场在进入斜槽定子的多相励磁线圈产生的磁场时候，因为斜槽定子是斜槽的且第一永磁体组3或第二永磁体组4均呈阶梯状，所以第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c都是以斜角进入多相励磁线圈产生的磁场时，可以减少励磁线圈产生的磁场对于每一永磁体组的阻力。当第一永磁体组3或第二永磁体组4逐渐进入斜槽定子的多相励磁线圈产生的磁场后，相互作用的磁场线增多，多相励磁线圈对于转子的推力增大。并且，斜槽定子与阶梯形排布的第一永磁体组3以及第二永磁体组4配合，使得定子表面的气隙均匀，转子更加平顺，扭矩更加大，并能够消除脉动转矩，因此具有提高电机用电效率、节约能源的有益效果。
因为同一永磁体组中，中间第二永磁体b是和上面的第一永磁体a以及下面的第三永磁体c是反极的，这样可以抑制电机在运转时带来的涡流损耗及热量，可以向供电电源回馈电能，也即是节省了电能。
优选地，每一第一永磁体组3的第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c在垂直于转轴1的平面上的投影的边缘依次互相重合。这样可以进一步提高每一个第一永磁体组3中的第二永磁体b的磁性以提高转动扭矩，使得电能的使用效率得到提高。在本实施例中，第二永磁体组4的第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c在平面上的投影的边缘依次互相重合。这样可以进一步提高每一个第二永磁体组4中的第二永磁体b的转动扭矩，以提高电能的使用效率。该第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c的大小以及形状相同为最佳实施方式。
具体地，第一转子导磁轭21、第二转子导磁轭22以及第三转子导磁轭23上距离转轴1距离相同的位置分别设置有多个分别与第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c适配的插槽d，每一插槽d沿着平行于转轴1的方向延伸。第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c均呈长方体或正方体状。对应地，如图3所示，插槽d也呈长方体状或正方体状。
在本实施例中，转轴1包括呈圆柱状的主体(未示出)以及设置在主体的侧壁上的若干个凸肋，每一凸肋沿着平行于主体轴向的方向延伸，并且若干个凸肋沿着主体的周向均匀分布。再如图3所示，转子导磁轭2沿其轴心线方向设置有圆柱形的通孔2a，通孔2a对应的侧壁上设置有若干个卡槽2b，主体穿置在通孔2a中，若干个凸肋分别嵌置于若干个卡槽2b中。可以防止转轴1相对于转子导磁轭2转动，并且更好控制第一转子导磁轭21、第二转子导磁轭22以及第三转子导磁轭23在周向上的相对位置，便于安装。
当然，第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c也可以分别为横截面呈圆弧状的柱体。第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c分别安装在对应的插槽d中时，第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c的横截面的圆心位于转轴1的轴心线上。对应地，如图4所示，插槽d也为横截面呈圆弧状。采用这种形状的永磁体可以进一步提高电机的用电效率。
本发明还提供了一种多相斜槽电机，包括斜槽定子以及上述实施例中的转子，该斜槽定子包括多相励磁线圈以及定子铁芯，定子铁芯上设置有用于绕置多相励磁线圈的斜齿，斜齿之间形成用于边置多相励磁线圈的斜槽。如图5所示为该多相励磁线圈中的A相线圈的绕置示意图，其他相的线圈按照预定需要，分别间隔一定斜齿数的绕置。同时参照图3，该A相励磁线圈的一极所跨过的圆心角Y大致与转子上的每个第一永磁体a、第二永磁体b以及第三永磁体c分别跨过的圆心角α相等。参照图2和图6，斜槽的倾斜角与第一永磁体组以及第二永磁体组的倾斜角相同，在本实施例中，均为17度。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种转子，其特征在于，包括转轴(1)、转子导磁轭(2)、多个第一永磁体组(3)以及多个第二永磁体组(4)，所述多个第一永磁体组(3)和所述多个第二永磁体组(4)沿着所述转子导磁轭(2)的周向等间距地交替间隔分布，所述第一永磁体组(3)和所述第二永磁体组(4)的在一垂直于所述转轴(1)的平面上的投影相邻且边缘重合；
所述转子导磁轭(2)包括依次套接于所述转轴(1)上的第一转子导磁轭(21)、第二转子导磁轭(22)以及第三转子导磁轭(23)，每一所述第一永磁体组(3)和每一所述第二永磁体组(4)分别包括一设置于所述第一转子导磁轭(21)上的第一永磁体(a)、一设置于所述第二转子导磁轭(22)上的第二永磁体(b)以及一设置于所述第三转子导磁轭(23)上的第三永磁体(c)；相邻两个所述第一永磁体(a)的朝向所述转轴(1)的磁极异名，相邻两个所述第二永磁体(b)的朝向所述转轴(1)的磁极异名，相邻两个所述第三永磁体(c)的朝向所述转轴(1)的磁极异名；
所述第一永磁体组(3)的第一永磁体(a)和第三永磁体(c)分别与所述第一永磁体组(3)的第二永磁体(b)的朝向所述转轴(1)的磁极异名，该第一永磁体(a)、第二永磁体(b)以及第三永磁体(c)在所述平面上的投影依次相邻；
所述第二永磁体组(4)的第一永磁体(a)和第三永磁体(c)分别与所述第二永磁体组(4)的第二永磁体(b)的朝向所述转轴(1)的磁极异名，该第一永磁体(a)、第二永磁体(b)以及第三永磁体(c)在所述平面上的投影依次相邻。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一永磁体组(3)的第一永磁体(a)、第二永磁体(b)以及第三永磁体(c)在所述平面上的投影的边缘依次互相重合。
3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述第二永磁体组(4)的第一永磁体(a)、第二永磁体(b)以及第三永磁体(c)在所述平面上的投影的边缘依次互相重合。
4.根据权利要求1至3任一项所述的转子，其特征在于，所述第一转子导磁轭(21)、所述第二转子导磁轭(22)以及所述第三转子导磁轭(23)上距离所述转轴(1)距离相同的位置分别设置有多个分别与所述第一永磁体(a)、所述第二永磁体(b)以及所述第三永磁体(c)适配的插槽(d)，每一所述插槽(d)沿着平行于所述转轴(1)的方向延伸。
5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述第一永磁体(a)、所述第二永磁体(b)以及所述第三永磁体(c)均呈长方体或正方体状。
6.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述第一永磁体(a)、所述第二永磁体(b)以及所述第三永磁体(c)均呈横截面为圆弧状的柱体，所述第一永磁体(a)、所述第二永磁体(b)以及所述第三永磁体(c)分别安装在对应的所述插槽中(d)时，所述第一永磁体(a)、所述第二永磁体(b)以及所述第三永磁体(c)的横截面的圆心位于所述转轴(1)的轴心线上。
7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述转轴(1)包括呈圆柱状的主体以及设置在所述主体的侧壁上的若干个凸肋，每一所述凸肋沿着平行于所述主体轴向的方向延伸，并且所述若干个凸肋沿着所述主体的周向均匀分布；
所述转子导磁轭(2)沿其轴心线方向设置有圆柱形的通孔(2a)，所述通孔(2a)对应的侧壁上设置有若干个卡槽(2b)，所述主体穿置在所述通孔(2a)中，所述若干个凸肋分别嵌置于所述若干个卡槽(2b)中。
8.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一转子导磁轭(21)、所述第二转子导磁轭(22)以及所述第三转子导磁轭(23)之间通过绝缘胶粘结在一起。
9.一种多相电机，其特征在于，包括斜槽定子以及如权利要求1至9任一项所述的转子，所述斜槽定子包括多相励磁线圈以及定子铁芯，所述定子铁芯上设置有用于绕置所述多相励磁线圈的斜齿，所述斜齿之间形成用于边置所述多相励磁线圈的斜槽。
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