CN106100253A - 一种电机转子的打孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机转子的打孔方法，包括：获取电机转子的磁场分布信息；根据所述磁场分布信息和预设打孔磁场值，确定打孔区域；在所述打孔区域进行打孔。该电机转子的打孔方法采用基于转子的磁场分布进行打孔，充分利用了转子的空间结构，考虑了转子打孔对电机性能的影响，减小了转子打孔对电机磁密的畸变率的影响，易于找到最优的打孔位置和排列方式，提高电机的性能，实现对电机转子打孔的灵活性和针对性设计。

Description

一种电机转子的打孔方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种电机转子的打孔方法。

背景技术

在电机设计中由于转子铁芯的磁密集中分布在转子外侧，在不影响电机磁密分布的情况下，会采取在转子内侧打孔的方式来减小转子的铁芯重量。

现有技术中，一般的电机转子的打孔方法只是单纯的考虑电机转子的机械特征，如减轻电机转子的重量和保持转子的动平衡以及转子的机械强度，不能充分的利用电机转子的空间打孔，没有充分的考虑到转子打孔对电机的性能的影响，并不能准确的给出对电机性能，不能实现对电机转子打孔的灵活性和针对性设计，不是最优的打孔方案。

综上所述，如何有效地在提高电机转子机械特征的基础上，提高电机的性能，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机转子的打孔方法，该电机转子的打孔方法有效地在提高电机转子机械特征的基础上，提高了电机的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种电机转子的打孔方法，包括：

获取电机转子的磁场分布信息；

根据所述磁场分布信息和预设打孔磁场值，确定打孔区域；

在所述打孔区域进行打孔。

优选地，所述获取电机转子的磁场分布信息的方法为，

根据所述电机转子的结构和尺寸，建立所述电机转子的有限元模型；

根据所述电机的额定数据，获取所述电机转子的磁场分布信息。

优选地，所述建立所述电机转子的有限元模型为利用有限元分析软件建立所述电机转子的二维有限元模型。

优选地，所述确定打孔区域的方法为判断所述磁场分布信息中磁密度值是否小于或者等于所述预设打孔磁场值，如果是，则确定为所述打孔区域。

优选地，所述在所述打孔区域进行打孔为：

在所述打孔区域的多个预定轨迹圆上以预设值为半径打通一圈或者若干圈圆孔，所述圆孔的中心设置于所述预定轨迹圆上。

优选地，所述在所述打孔区域进行打孔为：

在所述打孔区域的第一轨迹圆上以第一预设值为半径打通若干个第一圆孔，所述第一圆孔的中心设置于所述第一轨迹圆上。

优选地，所述在所述打孔区域进行打孔为：

在所述打孔区域的第二轨迹圆上以第二预设值为半径打通若干个第二圆孔，所述第二圆孔的中心设置于所述第二轨迹圆上；

并且在第三轨迹圆上以第三预设值为半径打通若干个第三圆孔，所述第三圆孔的中心设置于所述第三轨迹圆上，所述第二轨迹圆的半径小于所述第三轨迹圆的半径。

本发明所提供的电机转子的打孔方法，包括：获取电机转子的磁场分布信息，比如获取电机转子的磁场分布图，包括磁感线分布图、磁密度分布图等。根据所述磁场分布信息和预设打孔磁场值，预设打孔磁场值较小，可以近似认为磁感线强度、磁密度大小为零，磁密集中分布在转子外侧，转子内侧磁密分布较为稀疏，甚至没有，转子内侧磁密小于预设打孔磁场值的区域确定为打孔区域。打孔区域确定后，在所述打孔区域进行打孔。

本发明所提供的电机转子的打孔方法，采用基于转子的磁场分布进行打孔，充分利用了转子的空间结构，考虑了转子打孔对电机性能的影响，减小了转子打孔对电机磁密的畸变率的影响，易于找到最优的打孔位置和排列方式，提高电机的性能，实现对电机转子打孔的灵活性和针对性设计；并且在不影响电机磁密分布的情况下，进一步减小了电机转子的铁芯重量，节省了材料，保持了转子的动平衡，转子的机械强度没有降低；同时也增大了电机转子的散热面积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种具体实施方式所提供的电机转子的打孔方法的流程图；

图2为电机转子的打单排孔的结构示意图；

图3为电机转子的打双排孔的结构示意图；

图4为电机转子的打多排孔的结构示意图；

图5为打多排孔后电机的气隙磁场波形图；

图6为打多排孔后电机的FFT图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电机转子的打孔方法，该电机转子的打孔方法有效地在提高电机转子机械特征的基础上，提高了电机的性能。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图6，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的电机转子的打孔方法的流程图；图2为电机转子的打单排孔的结构示意图；图3为电机转子的打双排孔的结构示意图；图4为电机转子的打多排孔的结构示意图；图5为打多排孔后电机的气隙磁场波形图；图6为打多排孔后电机的FFT图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的电机转子的打孔方法，包括：

步骤S1：获取电机转子的磁场分布信息；

步骤S2：根据所述磁场分布信息和预设打孔磁场值，确定打孔区域；

步骤S3：在所述打孔区域进行打孔。

具体地说，获取电机转子的磁场分布信息，比如获取电机转子的磁场分布图，包括磁感线分布图、磁密度分布图等。根据所述磁场分布信息和预设打孔磁场值，预设打孔磁场值较小，可以近似认为磁感线强度、磁密度大小为零，磁密集中分布在转子外侧，转子内侧磁密分布较为稀疏，甚至没有，转子内侧磁密小于预设打孔磁场值的区域确定为打孔区域。打孔区域确定后，在所述打孔区域进行打孔。

本发明所提供的电机转子的打孔方法，采用基于转子的磁场分布进行打孔，充分利用了转子的空间结构，考虑了转子打孔对电机性能的影响，减小了转子打孔对电机磁密的畸变率的影响，易于找到最优的打孔位置和排列方式，提高电机的性能，实现对电机转子打孔的灵活性和针对性设计；并且在不影响电机磁密分布的情况下，进一步减小了电机转子的铁芯重量，节省了材料，保持了转子的动平衡，转子的机械强度没有降低；同时也增大了电机转子的散热面积。

上述电机转子的打孔方法仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，步骤S1：获取电机转子的磁场分布信息的方法具体为，

步骤S11：根据所述电机转子的结构和尺寸，建立所述电机转子的有限元模型；

步骤S12：根据所述电机的额定数据，获取所述电机转子的磁场分布信息。

进一步说，步骤S11中所述建立所述电机转子的有限元模型为利用有限元分析软件可以建立所述电机转子的二维有限元模型，中心对称结构，建立二维有限元模型既可以分析出电机转子的磁场分布信息，结构简单，易于计算，速度较快；也可以建立所述电机转子的三维有限元模型，结构更为形象具体，易于观察、确定电机转子的磁场分布信息。需要说明的是，这里所说的有限元分析软件可以为Ansoft，也可以为其它有限元分析软件，具体使用何种有限元分析软件，可以根据实际应用情况而定。额定数据可以为电流、电压等电学参数。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对电机转子的打孔方法进行若干改变，步骤S2中所述确定打孔区域的方法为判断所述磁场分布信息中磁密度值是否小于或者等于所述预设打孔磁场值，如果是，则确定为所述打孔区域。如果某点磁密度值小于或者等于所述预设打孔磁场值，说明此处磁密度较小，小于预设打孔磁场值，可以忽略，在此处打孔不影响电机磁密分布，对电机性能没有影响。反之，如果某点磁密度值大于所述预设打孔磁场值，说明此处磁密度较大，不可以忽略，在此处打孔影响电机磁密分布，对电机性能有影响。

显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式进行若干改变，步骤S3：所述在所述打孔区域进行打孔为步骤S31在所述打孔区域的多个预定轨迹圆上以预设值为半径打通一圈或者若干圈圆孔，所述圆孔的中心设置于所述预定轨迹圆上。需要说明的是，这里所说的若干圈指的是两圈及两圈以上。

步骤S31可以为在所述打孔区域的第一轨迹圆上以第一预设值为半径打通若干个第一圆孔，所述第一圆孔的中心设置于所述第一轨迹圆上，也就是在打孔区域打通单排孔。需要特别指出的是，本发明所提供的电机转子的打孔方法不应被限制于此种情形，步骤S31也可以为：在所述打孔区域的第二轨迹圆上以第二预设值为半径打通若干个第二圆孔，所述第二圆孔的中心设置于所述第二轨迹圆上，并且在第三轨迹圆上以第三预设值为半径打通若干个第三圆孔，所述第三圆孔的中心设置于所述第三轨迹圆上，也就是在打孔区域打通双排孔。所述第二圆孔的直径和所述第三圆孔的直径可以相同，也可以不同，具体大小可以根据具体使用情况的不同自行设定。通常单排孔的孔径比双排孔的孔径大。步骤S31还可以为在所述打孔区域的第四轨迹圆上以第四预设值为半径打通若干个第四圆孔，所述第四圆孔的中心设置于所述第四轨迹圆上；并且在第五轨迹圆上以第五预设值为半径打通若干个第五圆孔，所述第五圆孔的中心设置于所述第五轨迹圆上，所述第四轨迹圆的半径小于所述第五轨迹圆的半径。然后在第六轨迹圆上以第六预设值为半径打通若干个第六圆孔，所述第六圆孔的中心设置于所述第六轨迹圆上，也就是打多排孔，比如三排孔。如图2为电机转子的打单排孔的结构示意图；图3为电机转子的打双排孔的结构示意图；图4为电机转子的打多排孔的结构示意图。

根据电机磁场分布，可以得到不同的电机的打孔方式，可以得到单排孔的最优打孔方式，也可以得到双排孔的最优打孔方式。经过分析得到不同方式对电机性能的影响。如表1为单排孔不同转子孔径的对电机的影响；如表1为单排孔不同转子孔径的对电机的影响。图5为多排孔后电机的气隙磁场波形图；图6为多排孔后电机的FFT图。

表1单排孔不同转子孔径的对电机的影响

打孔直径mm	转子磁密幅值T	气隙磁场THD	反电势幅值v
				0	1.32	12.38％	203.4
8	1.38	12.38％	203.4
				10	1.40	12.38％	202.9
12	1.45	12.38％	201.3
				14	1.71	12.35％	199.7

如表2所示，表2为单排孔、双排孔、多排孔对电机性能影响对比，电机转子打孔后的重量与电机转子不打孔的重量减小，电机转子打孔后的转动惯量较不打孔减小；电机的空载损耗较小；电机的实验效率较高。电机的反电势接近正弦波，打孔后电机气隙磁场畸变率有改善。多排孔较单排孔、双排孔的方式电机的孔径的通风面积增大，对电机的温升会有所改善。对比不同方式选择较优的方案，比如多排孔方式。

表2单排孔、双排孔、多排孔对电机性能影响对比

打孔方式	转子磁密幅值T	气隙磁场THD	反电势幅值v	通风面积mm2
					不打孔	1.32	12.38％	203.4	0
单排孔	1.45	12.38％	201.3	300
					双排孔	1.39	12.37％	203.3	402
多排孔	1.37	12.21％	203.3	427

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电机转子的打孔方法，其特征在于，包括：

获取电机转子的磁场分布信息；

根据所述磁场分布信息和预设打孔磁场值，确定打孔区域；

在所述打孔区域进行打孔。

2.根据权利要求1所述的电机转子的打孔方法，其特征在于，所述获取电机转子的磁场分布信息的方法为，

根据所述电机转子的结构和尺寸，建立所述电机转子的有限元模型；

根据所述电机的额定数据，获取所述电机转子的磁场分布信息。

3.根据权利要求2所述的电机转子的打孔方法，其特征在于，所述建立所述电机转子的有限元模型为利用有限元分析软件建立所述电机转子的二维有限元模型。

4.根据权利要求1所述的电机转子的打孔方法，其特征在于，所述确定打孔区域的方法为判断所述磁场分布信息中磁密度值是否小于或者等于所述预设打孔磁场值，如果是，则确定为所述打孔区域。

5.根据权利要求4所述的电机转子的打孔方法，其特征在于，所述在所述打孔区域进行打孔为：

在所述打孔区域的多个预定轨迹圆上以预设值为半径打通一圈或者若干圈圆孔，所述圆孔的中心设置于所述预定轨迹圆上。

6.根据权利要求5所述的电机转子的打孔方法，其特征在于，所述在所述打孔区域进行打孔为在所述打孔区域的第一轨迹圆上以第一预设值为半径打通若干个第一圆孔，所述第一圆孔的中心设置于所述第一轨迹圆上。

7.根据权利要求5所述的电机转子的打孔方法，其特征在于，所述在所述打孔区域进行打孔为：

在所述打孔区域的第二轨迹圆上以第二预设值为半径打通若干个第二圆孔，所述第二圆孔的中心设置于所述第二轨迹圆上；

并且在第三轨迹圆上以第三预设值为半径打通若干个第三圆孔，所述第三圆孔的中心设置于所述第三轨迹圆上，所述第二轨迹圆的半径小于所述第三轨迹圆的半径。