CN106300730B - 电机转子及具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机转子，包括转子铁芯和多个永磁体组，在转子铁芯的内部以转子铁芯的轴心为圆心的圆周方向上均匀设置有多个永磁体槽，且永磁体槽的数量与永磁体组的数量相同；一个永磁体组设置在一个永磁体槽中，每个永磁体组包括设置在对应的永磁体槽的两端的方块形结构的端部永磁体，且该端部永磁体的磁化方向与该端部永磁体的靠近磁通通道的侧面的法线之间具有第一夹角α。本发明还提出一种包括上述电机转子的电机。上述电机转子和上述电机具有较高的抗退磁能力。

Description

电机转子及具有其的电机

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种电机转子及具有其的电机。

背景技术

现有技术中，通常将电机转子设计为U型结构或V型结构，以提高永磁电机的输出转矩能力。但是永磁铁的两端部附近磁阻小，在永磁铁两端部上容易集中定子的线圈作用的反磁场，而永磁铁两端部出现严重减磁，从而使得永磁电机的输出转矩降低，甚至使得电机不能够正常工作。

并且在现有技术中，退磁磁场的磁势垂直于磁钢槽边界作用于磁钢，退磁磁势就会正对磁钢的磁化方向，因此退磁磁场将全部作用于磁钢，导致强烈的退磁。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高抗退磁能力的电机转子。

一种电机转子，包括转子铁芯和多个永磁体组；在所述转子铁芯的内部以所述转子铁芯的轴心为圆心的圆周方向上均匀设置有多个永磁体槽，且所述永磁体槽的数量与所述永磁体组的数量相同；

一个所述永磁体组设置在一个所述永磁体槽中，且每个所述永磁体组包括设置在对应的所述永磁体槽的两端的方块形结构的端部永磁体，且所述端部永磁体的磁化方向与所述端部永磁体的靠近所述转子铁芯上的磁通通道的侧面的法线之间具有第一夹角α。

在其中一个实施例中，所述端部永磁体倾斜设置在所述永磁体槽中，所述端部永磁体靠近所述磁通通道的侧面与所述永磁体槽靠近所述磁通通道的侧壁之间具有第二夹角β。

在其中一个实施例中，所述第二夹角β的取值范围为：3°≤β≤(120/6p)°；

其中，p为所述电机转子的极对数。

在其中一个实施例中，所述永磁体槽为U型结构，所述永磁体槽包括依次排布的第一分槽、第二分槽和第三分槽，所述第一分槽的结构和所述第三分槽的结构相同；

所述永磁体组包括设置在所述第一分槽中的第一永磁体、设置在所述第二分槽中的第二永磁体和设置在所述第三分槽中的第三永磁体；

所述第一永磁体和所述第三永磁体均为端部永磁体。

在其中一个实施例中，所述第一分槽和所述第三分槽均为D型结构，且所述第一分槽的第一圆弧结构部分与所述第二分槽的第二圆弧结构部分均朝向所述磁通通道。

在其中一个实施例中，所述第一分槽的第一圆弧结构部分的弧顶到所述第一圆弧结构部分的两端点之间构成的连线的垂直距离为第一长度m，相邻两个所述永磁体槽之间的距离为第二长度n；

所述第一长度m和所述第二长度n之间满足如下关系：0.6<m/n<1.2。

在其中一个实施例中，所述第一分槽包括靠近所述转子铁芯的轴心的第一分段和与所述第一分段连接的第二分段；

所述第一分段为方形结构，所述第二分段的垂直于所述转子铁芯径向的方向上的宽度沿所述转子铁芯的径向朝向圆外的方向逐渐变大，且所述第一分段远离所述磁通通道的侧壁和所述第二分段远离所述磁通通道的侧壁位于同一平面上。

在其中一个实施例中，所述永磁体槽为V型结构，所述永磁体槽包括第四分槽和第五分槽，所述永磁体组包括设置在所述第四分槽中的第四永磁体和设置在所述第五分槽中的第五永磁体。

在其中一个实施例中，所述永磁体槽还包括第六分槽，所述第六分槽的两端分别与所述第四分槽靠近所述转子铁芯轴心的一端和所述第五分槽靠近所述转子铁芯轴心的一端连接。

在其中一个实施例中，所述第一夹角α的取值范围为：10°≤α≤(180/2p)°；

其中，p为所述电机转子的极对数。

本发明还提出一种电机，包括上述的电机转子。

上述电机转子，包括转子铁芯和多个永磁体组，转子铁芯内部以转子铁芯的轴心为圆心的圆周方向上均匀设置有用于放置永磁体组的永磁体槽，每个永磁体组的设置在永磁体槽的两端的方块形结构的端部永磁体的磁化方向与该端部永磁体的靠近磁通通道的侧面的法线具有第一夹角α，从而使得引起该端部永磁体退磁的磁势仅为退磁磁场磁势的一个分量，从而提高了抗退磁能力。上述电机包括上述电机转子，因此能够提高抗退磁能力。

附图说明

图1为本发明电机转子实施例一的结构示意图；

图2为本发明电机转子在实施例一中的一个永磁体组装配到永磁体槽中的示意图；

图3为现有技术电机转子的退磁磁密分布图；

图4为本发明电机转子的退磁磁密分布图；

图5为本发明电机转子实施例二的结构示意图；

图6为本发明电机转子实施例三的结构示意图；

图7为本发明电机转子实施例四的结构示意图；

图8为本发明电机转子实施例五的结构示意图；

图9为本发明电机转子实施例六的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明电机转子及具有其的电机的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2，一个实施例中，本发明电机转子包括转子铁芯100和多个永磁体组200。在转子铁芯100的内部以转子铁芯100的轴心为圆心的圆周方向上均匀设置有多个永磁体槽110。永磁体槽110的数量与永磁体组200的数量相同。一个永磁体组200设置在一个永磁体槽110中。每个永磁体组200包括设置在对应的永磁体槽110的两端的方块形结构的端部永磁体。且该端部永磁体的磁化方向与该端部永磁体的靠近磁通通道300的侧面的法线具有第一夹角α。其中，图1中的箭头所示方向即为该端部永磁体的磁化方向。

可以理解的，当磁感应线由铁磁质进入非铁磁质，或由非铁磁质进入铁磁质时，无论磁感应线在铁磁质中与分界面的法线成什么角度，它在紧挨着分界面的非铁磁质中都可以认为是与分界面相垂直的。因此，本发明的电机转子将退磁磁场的磁势与该端部永磁体的磁化方向设置有第一夹角，从而使得引起该端部永磁体退磁的磁势仅为退磁磁场磁势的一个分量，相当于引起该端部永磁体退磁需要相对更大的退磁磁场，从而提高了电机转子的抗退磁能力。

参见图3和图4，且以图3和图4所示方向为基准，该端部永磁体的左上角和右下角位置处的黑色区域为退磁程度较大的区域。采用本发明的电机转子后，该端部永磁体的左上角和右下角的退磁程度较大的区域明显减少。经试验测定，未采用本发明电机转子的电机的退磁电流为25A，采用本发明电机转子的电机的退磁电流提高到32A，退磁电流提高了28％。

参见图1和图2，实施例一中，永磁体槽110为U型结构，包括依次排布的第一分槽111、第二分槽112和第三分槽113。其中，第一分槽111的结构和第三分槽113的结构相同，均为方形结构；第二分槽112为弧状结构。依次排布的第一分槽111、第二分槽112和第三分槽113构成一个U型结构。该U型结构的开口朝向转子铁芯100的外侧。

对应的永磁体组200包括第一永磁体210、第二永磁体220和第三永磁体230。第一永磁体210设置在第一分槽111中，第二永磁体220设置在第二分槽112中，第三永磁体230设置在第三分槽113中。可以理解的，第一永磁体210的结构为与第一分槽111的结构相匹配的方块形结构，第三永磁体230的结构为与第三分槽113的结构相匹配的方块形结构，且第一永磁体210的结构和第三永磁体230的结构相同，均为端部永磁体。第二永磁体220的结构为与第二分槽112相匹配的方块形结构。本实施例中，第一永磁体210、第二永磁体220和第三永磁体230相互独立。上述永磁体槽110的结构和永磁体组200的结构，便于降低制作工艺的复杂度，且便于电机转子的组装。

第一永磁体210的磁化方向与第一永磁体210靠近磁通通道300的侧面的法线之间具有第一夹角α。同理，第三永磁体230的磁化方向与第三永磁体230靠近磁通通道300的侧面的法线之间具有第一夹角α。

参见图5，实施例二中，第一永磁体210倾斜设置在第一分槽111中，且第一永磁体210靠近磁通通道300的侧面与第一分槽111靠近磁通通道300的侧壁之间具有第二夹角β。优选的，第二夹角β的取值范围可以为：3°≤β≤(120/6p)°，其中p为本发明电机转子的极对数。第一分槽111中可以设置有台阶状结构，通过将第一永磁体210的一端放置在该台阶状结构上，使得第一永磁体210倾斜设置在第一分槽111中。

同理，第三永磁体230还可以倾斜设置在第三分槽113中，且第三永磁体230靠近磁通通道300的侧面与第三分槽113靠近磁通通道300的侧壁之间具有第二夹角β。优选的，第二夹角β的取值范围可以为：3°≤β≤(120/6p)°，其中p为本发明电机转子的极对数。第三分槽113中可以设置有台阶状结构，通过将第三永磁体230的一端放置在该台阶状结构上，使得第三永磁体230倾斜设置在第三分槽113中。

将第一永磁体210倾斜设置在第一分槽111中，将第三永磁体230倾斜设置在第三分槽113中，这样可以不改变现有技术中的磁化方向，即可提高本发明电机转子的抗退磁能力。在第二角度β的取值范围，本发明电机转子的抗退磁效果更佳。

参见图6，实施例三中，第一分槽111为D型结构，包括第一圆弧结构部分111a和第一方形部分111b。第一分槽111的第一圆弧结构部分111a朝向磁通通道300。第三分槽113还可以为D型结构，包括第二圆弧结构部分113a和第二方形部分113b。第三分槽113的第二圆弧结构部分113a朝向磁通通道300。且第一分槽111的结构和第三分槽113的结构相同。将第一分槽111和第三分槽113设置为D型结构，能够使得本发明电机转子的抗退磁效果较佳。

其中，第一分槽111的第一圆弧结构部分111a的弧顶到第一圆弧结构部分111a的两端点之间构成的连线的垂直距离为第一长度m，相邻的两个永磁体槽110之间的距离为第二长度n，如图6所示。优选的，第一长度m和第二长度n之间满足如下关系：0.6<m/n<1.2。在第一长度m和第二长度n满足该关系式的情况下，本发明电机转子的第一永磁体111和第三永磁体113上的退磁程度较大的退磁面积将会进一步减小。

可以理解的，第三分槽113的第二圆弧结构部分113a的弧顶到第二圆弧结构部分113a的两端点之间构成的连线的垂直距离也为第一长度m。

参见图7，在实施例四中，第一分槽111包括靠近转子铁芯100的轴心的第一分段111d和与第一分段111d连接的第二分段111c。第一分段111d为方形结构。第二分段111c的垂直于转子铁芯100径向的方向上的宽度沿转子铁芯100的径向朝向圆外的方向逐渐变大。且第一分段111d远离磁通通道300的侧壁和第二分段111c远离磁通通道300的侧壁位于同一平面上。

同理，第三分槽113包括靠近转子铁芯100的轴心的第三分段113d和与第三分段113d连接的第四分段113c。第三分段113d为方形结构。第四分段113c的垂直于转子铁芯100径向的方向上的宽度沿转子铁芯100的径向朝向圆外的方向逐渐变大。且第三分段113d远离磁通通道300的侧壁和第四分段113c远离磁通通道300的侧壁位于同一平面上。

可以理解的，电机转子中，永磁体组200的磁阻远远大于非永磁体部分的磁阻。因此，当电机转子发生退磁时，退磁磁通会沿着磁阻最小的路径通过，从而导致永磁体组200靠近转子铁芯100外圆的部分退磁较为严重。本实施例中，永磁体组200靠近转子铁芯100外圆的部分为第一永磁体210和第三永磁体230。而第二分段111c能够削弱第一永磁体210所承受的最大退磁磁势的磁场，第四分段113c能够削弱第三永磁体230所承受的最大退磁磁势的磁场，从而提高本发明电机转子的抗退磁能力。

参见图8，在实施例五中，永磁体槽110还可以为V型结构。永磁体槽110包括第四分槽114和第五分槽115。对应的，永磁体组200包括设置在第四分槽114中的第四永磁体240和设置在第五分槽115中的第五永磁体250。第四永磁体240和第五永磁体250均为方块形结构。将永磁体槽110设置成V型结构，能够减少永磁体的用量，降低制作工艺的复杂度，从而降低制作成本。

参见图9，在实施例六中，该V型结构的永磁体槽110还可以包括第六分槽116。第六分槽116的两端分别与第四分槽114靠近转子铁芯100的轴心的一端和第五分槽115靠近转子铁芯100的轴心的一端连接。

上述各个实施例中，第一夹角α的取值范围可以为：10°≤α≤(180/2p)°，其中p为本发明电机转子的极对数。将第一夹角α的取值范围设置在上述范围内，能够明显削弱作用在第一永磁体210和第三永磁体230磁化方向上的退磁磁势，进而降低第一永磁体210和第三永磁体230上退磁程度较大的退磁面积，提高电机转子的抗退磁能力。

上述电机转子，包括转子铁芯100和多个永磁体组200，转子铁芯100内部的圆周方向上均匀设置有用于放置永磁体组200的永磁体槽110，每个永磁体组200的设置在永磁体槽110的两端的端部永磁体的磁化方向与该端部永磁体的靠近磁通通道300的侧面的法线具有第一夹角α，从而使得引起该端部永磁体退磁的磁势仅为退磁磁场磁势的一个分量，提高了电机转子的抗退磁能力。

另外，本发明还提出一种电机，包括上述电机转子，且具有上述电机转子所具有的所有优点。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电机转子，包括转子铁芯(100)和多个永磁体组(200)，其特征在于，

在所述转子铁芯(100)的内部以所述转子铁芯(100)的轴心为圆心的圆周方向上均匀设置有多个永磁体槽(110)，且所述永磁体槽(110)的数量与所述永磁体组(200)的数量相同；

所述永磁体槽(110)为U型结构，所述U型结构的开口朝向所述转子铁芯(100)的外侧；

或者所述永磁体槽(110)为V型结构，所述V型结构的开口朝向所述转子铁芯(100)的外侧；

一个所述永磁体组(200)设置在一个所述永磁体槽(110)中，每个所述永磁体组(200)包括设置在对应的所述永磁体槽(110)的两端的方块形结构的端部永磁体，且所述端部永磁体的磁化方向与所述端部永磁体的靠近所述转子铁芯(100)上的磁通通道(300)的侧面的法线之间具有第一夹角α；

所述端部永磁体倾斜设置在所述永磁体槽(110)中，且所述端部永磁体靠近所述磁通通道(300)的侧面与所述永磁体槽(110)靠近所述磁通通道(300)的侧壁之间具有第二夹角β。

2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述第二夹角β的取值范围为：3°≤β≤(120/6p)°；

其中，p为所述电机转子的极对数。

3.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述永磁体槽(110)为U型结构，所述永磁体槽(110)包括依次排布的第一分槽(111)、第二分槽(112)和第三分槽(113)，所述第一分槽(111)的结构和所述第三分槽(113)的结构相同；

所述永磁体组(200)包括设置在所述第一分槽(111)中的第一永磁体(210)、设置在所述第二分槽(112)中的第二永磁体(220)和设置在所述第三分槽(113)中的第三永磁体(230)；

所述第一永磁体(210)和所述第三永磁体(230)均为端部永磁体。

4.根据权利要求3所述的电机转子，其特征在于，所述第一分槽(111)和所述第三分槽(113)均为D型结构，且所述第一分槽(111)的第一圆弧结构部分(111a)与所述第三分槽(113)的第二圆弧结构部分(113a)均朝向所述磁通通道(300)。

5.根据权利要求4所述的电机转子，其特征在于，所述第一分槽(111)的第一圆弧结构部分(111a)的弧顶到所述第一圆弧结构部分(111a)的两个边界端点之间构成的连线的垂直距离为第一长度m，相邻两个所述永磁体槽(110)之间的距离为第二长度n；

所述第一长度m和所述第二长度n之间满足如下关系：0.6<m/n<1.2。

6.根据权利要求3所述的电机转子，其特征在于，所述第一分槽(111)包括靠近所述转子铁芯(100)的轴心的第一分段(111d)和与所述第一分段(111d)连接的第二分段(111c)；

所述第一分段(111d)为方形结构，所述第二分段(111c)的垂直于所述转子铁芯(100)径向的方向上的宽度沿所述转子铁芯(100)的径向朝向圆外的方向逐渐变大，且所述第一分段(111d)远离所述磁通通道(300)的侧壁和所述第二分段(111c)远离所述磁通通道(300)的侧壁位于同一平面上。

7.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述永磁体槽(110)为V型结构，所述永磁体槽(110)包括第四分槽(114)和第五分槽(115)，所述永磁体组(200)包括设置在所述第四分槽(114)中的第四永磁体(240)和设置在所述第五分槽(115)中的第五永磁体(250)。

8.根据权利要求7所述的电机转子，其特征在于，所述永磁体槽(110)还包括第六分槽(116)，所述第六分槽(116)的两端分别与所述第四分槽(114)靠近所述转子铁芯(100)轴心的一端和所述第五分槽(115)靠近所述转子铁芯(100)轴心的一端连接。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的电机转子，其特征在于，所述第一夹角α的取值范围为：10°≤α≤(180/2p)°；

其中，p为所述电机转子的极对数。

10.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的电机转子。