CN106787324A - 一种转子及电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转子及电机，属于电机技术领域，为解决现有电机的气隙磁密波形非正弦、电机加工困难等问题而设计。本发明的转子的外轮廓沿周向包括多个呈中心对称分布且依次连接的转子单元，每个转子单元均包括位于中部且向转子的外侧凸出的第一弧面和对称设置于第一弧面两侧的第一平面，第一平面的远离与其对应的第一弧面的一端向转子的内侧方向倾斜，以使转子的外壁和与其配合使用的定子的内壁之间形成不等气隙。本发明电机包括上述转子和套设于转子外的定子，定子包括定子铁芯和均匀设置于定子铁芯内侧的多个肩齿，定子铁芯的轴线与转子的中心线共线。本发明转子及电机能够提高电机的气隙磁场正弦性，且加工方便、生产效率高、生产成本低。

Description

一种转子及电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种转子及包括所述转子的电机。

背景技术

如图1所示，一般电机结构的设计中，定子的内径和转子的外径大都采用等圆的设计。这样不仅便于加工，而且还可以节省尺寸检验环节以及工艺上对加工尺寸的控制，电机的生产效率高。

但是，在电机一些特殊应用场合(比如对低速振动噪声有要求的场合)，需要电机在低转速工况下转矩脉动小。而传统的定子内径和转子外径等圆设计无法较好地满足这些要求，有气隙磁密波形非正弦、反电势电压波形谐波畸变率高、启动阻力矩大等缺陷。目前通常采用定子斜槽的方式来降低电机的谐波畸变率，减小电机的启动阻转矩等问题。

虽然采用定子斜槽能解决上述问题，但是却会带来工艺复杂、电机生产效率低、质量控制困难、生产成本高等诸多新问题。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的一个目的在于提出一种能提高电机的气隙磁场正弦性且加工简单、能提升电机生产效率高、降低电机生产成本的转子；

本发明的另一个目的在于提出一种性能好、生产效率高、生产成本低的电机。

为达此目的，一方面本发明采用以下技术方案：

一种转子，所述转子的外轮廓沿周向包括多个呈中心对称分布且依次连接的转子单元，每个所述转子单元均包括位于中部且向所述转子的外侧凸出的第一弧面和对称设置于所述第一弧面两侧的第一平面，所述第一平面的远离与其对应的所述第一弧面的一端向所述转子的内侧方向倾斜，以使所述转子的外壁和与其配合使用的定子的内壁之间形成不等气隙。

进一步地，所有所述第一弧面的圆心均位于所述转子的中心线上；或所有所述第一弧面为非同心圆弧，所有所述第一弧面的圆心均位于同一圆周上且所述圆周的轴线与所述转子的中心线共线。。

进一步地，每一所述第一弧面的两侧均分别设置一个第一平面或至少两个斜率不同且依次连接的第一平面。

进一步地，所述转子单元的数量与所述转子的磁极的数量相等。

另一方面本发明采用以下技术方案：

一种电机，包括上述任一所述的转子，所述电机还包括套设于所述转子外的定子，所述定子包括定子铁芯和均匀设置于所述定子铁芯内侧的多个齿肩，所述定子铁芯的轴线与所述转子的中心线共线。

进一步地，所述齿肩远离所述定子铁芯的一端呈第二弧面，所述第二弧面凸向所述定子铁芯，所有所述第二弧面的圆心为非同心圆弧，所有所述第二弧面的圆心均位于同一圆周上且所述圆周的轴线与所述定子铁芯的轴线共线。

进一步地，所述齿肩远离所述定子铁芯的一端包括中间面以及对称分布于所述中间面两侧的第二平面，所述第二平面的远离与其对应的所述中间面的一端向靠近所述定子铁芯的一侧倾斜。

进一步地，所述中间面为第二弧面或平面。

进一步地，每一所述中间面两侧均分别设置有一个第二平面或至少两个斜率不同且依次连接的第二平面。

进一步地，所述转子的外壁与所述定子的内壁间的气隙的分布函数为δ(x)，

δ(x)＝D₁-D₂+ε(x)，x∈[0,2π]、ε(x)∈(0,C)，C＝H_slot+D₂-D₂₁，

其中，D₁为定子内径的最小值，

D₂为转子外径的最大值，

D₂₁为转子外径的最小值，

H_slot为定子槽深度的最大值。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的转子能够和定子的内壁之间形成趋近正弦分布的不等气隙，从而能够优化气隙磁阻分布、削弱电机齿槽转矩、提高气隙磁场正弦性、降低反电势谐波畸变率和启动阻力矩、提升电机的整体性能，并且每个转子单元的两侧呈平面，结构简单、加工方便，能提升电机生产效率高、降低电机生产成本、提高电机的质量。

本发明提供的电机由于采用了上述转子，其性能好、生产效率高、生产成本低。

附图说明

图1是现有定子的结构示意图；

图2是现有转子的结构示意图；

图3是本发明优选实施例一提供的电机的结构示意图；

图4是图3中A处的局部放大图。

图中：1、转子；11、第一弧面；12、第一平面；2、定子；21、定子铁芯；22、齿肩；221、中间面；222、第二平面。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

优选实施例一：

本优选实施例提供了一种电机及其转子，该电机主要但不局限为永磁同步电机。

请参阅图3和图4，本实施例提供的电机包括转子1和套设于转子1外的定子2，定子2包括定子铁芯21和均匀设置于定子铁芯21内侧的多个齿肩22，相邻的齿肩22与定子铁芯21间形成定子槽，齿肩22大致呈T形，定子铁芯21的轴线与转子1的中心线共线。

转子1的外轮廓沿周向包括多个呈中心对称分布且依次连接的转子单元，每个转子单元均包括位于中部且向转子1的外侧凸出的第一弧面11和对称设置于第一弧面11两侧的第一平面12，第一平面12的远离与其对应(与其对应是指与第一平面12处于同一转子单元)的第一弧面11的一端向转子1的内侧方向(即远离定子2的方向)倾斜，以使转子1的外壁和与其配合使用的定子2的内壁之间形成不等气隙。转子单元的数量优选为与转子1的磁极数量相等。

本实施例提供的转子1，能够和与其配合使用的定子2的内壁之间形成趋近正弦分布的不等气隙，从而能够优化气隙磁阻分布、削弱电机齿槽转矩、提高气隙磁场正弦性、降低反电势谐波畸变率和启动阻力矩、提升电机的整体性能，并且每个转子单元的两侧呈平面，结构简单、加工方便、能提升电机生产效率高、降低电机生产成本、提高电机的质量。本实施例提供的电机由于采用了上述转子1，其性能好、生产效率高、生产成本低。

在上述结构的基础上，所有第一弧面11的圆心均位于转子1的中心线上，即可在现有转子1的基础上直接切削转子冲片位于第一弧面11两侧的部分进行制备。

在上述结构的基础上，每一第一弧面11的两侧的第一平面12的数量可以根据具体需要进行设置，只要同一弧面两侧的第一平面12对称设置即可。例如，每一第一弧面11的两侧均分别设置一个第一平面12；或每一第一弧面11的两侧均分别设置至少两个斜率不同且依次连接的第一平面12，每个第一平面12的远离与其对应的第一弧面11的一端向转子1内侧方向倾斜。

本实施例中定子2的结构没有具体限制，可以采用现有的所有齿肩22远离定子铁芯21的一端均为同心弧面的结构。但是为了进一步地提高气隙磁场正弦性，优选地，齿肩22远离定子铁芯21的一端包括中间面221以及对称分布于中间面221两侧的第二平面222，第二平面222远离与其对应的中间面221(与其对应是指与第二平面222处于同一齿肩22)的一端向靠近定子铁芯21的一侧倾斜。作为更具体的实施方式，中间面221为第二弧面，该第二弧面凸向定子铁芯21设置；所有第二弧面的圆心均位于定子铁芯21的轴线上，即可在现有定子的基础上直接切削齿肩22两侧的部分进行制备。

在上述结构的基础上，每中间面221的两侧的第二平面222的数量可以根据具体需要进行设置，只要同一中间面221两侧的第二平面222对称设置即可。例如，每一中间面221两侧均分别设置有一个第二平面222或至少两个斜率不同且依次连接的第二平面222，每个第二平面222的远离与其对应的第二弧面的一端向定子铁芯21的一侧倾斜。

本实施例中，转子1的外壁与定子2的内壁间的气隙的分布函数为δ(x)，

δ(x)＝D₁-D₂+ε(x)，x∈[0,2π]、ε(x)∈(0,C)，C＝H_slot+D₂-D₂₁，

其中，D₁为定子2内径的最小值，

D₂为转子1外径的最大值，

D₂₁为转子1外径的最小值，

H_slot为定子槽深度的最大值。

另外，需要指出地是，本实施例中，定子的结构并不局限于上述情况，例如，可以是中间面221为第二弧面，该第二弧面凸向定子铁芯21设置，所有第二弧面为非同心圆弧，但所有第二弧面对应的圆心均位于一与定子铁芯21共轴线的圆周上；作为另一种具体的实施方式，为了便于齿肩22的加工，还可以使中间面221为平面。

优选实施例二：

本优选实施例提供了一种电机及其转子，电机与转子的结构与优选实施一基本相同，不同之处于在于：

转子的结构不同，具体地，所有第一弧面为非同心圆弧，所有第一弧面对应的圆心均位于同一圆周上且圆周的轴线与转子的中心线共线，以进一步提高气隙磁场正弦性。

优选实施例三：

本优选实施例提供了一种电机及其转子，电机与转子的结构与优选实施一或二基本相同，不同之处于在于：

定子齿肩的结构不同，具体地，齿肩远离定子铁芯的一端呈第二弧面，第二弧面凸向定子铁芯设置，所有第二弧面为非同心圆弧，所有第二弧面的圆心均位于同一圆周上且圆周的轴线与定子铁芯的轴线共线。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转子，其特征在于，所述转子(1)的外轮廓沿周向包括多个呈中心对称分布且依次连接的转子单元，每个所述转子单元均包括位于中部且向所述转子(1)的外侧凸出的第一弧面(11)和对称设置于所述第一弧面(11)两侧的第一平面(12)，所述第一平面(12)的远离与其对应的所述第一弧面(11)的一端向所述转子(1)的内侧方向倾斜，以使所述转子(1)的外壁和与其配合使用的定子(2)的内壁之间形成不等气隙。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所有所述第一弧面(11)的圆心均位于所述转子(1)的中心线上；或所有所述第一弧面(11)为非同心圆弧，所有所述第一弧面(11)的圆心均位于同一圆周上且所述圆周的轴线与所述转子(1)的中心线共线。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，每一所述第一弧面(11)的两侧均分别设置一个第一平面(12)或至少两个斜率不同且依次连接的第一平面(12)。

4.根据权利要求1项所述的转子(1)，其特征在于，所述转子单元的数量与所述转子(1)的磁极的数量相等。

5.一种电机，包括如权利要求1至4中任一项所述的转子(1)，其特征在于，所述电机还包括套设于所述转子(1)外的定子(2)，所述定子(2)包括定子铁芯(21)和均匀设置于所述定子铁芯(21)内侧的多个齿肩(22)，所述定子铁芯(21)的轴线与所述转子(1)的中心线共线。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述齿肩(22)远离所述定子铁芯(21)的一端呈第二弧面，所述第二弧面凸向所述定子铁芯(21)，所有所述第二弧面为非同心圆弧，所有所述第二弧面的圆心均位于同一圆周上且所述圆周的轴线与所述定子铁芯(21)的轴线共线。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述齿肩(22)远离所述定子铁芯(21)的一端包括中间面(221)以及对称分布于所述中间面(221)两侧的第二平面(222)，所述第二平面(222)的远离与其对应的所述中间面(221)的一端向靠近所述定子铁芯(21)的一侧倾斜。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述中间面(221)为第二弧面或平面。

9.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，每一所述中间面(221)两侧均分别设置有一个第二平面(222)或至少两个斜率不同且依次连接的第二平面(222)。

10.根据权利要求5至9任一项所述的电机，其特征在于，所述转子(1)的外壁与所述定子(2)的内壁间的气隙的分布函数为δ(x)，

δ(x)＝D₁-D₂+ε(x)，x∈[0,2π]、ε(x)∈(0,C)，C＝H_slot+D₂-D₂₁，

其中，D₁为定子(2)内径的最小值，

D₂为转子(1)外径的最大值，

D₂₁为转子(1)外径的最小值，

H_slot为定子槽深度的最大值。