CN108494130A - 转子结构及具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子结构及具有其的电机。转子结构，包括：转子本体；磁钢，磁钢为多个，多个磁钢沿转子本体的径向方向间隔地设置；隔磁部，隔磁部为多个，多个隔磁部分别设置于相邻的两个磁钢之间；其中，隔磁部至转子本体的轴孔的孔心处的距离小于或等于磁钢至孔心处的距离。能够有效地提高该转子结构的性能，提高了具有该转子结构的电机的额定电流和电机的效率。

Description

转子结构及具有其的电机

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种转子结构及具有其的电机。

背景技术

现有技术中，久磁铁埋入型电机转子比永久磁铁表贴型电机转子具有更高的可靠性，且永久磁铁埋入型电机转子的方块形磁钢比永久磁铁表贴型电机转子的瓦形磁钢的成本更低，所以永久磁铁埋入型电机越来越受到业界的欢迎。永久磁铁埋入型电机分为磁钢切向埋入式和磁钢径向埋入式两种，由于受现有技术中永久磁铁埋入型转子结构的限制，现有技术中的永久磁铁埋入型电机的效率仍然存在效率地的问题。

永相比磁钢径向埋入式转子，磁钢切向埋入式转子可以提供给电机的有效磁动势更大，电机的功率密度可以做得更高。为了提高切向磁钢埋入式电机的性能，各个电机厂家都在努力研发出效率更高、齿槽转矩和转矩脉动更小的电机。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转子结构及具有其的电机，以解决现有技术中电机效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面转子结构及具有其的电机，提供了一种转子结构，包括：转子本体；磁钢，磁钢为多个，多个磁钢沿转子本体的径向方向间隔地设置；隔磁部，隔磁部为多个，多个隔磁部分别设置于相邻的两个磁钢之间；其中，隔磁部至转子本体的轴孔的孔心处的距离小于或等于磁钢至孔心处的距离。

进一步地，与隔磁部相邻的磁钢的端部在隔磁部上的投影线至隔磁部沿径向方向远离轴孔一端的端部的长度为c，其中，1.2≤c/(2a)≤5，a为转子本体与定子之间形成的气隙宽度。

进一步地，隔磁部为开设于转子本体上的隔磁孔，隔磁孔的沿转子本体的径向方向的横截面呈多边形结构，隔磁孔的其中一个边朝向轴孔设置。

进一步地，隔磁孔的沿转子本体的径向方向的横截面呈四边形，磁钢的至少一个侧边与相邻的隔磁孔的至少有一个边相平行地设置。

进一步地，隔磁孔的沿径向方向向外的宽度逐渐增加。

进一步地，隔磁孔的沿转子本体的径向方向的横截面呈五边形，隔磁孔的沿径向方向向外的宽度逐渐增加预设长度后逐渐减小。

进一步地，磁钢为切向埋入式永久磁钢。

进一步地，隔磁孔的至少有两个相邻的侧边的长度相同。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括转子结构，转子结构为上述的转子结构。

进一步地，电机还包括：定子，转子本体设置于定子内，转子本体的外周面与定子的定子齿之间形成的气隙宽度为a。

应用本发明的技术方案，将隔磁部至转子本体的轴孔的孔心处的距离设置成小于或等于磁钢至孔心处的距离，能够有效地提高该转子结构的性能，提高了具有该转子结构的电机的额定电流和电机的效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的转子结构的第一实施例的结构示意图；

图2示出了图1中A处放大结构示意图；

图3示出了根据本发明的转子结构的第二实施例的结构示意图；

图4示出了图3中B处放大结构示意图；

图5示出了根据本发明的电机的额定电流的效果图；

图6示出了根据本发明的电机的齿槽转矩的效果图；

图7示出了根据本发明的电机的转矩脉动的效果图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子本体；20、磁钢；30、隔磁部；40、定子。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供了一种转子结构。

具体地，如图1所示，该转子结构包括转子本体10、磁钢20和隔磁部30。磁钢20为多个，多个磁钢20沿转子本体10的径向方向间隔地设置。隔磁部30为多个，多个隔磁部30分别设置于相邻的两个磁钢20之间。其中，隔磁部30至转子本体10的轴孔的孔心处的距离小于或等于磁钢20至孔心处的距离。

在本实施例中，将隔磁部30至转子本体10的轴孔的孔心处的距离设置成小于或等于磁钢20至孔心处的距离，能够有效地提高该转子结构的性能，提高了具有该转子结构的电机的额定电流和电机效率。即在本实施例中，隔磁部30的靠近孔心一侧的外边沿至孔心的距离小于或等于磁钢20的靠近孔心一侧的外边沿至孔心的距离，即如图4所示，这样设置当隔磁部30的靠近孔心一侧的外边沿至孔心的距离等于磁钢20的靠近孔心一侧的外边沿至孔心的距离时，d＝0，当隔磁部30的靠近孔心一侧的外边沿至孔心的距离小于磁钢20的靠近孔心一侧的外边沿至孔心的距离时，d＞0。

其中，与隔磁部30相邻的磁钢20的端部在隔磁部30上的投影线至隔磁部30沿径向方向远离轴孔一端的端部的长度为c，其中，1.2≤c/(2a)≤5，a为转子本体10与定子之间形成的气隙宽度。这样设置使得具有该结构的电机的额定电流达到最小，效率得到有效提高，齿槽转矩和转矩脉动处于较好水平，电机综合性能最佳。

隔磁部30为开设于转子本体10上的隔磁孔。隔磁孔的沿转子本体10的径向方向的横截面呈多边形结构，隔磁孔的其中一个边朝向轴孔设置。优选地，如图2所示，隔磁孔的沿转子本体10的径向方向的横截面呈四边形，磁钢20的至少一个侧边与相邻的隔磁孔的至少有一个边相平行地设置。这样设置能够使得该隔磁部的隔磁效果达到最优。优选地，隔磁孔的沿径向方向向外的宽度逐渐增加。在图1中，磁钢20的相对的两个侧边均与其相邻的隔磁孔的侧边相平行地设置，即隔磁孔的相对的两个侧边与其相邻的磁钢20的侧边相平行地设置。

在本申请的另一个实施例中，如图3和图4所示，隔磁孔的沿转子本体10的径向方向的横截面呈五边形，隔磁孔的沿径向方向向外的宽度逐渐增加预设长度后逐渐减小。这样设置能够同样起到提高该转子结构性能的作用。在本实施例中，磁钢20为切向埋入式永久磁钢。

上述实施例中的转子结构还可以用于电机设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种电机。该电机包括转子结构。转子结构为上述实施例中的转子结构。在本实施例中，电机还包括定子40，转子本体10设置于定子40内，转子本体10的外周面与定子40的定子齿之间形成的气隙宽度为a。

具体地，在本实施例中，该电机为磁钢切向埋入式电机。由定子、转子、磁钢、转轴、机壳、端盖和轴承等零件构成。如图1所示，定子内径与转子外径形成空气隙，气隙宽度为a。定子和转子由硅钢片叠压而成，永磁体磁钢以辐射状的形式分布在转子上。转子上设计有隔磁部，隔磁部位于相邻的两块磁钢中间位置，作用是防止磁钢生成的磁场从磁钢槽底部形成回路。隔磁孔的至少有两个相邻的侧边的长度相同，隔磁部如图2所示，由4条边L1、L2、L3和L4构成。L1＝L4。L1和L4和相邻磁钢或是与安装磁钢槽的槽壁相平行。L1和L4以相邻磁钢槽底边延长线为分界分为两段，长度分别为c和d。由于有效起到隔磁作用的是c段，d段只要大于0即可起到隔磁作用，所以针对c段的长度进行了电磁仿真计算，目的是找到最优的c段长度。仿真时以c段长度和气隙长度a的比值c/(2a)作为参数进行计算。

额定电流是电机的重要指标，额定电流越小电机效率越高。不同c/a下额定电流的变化曲线如图5所示，1.2≤c/(2a)≤5时额定电流处于最小水平。c/(2a)＜1.2和c/(2a)＞5时额定电流显著增大。

齿槽转矩是电机的重要指标，齿槽转矩越小，电机动态响应性能越好。不同c/(2a)下齿槽转矩的变化曲线如图6所示。1.2≤c/(2a)≤5时，齿槽转矩基本一致。c/(2a)＜1.2和c/(2a)＞5时齿槽转矩显著减小。

转矩脉动是电机的另一个重要指标，转矩脉动越小电机运行越稳定。不同c/(2a)下转矩脉动的变化曲线如图7所示。不同的c/(2a)下，转矩脉动基本一致，c/(2a)对转矩脉动基本无影响。

所以综合分析以上性能参数得出结论：1.2≤c/(2a)≤5时电机额定电流最小，效率最高，齿槽转矩和转矩脉动处于较好水平，电机综合性能最佳。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转子结构，其特征在于，包括：

转子本体(10)；

磁钢(20)，所述磁钢(20)为多个，多个所述磁钢(20)沿所述转子本体(10)的径向方向间隔地设置；

隔磁部(30)，所述隔磁部(30)为多个，多个所述隔磁部(30)分别设置于相邻的两个所述磁钢(20)之间；

其中，所述隔磁部(30)至所述转子本体(10)的轴孔的孔心处的距离小于或等于所述磁钢(20)至所述孔心处的距离。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，

与所述隔磁部(30)相邻的所述磁钢(20)的端部在所述隔磁部(30)上的投影线至所述隔磁部(30)沿径向方向远离所述轴孔一端的端部的长度为c，其中，1.2≤c/(2a)≤5，a为所述转子本体(10)与定子之间形成的气隙宽度。

3.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述隔磁部(30)为开设于所述转子本体(10)上的隔磁孔，所述隔磁孔的沿所述转子本体(10)的径向方向的横截面呈多边形结构，所述隔磁孔的其中一个边朝向所述轴孔设置。

4.根据权利要求3所述的转子结构，其特征在于，所述隔磁孔的沿所述转子本体(10)的径向方向的横截面呈四边形，所述磁钢(20)的至少一个侧边与相邻的所述隔磁孔的至少有一个边相平行地设置。

5.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，所述隔磁孔的沿径向方向向外的宽度逐渐增加。

6.根据权利要求3所述的转子结构，其特征在于，所述隔磁孔的沿所述转子本体(10)的径向方向的横截面呈五边形，所述隔磁孔的沿径向方向向外的宽度逐渐增加预设长度后逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述磁钢(20)为切向埋入式永久磁钢。

8.根据权利要求3所述的转子结构，其特征在于，所述隔磁孔的至少有两个相邻的侧边的长度相同。

9.一种电机，包括转子结构，其特征在于，所述转子结构为权利要求1至8中任一项所述的转子结构。

10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述电机还包括：

定子(40)，所述转子本体(10)设置于所述定子(40)内，所述转子本体(10)的外周面与所述定子(40)的定子齿之间形成的气隙宽度为a。