CN108696011A - 转子和具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转子和具有其的电机，所述转子包括：第一铁芯，所述第一铁芯由多个第一冲片叠置而成，所述第一冲片上设有多个第一转子槽；第二铁芯，所述第二铁芯与所述第一铁芯相连且沿所述转子的轴向排列，所述第二铁芯由多个第二冲片叠置而成，所述第二冲片上设有多个第二转子槽，在垂直于所述转子轴向的平面内，所述第一转子槽的截面形状和所述第二转子槽的截面形状不同。根据本发明实施例的转子具有使用方便、应用范围广等优点。

Description

转子和具有其的电机

技术领域

本发明涉及电机制造技术领域，具体而言，涉及一种转子和具有所述转子的电机。

背景技术

相关技术中诸如感应电机转子的转子，需要根据应用场合的不同而设计不同种类的转子，例如应用于低速大转矩场合的转子或应用于高速小转矩脉动场合的转子，导致转子的种类繁多复杂，增加生产和使用管理成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种转子，该转子具有使用方便、应用范围广等优点。

本发明还提出一种具有所述转子的电机。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种转子，所述转子包括：第一铁芯，所述第一铁芯由多个第一冲片叠置而成，所述第一冲片上设有多个第一转子槽；第二铁芯，所述第二铁芯与所述第一铁芯相连且沿所述转子的轴向排列，所述第二铁芯由多个第二冲片叠置而成，所述第二冲片上设有多个第二转子槽，在垂直于所述转子轴向的平面内，所述第一转子槽的截面形状和所述第二转子槽的截面形状不同。

根据本发明实施例的转子，具有使用方便、应用范围广等优点。

另外，根据本发明上述实施例的转子还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，在垂直于所述转子轴向的平面内，所述第一转子槽的截面积大于所述第二转子槽的截面积。

根据本发明的一个实施例，每个所述第二冲片上相邻的两个所述第二转子槽之间的最小间隔大于等于每个所述第一冲片上相邻的两个所述第一转子槽之间的最小间隔。

根据本发明的一个实施例，每个所述第一冲片上的所述第一转子槽的个数相等，每个所述第二冲片上的所述第二转子槽的个数相等，所述第一冲片上的所述第一转子槽的个数与所述第二冲片上的所述第二转子槽的个数相等。

根据本发明的一个实施例，在垂直于所述转子的轴向的平面内，多个所述第一冲片的投影重合，多个所述第二冲片的投影重合，所述第一冲片上的多个所述第一转子槽的投影的中心分别与所述第二冲片上的多个所述第二转子槽的投影的中心重合。

根据本发明的另一个实施例，每相邻的两个所述第一冲片中的一个相对于另一个绕所述转子的轴线旋转预定角度，在垂直于所述转子的轴向的平面内，每相邻的两个所述第一冲片上的所述第一转子槽的投影部分重合，每相邻的两个所述第二冲片中的一个相对于另一个绕所述转子的轴线旋转预定角度，在垂直于所述转子的轴向的平面内，每相邻的两个所述第二冲片上的所述第二转子槽的投影部分重合，相邻的所述第一冲片和所述第二冲片上的所述第一转子槽和所述第二转子槽相互连通。

根据本发明的一个实施例，所述第一转子槽包括第一内弧段、第一外弧段和两个分别与所述第一内弧段和所述第一外弧段相连的第一连接段，所述第二转子槽包括第二内弧段、第二外弧段和两个分别与所述第二内弧段和所述第二外弧段相连的第二连接段，所述第一内弧段与所述第二内弧段的弧长相等，所述第一外弧段的弧长大于所述第二外弧段的弧长。

根据本发明的一个实施例，所述第一外弧段的弧长为所述第二外弧段的弧长的两倍以上。

根据本发明的一个实施例，所述转子为鼠笼式转子且为内转子感应电机的旋转部件或外转子感应电机的旋转部件。

根据本发明的第二方面的实施例提出一种电机，所述电机包括根据本发明的第一方面的实施例所述的转子。

所述电机为两极电机且额定转速为2200-2800rpm。

根据本发明的一个实施例，根据本发明实施例的电机，通过利用根据本发明的第一方面的实施例所述的转子，具有使用方便、应用范围广等优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的转子的剖视图。

图2是根据本发明实施例的转子的剖视图。

图3是根据本发明一个实施例的转子的结构示意图。

图4是根据本发明一个实施例的转子的结构示意图。

图5是根据本发明另一个实施例的转子的结构示意图。

图6是根据本发明另一个实施例的转子的结构示意图。

图7是根据本发明实施例的转子的第一冲片的结构示意图。

图8是图7中D处的放大图。

图9是根据本发明实施例的转子的第二冲片的结构示意图。

图10是图9中E处的放大图。

附图标记：转子1、第一铁芯100、第一冲片110、第一转子槽120、第一内弧段121、第一外弧段122、第一连接段123、第二铁芯200、第二冲片210、第二转子槽220、第二内弧段221、第二外弧段222、第二连接段223。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的转子1。

如图1-图10所示，根据本发明实施例的转子1包括第一铁芯100和第二铁芯200。

第一铁芯100由多个第一冲片110叠置而成，第一冲片110上设有多个第一转子槽120。第二铁芯200与第一铁芯100相连且沿转子1的轴向排列，第二铁芯200由多个第二冲片210叠置而成，第二冲片210上设有多个第二转子槽220，在垂直于转子1轴向的平面内，第一转子槽120的截面形状和第二转子槽220的截面形状不同。

根据本发明实施例的转子1，通过将第一转子槽120的截面和第二转子槽220的截面设置为不同形状，例如，第一转子槽120的截面积大于第二转子槽220的截面积，第二铁芯200能够提高转子1所在电机的启动或低速时的转矩性能，第一铁芯100可以提高所述电机高速时的转矩性能。这样不仅可以提高转子1所在电机的启动转矩，而且可以保证转子1所在电机的高速额定转矩与相关技术中电机的额定转矩基本一致，这样可以兼顾所述电机的启动或低速的转矩性能和所述电机的高速的转矩性能，增大转子1的可应用的转速范围，扩大转子1的应用范围，提高转子1的功能性和适用性。

并且，通过使第一转子槽120的截面积大于第二转子槽220的截面积，不仅可以使转子1所在电机在低速时具有大转矩，而且可以减小所述电机在高速时的转矩脉动，相比相关技术中的转子，可以将转子1应用在不同的场合，避免根据应用场合不同而需要设计多种不同的转子1，便于简化转子1的类型和种类，便于降低转子1的设计和制造难度，便于转子1的生产和使用，便于提高转子1的使用效率，便于降低转子1的使用成本，便于提高用户的使用舒适性。

因此，根据本发明实施例的转子1具有使用方便、应用范围广等优点。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的转子1。

在本发明的一些具体实施例中，如图1-图10所示，根据本发明实施例的转子1包括第一铁芯100和第二铁芯200。

具体地，在垂直于转子1轴向的平面内，第一转子槽120的截面积大于第二转子槽220的截面积。这样不仅可以提高转子1所在电机的启动转矩，使所述电机在低速时具有大转矩，而且可以保证转子1所在电机的高速额定转矩与相关技术中电机的额定转矩基本一致，减小所述电机在高速时的转矩脉动，这样可以兼顾所述电机的启动或低速的转矩性能和所述电机的高速的转矩性能，可以将转子1应用在不同的场合，增大转子1的应用范围，提高转子1的功能性和适用性。

可选地，每个第二冲片210上相邻的两个第二转子槽220之间的最小间隔大于等于每个第一冲片110上相邻的两个第一转子槽120之间的最小间隔。例如，第一冲片110上的第一转子槽120在靠近转子1内侧和外侧的槽形为圆弧状，且第一转子槽120为圆底平行齿结构，第二冲片210上的第二转子槽220靠近转子1内侧和外侧的槽形为圆弧状，相邻的两个第二转子槽220之间的最小间隔不小于第一转子槽120的齿宽。这样可以进一步保证在垂直于转子1轴向的平面内，第一转子槽120的截面积大于第二转子槽220的截面积，进一步便于兼顾转子1所在电机的启动或低速的转矩性能和高速的转矩性能，进一步提高转子1的工作性能。

具体地，每个第一冲片110上的第一转子槽120的个数相等，每个第二冲片210上的第二转子槽220的个数相等，第一冲片110上的第一转子槽120的个数与第二冲片210上的第二转子槽220的个数相等。这样便于第一冲片110和第二冲片210的生产加工，便于转子1的制造成型。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，在垂直于转子1的轴向的平面内，多个第一冲片110的投影重合，多个第二冲片210的投影重合，第一冲片110上的多个第一转子槽120的投影的中心分别与第二冲片210上的多个第二转子槽220的投影的中心重合。这样可以保证第一转子槽120与第二转子槽220在转子1轴向上相互贯通，使转子1的结构更加整齐稳定，例如，不仅可以减小浇铸成型电机的笼式绕组的阻力，使笼式绕组可以顺畅地浇铸成型，而且可以在浇铸笼式绕组时，使第一转子槽120和第二转子槽220填充的结构更加连续整齐，便于提高笼式绕组的结构强度，从而提高转子1的结构强度，使转子1的结构更加稳固可靠。

具体地，转子1的铁芯在转子1轴向上的厚度为第一铁芯100与第二铁芯200在转子1轴向上的厚度之和。

根据本发明的另一个实施例，如图5和图6所示，每相邻的两个第一冲片110中的一个相对于另一个绕转子1的轴线旋转预定角度，在垂直于转子1的轴向的平面内，每相邻的两个第一冲片110上的第一转子槽120的投影部分重合，每相邻的两个第二冲片210中的一个相对于另一个绕转子1的轴线旋转预定角度，在垂直于转子1的轴向的平面内，每相邻的两个第二冲片210上的第二转子槽220的投影部分重合，相邻的第一冲片110和第二冲片210上的第一转子槽120和第二转子槽220相互连通。这样不仅可以有效降低转子1所在电机的定子齿谐波，减小所述电机的振动噪声，而且可以保证所述电机笼式绕组的结构连续性，保证所述电机的工作性能。

具体地，如图8和图10所示，第一转子槽120包括第一内弧段121、第一外弧段122和两个分别与第一内弧段121和第一外弧段122相连的第一连接段123，第二转子槽220包括第二内弧段221、第二外弧段222和两个分别与第二内弧段221和第二外弧段222相连的第二连接段223，第一内弧段121与第二内弧段221的弧长相等，第一外弧段122的弧长大于第二外弧段222的弧长。这样可以进一步保证第一转子槽120的截面积大于第二转子槽220的截面积，不仅可以使转子1所在电机在低速时具有较大的转矩，而且可以减小所述电机在高速时的转矩脉动，进一步提高转子1的应用范围，提高转子1的工作可靠性。

更为具体地，第一外弧段122的弧长为第二外弧段222的弧长的两倍以上。这样可以使第一转子槽120与第二转子槽220的截面具有合理的平均面积，进一步保证转子1所在电机高速时的转矩性能，进一步便于提高转子1的应用范围，便于提高转子1的使用可靠性和稳定性。

可选地，第一冲片110上第一内弧段121和第一外弧段122均为圆弧段，相邻的两个第一转子槽120的第一连接段123相互平行，第二冲片210上第二内弧段221和第二外弧段222均为圆弧段，相邻的两个第二转子槽220的第二连接段223相互平行。

具体地，第一铁芯100和第二铁芯200在转子1的轴向上相连，可以采用整体注塑或焊接加工成型。

根据本发明的一个具体实施例，关于转子1的第一冲片110的参数如下：

设第一转子槽120数为Z₁；

设第一转子槽120的槽底距离中心半径为R_slot1；

设第一转子槽120的槽顶距离中心半径为R_slot2；

设相邻两个第一转子槽120之间的最小距离为twr；

设转子1铸铝电阻率为ρ；

设第一铁芯100厚度为L_ef1；

则：

第一内弧段121的半径：

第一外弧段122的半径：

第一内弧段121和第一外弧段122的中心高：h₂＝R_slot2-R_slot1-R₂-R₁第一转子槽120截面积：

第一外弧段122的弧长：l_R2＝(1+2/Z₁)·πR₂

转子1单个导条电阻：

关于转子1的第二冲片210的参数如下：

设第二转子槽220数为Z₂；

设第二转子槽220的槽顶距离中心半径为R_slot3；

设相邻两个第二转子槽220之间的最小距离为twr2；

设转子1铸铝电阻率为ρ；

设第二铁芯200厚度为L_ef2；

设第二外弧段222半径为R_pa；

则：

第二内弧段221和第二外弧段222的中心高：

第二外弧段222的弧长：l_{R2_pa}＝πR_pa

第二转子槽220截面积：S_{slot_pa}＝πR_pa ²+2R_pa·h_2pa

转子1单个导条电阻：

取：Z₁＝Z₂＝22,R_slot2＝R_slot3＝22.5mm，R_slot1＝13.2mm，twr＝2.3mm，L_ef1＝11.25mm，L_ef2＝11.25mm.

则：h₂＝6.6mm，l_R2＝6.16mm，S_slot＝23.96mm²，h_{2_pa}＝7.3mm，l_{R2_pa}＝2.83mm，S_{slot_pa}＝15.61mm²，

第一转子槽120和第二转子槽220截面积平均值：S_{slot_av}＝(S_slot+S_{slot_pa})/2＝19.78mm²。第一外弧段122弧长是第二外弧段222弧长的N倍：N＝l_R2/l_{R2_pa}＝2.18。

将第一铁芯100和第二铁芯200相连，形成一个轴向长度为L_ef1+L _ef2＝22.5mm的转子1铁芯，多个第一冲片110的投影重合，多个第二冲片210的投影重合，第一冲片110上的多个第一转子槽120的投影的中心分别与第二冲片210上的多个第二转子槽220的投影的中心重合，使得铸铝加工时铸铝能够完全填充第一铁芯100和第二铁芯200的所有转子槽。

如图1和图2所示，将转子1装入电机，其中定子含有一种定子冲片，定子在轴向任意位置的截面均一致。

相关技术中一段式的鼠笼电机，取转子槽数为22,转子槽的槽顶距离中心半径为22.5mm，转子槽的槽底距离中心半径为15.1mm，相邻两个转子槽之间的最小距离为2.3mm，铁芯叠厚22.5mm，转子槽面积为19.78mm²，与转子1第一转子槽120和第二转子槽220的截面积的平均值相等。

比较转子1的鼠笼电机和相关技术中一段式的鼠笼电机的启动转矩和额定转速(2785rpm)的额定转矩，其中两种电机除了转子铁芯不同，其他参数完全相同。如下表所示：

该实施例中，具有转子1鼠笼电机的启动转矩是相关技术中一段式的鼠笼电机的1.35倍，具有转子1鼠笼电机的额定转矩与相关技术中一段式的鼠笼电机的基本一致。

根据本发明的另一个具体实施例，第一转子铁芯100共有23片第一冲片110叠压组成，即N1＝23，从第一片第一冲片110到第23片第一冲片110沿轴端延伸依次旋转0.5°，使得第一片第一冲片110到第23片第一冲片110绕转子1的轴线旋转预定角度11°。第二铁芯200共有22片第二冲片210叠压组成，即N2＝22，第一片第二冲片210与第23片第一冲片110沿轴端延伸旋转0.5°，从第一片第二冲片210到第22片第二冲片210沿轴端延伸依次旋转0.5°，使得第一片第二冲片210到第22片第一冲片210绕转子1的轴线旋转预定角度10.5°。第一铁芯100和第二铁芯200整体注塑或焊接，使得转子1的转子槽扭斜22.5°，若选取定子槽数为16槽，即该电机斜槽一个定子槽，可有效的降低定子齿谐波，减小电机振动噪声。

可选地，转子1为鼠笼式转子且为内转子感应电机的旋转部件或外转子感应电机的旋转部件。这样便于扩大内转子感应电机或外转子感应电机的应用场合，提高内转子感应电机或外转子感应电机的使用性能。

下面描述根据本发明实施例的电机。根据本发明实施例的电机包括根据本发明上述实施例的转子1。

具体地，转子1置于所述电机的定子内腔时，转子1与所述定子能够产生电磁耦合，从而驱动转子1转动。

具体地，所述电机为两极电机且额定转速为2200-2800rpm。这样可以提高两极电机的工作效率，提高两极电机的工作性能。

根据本发明实施例的电机，通过利用根据本发明上述实施例的转子1，具有使用方便、应用范围广等优点。

根据本发明实施例的电机的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种转子，其特征在于，包括：

第一铁芯，所述第一铁芯由多个第一冲片叠置而成，所述第一冲片上设有多个第一转子槽；

第二铁芯，所述第二铁芯与所述第一铁芯相连且沿所述转子的轴向排列，所述第二铁芯由多个第二冲片叠置而成，所述第二冲片上设有多个第二转子槽，在垂直于所述转子轴向的平面内，所述第一转子槽的截面形状和所述第二转子槽的截面形状不同。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在垂直于所述转子轴向的平面内，所述第一转子槽的截面积大于所述第二转子槽的截面积。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，每个所述第二冲片上相邻的两个所述第二转子槽之间的最小间隔大于等于每个所述第一冲片上相邻的两个所述第一转子槽之间的最小间隔。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，每个所述第一冲片上的所述第一转子槽的个数相等，每个所述第二冲片上的所述第二转子槽的个数相等，所述第一冲片上的所述第一转子槽的个数与所述第二冲片上的所述第二转子槽的个数相等。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，在垂直于所述转子的轴向的平面内，多个所述第一冲片的投影重合，多个所述第二冲片的投影重合，所述第一冲片上的多个所述第一转子槽的投影的中心分别与所述第二冲片上的多个所述第二转子槽的投影的中心重合。

6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，每相邻的两个所述第一冲片中的一个相对于另一个绕所述转子的轴线旋转预定角度，在垂直于所述转子的轴向的平面内，每相邻的两个所述第一冲片上的所述第一转子槽的投影部分重合，每相邻的两个所述第二冲片中的一个相对于另一个绕所述转子的轴线旋转预定角度，在垂直于所述转子的轴向的平面内，每相邻的两个所述第二冲片上的所述第二转子槽的投影部分重合，相邻的所述第一冲片和所述第二冲片上的所述第一转子槽和所述第二转子槽相互连通。

7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一转子槽包括第一内弧段、第一外弧段和两个分别与所述第一内弧段和所述第一外弧段相连的第一连接段，所述第二转子槽包括第二内弧段、第二外弧段和两个分别与所述第二内弧段和所述第二外弧段相连的第二连接段，所述第一内弧段与所述第二内弧段的弧长相等，所述第一外弧段的弧长大于所述第二外弧段的弧长。

8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，所述第一外弧段的弧长为所述第二外弧段的弧长的两倍以上。

9.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子为鼠笼式转子且为内转子感应电机的旋转部件或外转子感应电机的旋转部件。

10.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的转子。

11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述电机为两极电机且额定转速为2200-2800rpm。