CN109149823A - 电机转子及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机转子及电机。电机转子包括转子铁芯和永磁体，转子铁芯的周向上设置有多个爪形安装槽，爪形安装槽包括尾部隔磁槽和多个长条槽，长条槽沿转子铁芯的内外方向延伸，多个长条槽靠近转子铁芯的内部的一端均与尾部隔磁槽连通，长条槽位于尾部隔磁槽远离电机转子的中心的一侧，各长条槽内均设置有永磁体。本发明中采用爪形安装槽来安装永磁体，并将永磁体分成多块安装在爪形安装槽内，能够减小永磁体的厚度，降低永磁体的充磁难度。此外，本发明中的爪形安装槽内的永磁体的表面积得到了提升，能够显著提升电机转子的聚磁能力，进而提升电机转子的转矩密度，尤其适用于提升极对数少的电机转子的聚磁能力。
Description
技术领域
本发明涉及驱动装置技术领域，具体而言，涉及一种电机转子及电机。
背景技术
切向式转子结构的永磁同步电机具备“聚磁效应”，转矩密度典型的大于一般机型，尤其是在极对数较多的场合。而在电机极数较少的情况时，还采用传统的切向式转子结构，电机的“聚磁效应”显著下降。
铁氧体材质的切向式电机极对数低于四对极时，切向式永磁同步电机的出力能力就与一般结构的永磁同步电机无异了。
而钕铁硼材质的切向式电机，极对数低于三对极时，“聚磁效应”就很差了。
传统的切向式永磁同步电机，例如梯形磁石、矩形磁石、倒梯形磁石结构，在极对数较低的场合应用时，存在磁石厚度很大，充磁难度大，磁石利用率低，聚磁能力差，且转子的结构强度受到很大的限制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电机转子及电机，以解决现有技术中的切向式永磁同步电机的充磁难度大，聚磁能力差的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电机转子，包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯的周向上设置有多个爪形安装槽，所述爪形安装槽包括尾部隔磁槽和多个长条槽，所述长条槽沿所述转子铁芯的内外方向延伸，多个所述长条槽靠近所述转子铁芯的内部的一端均与所述尾部隔磁槽连通，所述长条槽位于所述尾部隔磁槽远离所述电机转子的中心的一侧，各所述长条槽内均设置有所述永磁体。
进一步地，所述爪形安装槽包括第一长条槽、第二长条槽以及第三长条槽，所述第二长条槽位于所述第一长条槽和所述第三长条槽之间；所述永磁体包括第一永磁体、第二永磁体以及第三永磁体，所述第一永磁体安装在所述第一长条槽内，所述第二永磁体安装在所述第二长条槽内，所述第三永磁体安装在所述第三长条槽内。
进一步地，所述第二永磁体的厚度d3大于所述第一永磁体和所述第二永磁体的厚度d2。
进一步地，所述第二永磁体的厚度d4是第一永磁体的厚度d2的1.3至1.6倍。
进一步地，所述第一永磁体和所述第三永磁体的厚度均不小于1mm。
进一步地，在同一个所述爪形安装槽内，所述第一永磁体和所述第二永磁体之间的夹角、以及所述第二永磁体和所述第三永磁体之间的夹角均为c2，其中，c2＞15°。
进一步地，所述转子铁芯的外周边间隔设置有多个切边，所述第一长条槽的端部与所述切边正对设置，所述第二长条槽和所述第三长条槽的端部均与所述转子铁芯的圆弧边正对设置。
进一步地，在同一个所述爪形安装槽内，所述第一永磁体远离所述电机转子中心的一端与所述第一长条槽远离所述电机转子中心的端部之间、所述第二永磁体远离所述电机转子中心的一端与所述第二长条槽远离所述电机转子中心的端部之间、以及所述第三永磁体远离所述电机转子中心的一端与所述第三长条槽远离所述电机转子中心的端部之间均具有隔磁气隙。
进一步地，所述第一长条槽与所述转子铁芯外边缘之间、所述第二长条槽与所述转子铁芯外边缘之间、以及所述第三长条槽与所述转子铁芯外边缘之间均具有隔磁桥。
进一步地，所述转子铁芯的外边缘设置有与所述第二长条槽连通的开口。
进一步地，在相邻两个所述爪形安装槽中，相靠近的所述第三长条槽和所述第一长条槽之间具有隔磁孔，所述隔磁孔位于所述转子铁芯的外边缘。
进一步地，在相邻两个所述爪形安装槽中，相靠近的所述第三长条槽和所述第一长条槽之间的夹角为c1，其中，c1＞10°。
进一步地，在相邻两个所述爪形安装槽中，相靠近的所述第三长条槽和所述第一长条槽之间的最小距离为d1，其中，d1＞1mm。
进一步地，所述永磁体为铁氧体磁钢或者钕铁硼磁钢。
进一步地，所述电机转子的极对数为2至4。
进一步地，相邻两块所述永磁体的充磁方向相反。
根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括电机转子，所述电机转子为上述的电机转子。
应用本发明的技术方案，相对于传统切向时永磁同步电机中采用梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构而言，本发明中采用爪形安装槽来安装永磁体，并将永磁体分成多块安装在爪形安装槽内，能够减小永磁体的厚度，降低永磁体的充磁难度。此外，本发明中的爪形安装槽内的永磁体的表面积相对于以往的梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构表面积明显得到了提升，能够显著提升电机转子的聚磁能力，进而提升电机转子的转矩密度，尤其适用于提升极对数少的电机转子的聚磁能力。与此同时，多个长条槽的尾部通过尾部隔磁槽相连，达到较好隔磁的作用。
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示意性示出了传统的切向时永磁同步电机的电机转子的主视图；
图2示意性示出了本发明的电机转子的第一实施例的主视图；
图3示意性示出了本发明的电机转子的第一实施例的充磁方向标示图；
图4示意性示出了本发明的电机转子的第二实施例中的转子铁芯的主视图；
图5示意性示出了本发明的电机转子的第三实施例中的转子铁芯的主视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、转子铁芯；11、爪形安装槽；111、隔磁槽；112、第一长条槽；113、第二长条槽；114、第三长条槽；12、切边；13、圆弧边；14、转子安装孔；20、永磁体；21、第一永磁体；22、第二永磁体；23、第三永磁体；30、隔磁气隙；40、隔磁桥；50、开口；60、隔磁孔。
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。
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。
参见图2至图5所示，根据本发明的实施例，提供了一种电机，本实施例中的电机尤其指切向式转子永磁同步电机。
本实施例中的电机包括电机转子，参见图1所示，在本发明的第一实施例中，电机转子包括转子铁芯10和永磁体20，转子铁芯10的周向上设置有多个爪形安装槽11，爪形安装槽11包括尾部隔磁槽111和多个长条槽，多个长条槽均沿转子铁芯10的内外方向延伸，多个长条槽靠近转子铁芯10的内部的一端均与尾部隔磁槽111连通，长条槽位于尾部隔磁槽111远离电机转子的中心的一侧，各长条槽内均设置有永磁体20。
相对于传统切向时永磁同步电机中采用梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石(图1中的标号1)的结构而言，本实施例中采用爪形安装槽11来安装永磁体20，并将永磁体20分成多块安装在爪形安装槽11内，能够减小永磁体20的厚度，降低永磁体20的充磁难度。此外，本实施例中的爪形安装槽11内的永磁体20的表面积相对于以往的梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构表面积明显得到了提升，能够显著提升电机转子的聚磁能力，进而提升电机转子的转矩密度，尤其适用于提升极对数少的电机转子的聚磁能力。与此同时，多个长条槽的尾部通过尾部隔磁槽111相连，达到较好隔磁的作用。
优选地，本实施例中的电机转子的极对数为2至4。
参见图2和图3所示，本实施例中的爪形安装槽11包括第一长条槽112、第二长条槽113以及第三长条槽114，第二长条槽113位于第一长条槽112和第三长条槽114之间；对应地，永磁体20包括第一永磁体21、第二永磁体22以及第三永磁体23，安装时，将第一永磁体21安装在第一长条槽112内，将第二永磁体22安装在第二长条槽113内，将第三永磁体23安装在第三长条槽114内。
当然，在本发明的其他实施例中，还可以将永磁体20设置为两块或至三块以上，对应地，将长条槽设置为两条或者三条以上，只要是在本发明的构思下的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。
本实施例中的第二永磁体22的厚度d3大于第一永磁体21和第二永磁体22的厚度d2。优选地，第二永磁体22的厚度d3是第一永磁体21的厚度d2的1.3至1.6倍。例如1.4倍、1.5倍。第一永磁体21和第三永磁体23的厚度均不小于1mm，具体设计时，当永磁体20为钕铁硼磁钢时，第一永磁体21和第三永磁体23的厚度均不小于1mm；当永磁体20为铁氧体磁钢时，第一永磁体21和第三永磁体23的厚度均不小于1mm。
本实施例中的第二永磁体22的厚度d3大于第一永磁体21和第二永磁体22的厚度d2，有利于改善气隙磁密正弦和抗退磁能力。
优选地，在同一个爪形安装槽11内，第一永磁体21和第二永磁体22之间的夹角，第二永磁体22和第三永磁体23之间的夹角均为c2，其中，c2＞15°，能够提升永磁体20的表征此特性，提升永磁体20的聚磁效应。第一永磁体21和第二永磁体22之间的夹角，第二永磁体22和第三永磁体23之间的夹角也不宜过小，如果较小，三个永磁体表征磁性能下降，不利于退磁能力，可见，本发明能够保证退磁能力的同时提升。
本实施例中的转子铁芯10的外周边间隔设置有多个切边12，第一长条槽112的端部与切边12正对设置，第二长条槽113和第三长条槽114的端部均与转子铁芯10的圆弧边13正对设置。
在同一个爪形安装槽11内，第一永磁体21远离电机转子中心的一端与第一长条槽112远离电机转子中心的端部之间、第二永磁体22远离电机转子中心的一端与第二长条槽113远离电机转子中心的端部之间、以及第三永磁体23远离电机转子中心的一端与第三长条槽114远离电机转子中心的端部之间均具有隔磁气隙30。第一长条槽112与转子铁芯10外边缘之间、第二长条槽113与转子铁芯10外边缘之间、以及第三长条槽114与转子铁芯10外边缘之间均具有隔磁桥40，便于改善电机转子的气隙磁密正弦。
优选地，在相邻两个爪形安装槽11中，相靠近的第三长条槽114和第一长条槽112之间的夹角为c1，其中，c1＞10°。具体设置时，如通永磁体20为钕铁硼磁钢，则c1＞10°，如果永磁体20为铁氧体磁钢，则c1＞10°，便于提升永磁体20的表征此特性，提升抗退磁能力。转子铁芯10上还设置有转子安装孔14，便于进行电机的组装。
本实施例中第三长条槽114和第一长条槽112之间的夹角c1，其中，c1＞10°，可以较为有效改善磁石的抗退磁能力。第一永磁体21和第二永磁体22之间的夹角，第二永磁体22和第三永磁体23之间的夹角均为c2，其中，c2＞15°，可以有效发挥磁石的聚磁作用。本实施例中的永磁体20长度受角度的影响就不需要设置得很长，但是其利用率可以得到提升。
在相邻两个所述爪形安装槽11中，相靠近的第三长条槽114和第一长条槽112之间的最小距离为d1，其中，d1＞1mm。具体设计时，如果永磁体20采用钕铁硼磁钢制作时，d1＞1mm，如果永磁体20采用铁氧体磁钢制作时，d1＞2mm，便于解决增加磁钢表面积时磁钢退磁能力下降难题。
如图3所示，本实施例中的永磁体20的充磁方向垂直于永磁体20的外表面，相邻另两个永磁体20的充磁方向相反。
参见图4所示，根据本发明的第二实施例，提供了一种电机转子，本实施例中的电机转子的结构与第一实施例的电机转子的结构基本一致，所不同的是，在相邻两个爪形安装槽11中，相靠近的第三长条槽114和第一长条槽112之间具有隔磁孔60，隔磁孔60位于转子铁芯10的外边缘，便于降低电机转子的漏磁现象。
参见图5所示，根据本发明的第三实施例，提供了一种电机转子，本实施例中的电机转子的结构与第一实施例的电机转子的结构基本一致，所不同的是，本实施例中的转子铁芯10的外边缘设置有与第二长条槽113连通的开口50，能够进一步降低电机转子的漏磁现象。
通过软件仿真对比，本发明的电机转子的方案相比图1中的传统结构而言，转矩密度提升能够超过30％。
该结构同等的适用于不同材质的永磁体场合，不同的是角度、最小间距会有差距。该差距主要是为了更好的利用永磁体20，更好的发挥永磁体20利用率。
本发明的结构的设计，转子轴孔与轴配合是的壁厚较为充足，结构强度能较好的保证，而图1示传统方案，由于其隔磁的要求，转子铁芯8上的隔磁桥2、隔磁气隙3、3’较为薄弱，不利于电机转子结构强度和轴抱紧力设计。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：相对于传统切向时永磁同步电机中采用梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构而言，本发明中采用爪形安装槽11来安装永磁体20，并将永磁体20分成多块安装在爪形安装槽11内，能够减小永磁体20的厚度，降低永磁体20的充磁难度。此外，本发明中的爪形安装槽11内的永磁体20的表面积相对于以往的梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构表面积明显得到了提升，能够显著提升电机转子的聚磁能力，进而提升电机转子的转矩密度，尤其适用于提升极对数少的电机转子的聚磁能力。与此同时，多个长条槽的尾部通过尾部隔磁槽111相连，达到较好隔磁的作用，便于解决极对数较低时切向式结构聚磁能力低以及解决增加磁钢表面积时磁钢退磁能力下降难题。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“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数据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。
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 (17)
1.一种电机转子，其特征在于，包括转子铁芯(10)和永磁体(20)，所述转子铁芯(10)的周向上设置有多个爪形安装槽(11)，所述爪形安装槽(11)包括尾部隔磁槽(111)和多个长条槽，所述长条槽沿所述转子铁芯(10)的内外方向延伸，多个所述长条槽靠近所述转子铁芯(10)的内部的一端均与所述尾部隔磁槽(111)连通，所述长条槽位于所述尾部隔磁槽(111)远离所述电机转子的中心的一侧，各所述长条槽内均设置有所述永磁体(20)。
2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述爪形安装槽(11)包括第一长条槽(112)、第二长条槽(113)以及第三长条槽(114)，所述第二长条槽(113)位于所述第一长条槽(112)和所述第三长条槽(114)之间；
所述永磁体(20)包括第一永磁体(21)、第二永磁体(22)以及第三永磁体(23)，所述第一永磁体(21)安装在所述第一长条槽(112)内，所述第二永磁体(22)安装在所述第二长条槽(113)内，所述第三永磁体(23)安装在所述第三长条槽(114)内。
3.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述第二永磁体(22)的厚度d3大于所述第一永磁体(21)和所述第二永磁体(22)的厚度d2。
4.根据权利要求3所述的电机转子，其特征在于，所述第二永磁体(22)的厚度d4是第一永磁体(21)的厚度d2的1.3至1.6倍。
5.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述第一永磁体(21)和所述第三永磁体(23)的厚度均不小于1mm。
6.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，在同一个所述爪形安装槽(11)内，所述第一永磁体(21)和所述第二永磁体(22)之间的夹角、以及所述第二永磁体(22)和所述第三永磁体(23)之间的夹角均为c2，其中，c2＞15°。
7.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(10)的外周边间隔设置有多个切边(12)，所述第一长条槽(112)的端部与所述切边(12)正对设置，所述第二长条槽(113)和所述第三长条槽(114)的端部均与所述转子铁芯(10)的圆弧边(13)正对设置。
8.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，在同一个所述爪形安装槽(11)内，所述第一永磁体(21)远离所述电机转子中心的一端与所述第一长条槽(112)远离所述电机转子中心的端部之间、所述第二永磁体(22)远离所述电机转子中心的一端与所述第二长条槽(113)远离所述电机转子中心的端部之间、以及所述第三永磁体(23)远离所述电机转子中心的一端与所述第三长条槽(114)远离所述电机转子中心的端部之间均具有隔磁气隙(30)。
9.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述第一长条槽(112)与所述转子铁芯(10)外边缘之间、所述第二长条槽(113)与所述转子铁芯(10)外边缘之间、以及所述第三长条槽(114)与所述转子铁芯(10)外边缘之间均具有隔磁桥(40)。
10.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(10)的外边缘设置有与所述第二长条槽(113)连通的开口(50)。
11.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，在相邻两个所述爪形安装槽(11)中，相靠近的所述第三长条槽(114)和所述第一长条槽(112)之间具有隔磁孔(60)，所述隔磁孔(60)位于所述转子铁芯(10)的外边缘。
12.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，在相邻两个所述爪形安装槽(11)中，相靠近的所述第三长条槽(114)和所述第一长条槽(112)之间的夹角为c1，其中，c1＞10°。
13.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，在相邻两个所述爪形安装槽(11)中，相靠近的所述第三长条槽(114)和所述第一长条槽(112)之间的最小距离为d1，其中，d1＞1mm。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述永磁体(20)为铁氧体磁钢或者钕铁硼磁钢。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述电机转子的极对数为2至4。
16.根据权利要求1至12中任一项所述的电机转子，其特征在于，相邻两块所述永磁体(20)的充磁方向相反。
17.一种电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子为权利要求1至16中任一项所述的电机转子。
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2018
- 2018-11-07 CN CN201811321476.XA patent/CN109149823B/zh active Active
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