CN109980814A - 内置式永磁电机转子和永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种内置式永磁电机转子和具有该内置式永磁电机转子的永磁电机。该内置式永磁电机转子包括：第一转子叠片和第二转子叠片，第一转子叠片和第二转子叠片在永磁电机转子的轴向方向上排列，其中第一转子叠片和第二转子叠片中的至少一个转子叠片的外周轮廓线包括多个圆心不在永磁电机转子的轴线上的圆弧。采用根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子和具有该内置式永磁电机转子的永磁电机，例如能够降低齿槽转矩。

Description

内置式永磁电机转子和永磁电机

技术领域

本发明的实施例涉及一种内置式永磁电机转子和具有该内置式永磁电机转子的永磁电机。

背景技术

传统的永磁电机包括定子以及设置在定子中的内置式永磁电机转子。为了降低齿槽转矩，通常采用不均匀气隙。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种内置式永磁电机转子和具有该内置式永磁电机转子的永磁电机，由此例如能够降低齿槽转矩。

本发明的实施例提供一种内置式永磁电机转子，该内置式永磁电机转子包括：第一转子叠片和第二转子叠片，第一转子叠片和第二转子叠片在永磁电机转子的轴向方向上排列，其中第一转子叠片和第二转子叠片中的至少一个转子叠片的外周轮廓线包括多个圆心不在永磁电机转子的轴线上的圆弧。

根据本发明的实施例，所述的内置式永磁电机转子还包括：永磁体；以及转子铁芯，所述转子铁芯包括所述第一转子叠片和第二转子叠片，并具有永磁体槽，所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个转子叠片具有用于形成永磁体槽的开口，永磁体容纳在永磁体槽中，在与轴向方向垂直的平面上，永磁体槽对应的圆弧的圆心大致在永磁体的对称中心线上，且比永磁电机转子的轴线更靠近永磁电机转子的外周侧。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片的与同一永磁体槽对应的圆弧的圆心在轴向方向上不重合。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片的与同一永磁体槽对应的圆弧的半径不同。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片的外周与永磁电机转子的轴线的最大距离大致相等。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片的极弧角相同或不同。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片的与同一永磁体槽对应的圆弧的半径不同。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片中的圆弧半径小的转子叠片的极弧角小于所述第一转子叠片和第二转子叠片中的圆弧半径大的转子叠片的极弧角。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个包括一个或多个叠片。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个包括多个具有相同形状的叠片。

根据本发明的实施例，所述的内置式永磁电机转子还包括：永磁体；以及转子铁芯，所述转子铁芯包括所述第一转子叠片和第二转子叠片，并具有永磁体槽，所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个转子叠片具有用于形成永磁体槽的开口，一个或多个永磁体容纳在永磁体槽中，且至少一个永磁体同时处于所述第一转子叠片和第二转子叠片的开口中。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片的开口的相互重合面积与所述第一转子叠片或第二转子叠片的开口的面积的比值大于或等于60％。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片的开口的相互重合面积与所述第一转子叠片或第二转子叠片的开口的面积的比值小于或等于98％。

根据本发明的实施例，永磁体的横截面面积与重合面积的比值大于或等于50％。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片中的圆弧半径小的转子叠片为小圆弧半径转子叠片，且所述第一转子叠片和第二转子叠片中的圆弧半径大的转子叠片为大圆弧半径转子叠片，并且小圆弧半径转子叠片的厚度大于大圆弧半径转子叠片的厚度。

根据本发明的实施例，小圆弧半径转子叠片的内孔为圆形的，而大圆弧半径转子叠片的内孔为正多边形的。

根据本发明的实施例，小圆弧半径转子叠片的内孔的半径大于大圆弧半径转子叠片的正多边形的内孔的内切圆的半径。

根据本发明的实施例，小圆弧半径转子叠片的内孔的半径小于大圆弧半径转子叠片的正多边形的内孔的外切圆的半径。

根据本发明的实施例，所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个转子叠片的多个圆弧的半径大致相同。

本发明的实施例还提供一种永磁电机，该永磁电机包括：定子；以及设置在定子中的上述的内置式永磁电机转子。

根据本发明的实施例，永磁电机的每极每相的定子槽的数量为1。

采用根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子和具有该内置式永磁电机转子的永磁电机，例如能够降低齿槽转矩。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子的示意图；

图2a、2b、2c分别是根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子的第一转子叠片的示意图、第二转子叠片的示意图、以及第一转子叠片和第二转子叠片在组装状态下的示意图；

图3a是根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子的转子叠片的示意图，其中示出了转子叠片的用于形成永磁体槽的开口的重合部分；

图3b是图3a所示的内置式永磁电机转子的转子叠片的示意图，其中示出了永磁体放置在重合部分；

图3c是图3b的部分3c的局部放大图；

图4是根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子的转子叠片的示意图；

图5是根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子的第一转子叠片和第二转子叠片在组装状态下的示意图；以及

图6a、6b、6c分别是根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子的第一转子叠片的示意图、第二转子叠片的示意图、以及第一转子叠片和第二转子叠片在组装状态下的示意图。

具体实施方式

参见图1，根据本发明的实施例的永磁电机包括：定子以及设置在定子中的内置式永磁电机转子100。根据本发明的实施例，永磁电机的每极每相的定子槽的数量为1。根据本发明的实施例，因为电机的每极每相定子槽数为1可以减小由于径向力引起的电机振动与噪音，但是同时也会增加电机的齿槽转矩，而通常的方式可以采用定子斜槽或转子斜极，而采用本发明的实施例能有效降低齿槽转矩而不采用斜极或斜槽。

如图1所示，根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子100包括两种或更多种转子叠片10，转子叠片10可以具有多个铆钉孔15，通过铆钉将转子叠片10紧固在一起。转子叠片10还可以具有自锁扣17，通过自锁扣17，转子叠片10连接在一起。转子叠片10具有内孔16，转子轴20与内孔16配合。

参见图2a、2b、2c、4、5、6a、6b、6c，根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子100包括：第一转子叠片10A和第二转子叠片10B，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B在永磁电机转子100的轴向方向上排列，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的至少一个转子叠片的外周轮廓线包括多个圆心不在永磁电机转子100的轴线O上的圆弧12。第一转子叠片10A和第二转子叠片10B可以以一个或多个为一组交替叠压。根据本发明的示例，多种(例如，两种、三种或更多种)不同的转子叠片10可以以一个或多个为一组交替叠压。如图4所示，在两极之间，圆弧12可以相交，或者在圆弧12之间设有作为过渡线19的直线、弧线等。

参见图1、2a、2b、2c、3a、3b、6a、6b、6c，根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子100包括：永磁体30；以及转子铁芯50，转子铁芯50包括第一转子叠片10A和第二转子叠片10B并具有永磁体槽51，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的每一个转子叠片具有用于形成永磁体槽51的开口11，永磁体30容纳在永磁体槽51中，在与轴向方向垂直的平面上，永磁体槽51对应的圆弧12的圆心大致在永磁体30的对称中心线上，且比永磁电机转子100的轴线更靠近永磁电机转子100的外周侧。永磁体30可以是长方体形状的。第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的每一个包括一个或多个叠片。第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的每一个可以包括多个具有相同形状的叠片。

参见图1、2a、2b、2c、4、6a、6b、6c，根据本发明的实施例，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的与同一永磁体槽51对应的圆弧12的半径分别是r1和r2，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的与同一永磁体槽51对应的圆弧12的圆心分别是O1和O2，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的与同一永磁体槽51对应的圆弧12的圆心O1和O2在永磁电机转子100的轴向方向上不重合。第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的与同一永磁体槽51对应的圆弧12的半径可以不同。第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的外周与永磁电机转子100的轴线的最大距离可以大致相等。第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的与同一永磁体槽51对应的圆弧12的半径可以不同。第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的每一个转子叠片的多个圆弧12的半径可以大致相同。

参见图5，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的极弧角可以相同或不同，而第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的圆弧12的半径可以不同。更具体而言，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的圆弧12的半径小的转子叠片的极弧角β1小于第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的圆弧12的半径大的转子叠片的极弧角β2。限定极弧角的直线通过转子叠片10的内孔16的中心和开口11的远离内孔16的中心的长边111的端点。

参见图2a、2b、2c、3a、3b、4、6a、6b、6c，根据本发明的实施例，内置式永磁电机转子100还包括：永磁体30；以及转子铁芯50，转子铁芯50包括第一转子叠片10A和第二转子叠片10B并具有永磁体槽51，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的每一个转子叠片具有用于形成永磁体槽51的开口11，一个或多个永磁体30容纳在永磁体槽51中，且至少一个永磁体30同时处于第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的开口11中。第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的开口11的相互重合面积与第一转子叠片或第二转子叠片的开口的面积的比值可以大于或等于60％，且第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的开口11的相互重合面积与第一转子叠片或第二转子叠片的开口的面积的比值小于或等于98％。这样可以避免每种转子叠片的隔磁桥过宽而使漏磁增大，从而引起转矩降低。重合部分形成轴向通透的永磁体容纳孔，并在永磁体容纳孔中放置一块或多块永磁体30。永磁体30的横截面面积与重合面积的比值可以大于或等于50％。永磁体30可以具有矩形横截面，由于不同叠片的用于形成永磁体槽51的开口11的面积可能不同，所以重合部分面积与各自开口11的面积的比值不相同。第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的开口11的相互重合面积与第一转子叠片或第二转子叠片的开口的面积的比值可以大于或等于60％。

在图2c所示的实施例中，重合部分为97.2％，永磁体30放置在重合部分(永磁体容纳孔)，永磁体30的截面积占重合部分面积的大约87％。在图3a、3b所示的实施例中，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B的开口11的相互重合部分110与其自身面积的比值为83.3％，永磁体30放置在重合部分(永磁体容纳孔)，永磁体30的横截面面积占重合部分面积的大约62％。为了固定永磁体30，可以在永磁体容纳孔中的其余空隙处注入环氧树脂。

在本发明的实施例中，如图3b和3c所示，永磁体槽51包括位于中间的第一分槽51A和位于第一分槽两侧的第二分槽51B，永磁体30包括位于第一分槽51A中的第一永磁体30A和位于第二分槽51B中的第二永磁体30B。由于第一转子叠片10A和第二转子叠片10B在每个对应的U型磁极的两侧不完全重合，且当采用矩形的第二永磁体30B时，第二永磁体30B的尺寸将小于第一转子叠片10A和第二转子叠片10B对应位置的第二分槽51B而形成狭窄的空气隙52(参见图3c)，这将使该处的磁阻增加，为了弥补磁阻增加带来的影响，第二永磁体30B将采用剩磁高于第一永磁体30A的永磁体型号。

在本发明的实施例中，参见图6a、6b、6c，第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的圆弧12的半径小的转子叠片为小圆弧半径转子叠片，且第一转子叠片10A和第二转子叠片10B中的圆弧12的半径大的转子叠片为大圆弧半径转子叠片。小圆弧半径转子叠片的厚度大于大圆弧半径转子叠片的厚度。由于圆弧12的半径小的转子叠片对应的等效气隙较大，可以使用厚度较大的转子叠片，而不会显著增加转子损耗。根据本发明的示例，小圆弧半径转子叠片的内孔16为圆形的，而大圆弧半径转子叠片的内孔16为正多边形的。小圆弧半径转子叠片的内孔16的半径可以大于大圆弧半径转子叠片的正多边形的内孔16的内切圆的半径。并且小圆弧半径转子叠片的内孔16的半径可以小于大圆弧半径转子叠片的正多边形的内孔16的外切圆的半径。由此，在将转子轴20压入内孔16时，使多边形的内孔16的边缘有足够的变形空间，以减小转子轴的压入力。

采用根据本发明的实施例的内置式永磁电机转子和具有该内置式永磁电机转子的永磁电机，例如能够降低齿槽转矩。

上述实施例中描述了第一转子叠片10A和第二转子叠片10B，但是内置式永磁电机转子可以具有更多种的转子叠片。

此外，根据本发明的上述实施例可以组合成新的实施例。

Claims (21)

1.一种内置式永磁电机转子，包括：

第一转子叠片和第二转子叠片，第一转子叠片和第二转子叠片在永磁电机转子的轴向方向上排列，

其中第一转子叠片和第二转子叠片中的至少一个转子叠片的外周轮廓线包括多个圆心不在永磁电机转子的轴线上的圆弧。

2.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，还包括：

永磁体；以及

转子铁芯，所述转子铁芯包括所述第一转子叠片和第二转子叠片，并具有永磁体槽，所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个转子叠片具有用于形成永磁体槽的开口，永磁体容纳在永磁体槽中，在与轴向方向垂直的平面上，永磁体槽对应的圆弧的圆心大致在永磁体的对称中心线上，且比永磁电机转子的轴线更靠近永磁电机转子的外周侧。

3.根据权利要求2所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片的与同一永磁体槽对应的圆弧的圆心在轴向方向上不重合。

4.根据权利要求2所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片的与同一永磁体槽对应的圆弧的半径不同。

5.根据权利要求1或2所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片的外周与永磁电机转子的轴线的最大距离大致相等。

6.根据权利要求1或2所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片的极弧角相同或不同。

7.根据权利要求1、2或6所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片的与同一永磁体槽对应的圆弧的半径不同。

8.根据权利要求1或2所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片中的圆弧半径小的转子叠片的极弧角小于所述第一转子叠片和第二转子叠片中的圆弧半径大的转子叠片的极弧角。

9.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个包括一个或多个叠片。

10.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个包括多个具有相同形状的叠片。

11.根据权利要求1或9所述的内置式永磁电机转子，还包括：

永磁体；以及

转子铁芯，所述转子铁芯包括所述第一转子叠片和第二转子叠片，并具有永磁体槽，所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个转子叠片具有用于形成永磁体槽的开口，一个或多个永磁体容纳在永磁体槽中，且至少一个永磁体同时处于所述第一转子叠片和第二转子叠片的开口中。

12.根据权利要求11所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片的开口的相互重合面积与所述第一转子叠片或第二转子叠片的开口的面积的比值大于或等于60％。

13.根据权利要求12所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片的开口的相互重合面积与所述第一转子叠片或第二转子叠片的开口的面积的比值小于或等于98％。

14.根据权利要求11或12所述的内置式永磁电机转子，其中：

永磁体的横截面面积与重合面积的比值大于或等于50％。

15.根据权利要求1或2所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片中的圆弧半径小的转子叠片为小圆弧半径转子叠片，且所述第一转子叠片和第二转子叠片中的圆弧半径大的转子叠片为大圆弧半径转子叠片，并且

小圆弧半径转子叠片的厚度大于大圆弧半径转子叠片的厚度。

16.根据权利要求15所述的内置式永磁电机转子，其中：

小圆弧半径转子叠片的内孔为圆形的，而大圆弧半径转子叠片的内孔为正多边形的。

17.根据权利要求16所述的内置式永磁电机转子，其中：

小圆弧半径转子叠片的内孔的半径大于大圆弧半径转子叠片的正多边形的内孔的内切圆的半径。

18.根据权利要求17所述的内置式永磁电机转子，其中：

小圆弧半径转子叠片的内孔的半径小于大圆弧半径转子叠片的正多边形的内孔的外切圆的半径。

19.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，其中：

所述第一转子叠片和第二转子叠片中的每一个转子叠片的多个圆弧的半径大致相同。

20.一种永磁电机，包括：

定子；以及

设置在定子中的根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子。

21.根据权利要求20所述的永磁电机，其中：

永磁电机的每极每相的定子槽的数量为1。