CN110289715B - 一种低转动惯量的转子及具有其的电机 - Google Patents

Abstract

一种低转动惯量转子，转子包括主体，所述主体由多个转子冲片堆叠而成，转子冲片包括非减重部分和由减重槽构成的减重部分，转子冲片堆叠时，减重部分与非减重部分相互叠压设置。在保证电机磁力线的通畅前提下，解决了低转动惯量和转子结构强度之间的矛盾。通过在转子冲片内部均布减重孔，可有效降低电机转子的转动惯量。减少电机加减速停止的反应时间，提高电机定位精度、高速往复性能等。

Description

一种低转动惯量的转子及具有其的电机

技术领域

本发明涉及电机转子及具有其的电机，具体而言，涉及一种低转动惯量的转子及具有其的电机。

背景技术

电机的惯量其实通俗来讲就是电机的惯性，转子转动惯量的大小对电机的起动和制动性能有着直接影响。电机学有个运动定律：启动力矩＝(负载转动惯量+电机转子转动惯量)*角加速度+负载转矩。所以在相同负载的情况下，惯量越大的电机转子(如图1实心转子)到达同一转速所需要的加速时间就长。如图1所示，电机转子主体由实心转子冲片100构成，在转子主体表面设有环形磁钢300，转子冲片还包括轴孔200。上述电机转子，由于其重量较大，惯性较大。其启动、制动性能较差。而小惯量的电机转子制动性能好，启动加减速停止的反应很快，高速往复性好。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种低转动惯量转子，在保证电机磁力线的通畅前提下，解决了低转动惯量和转子结构强度之间的矛盾。通过在转子冲片内部均布减重孔，可有效降低电机转子的转动惯量。减少电机加减速停止的反应时间，提高电机定位精度、高速往复性能等。

具体地：一种转子，所述转子包括主体，其特征在于：所述主体由多个转子冲片堆叠而成，转子冲片包括非减重部分和由减重槽构成的减重部分，多个转子冲片堆叠时，其中至少一个转子冲片的减重部分与其中另一个转子冲片的非减重部分在转子的轴向方向上部分或全部重合。

侁选地，减重槽为减重孔。

侁选地，转子冲片上减重槽的数量为n个,n为自然数。

侁选地，转子冲片上的减重槽沿转子冲片的周向上均匀分布。

侁选地，多个转子冲片堆叠时，其采用旋转叠压的方式，第二片转子冲片相对于第一片转子冲片旋转一预设角度，从而使第二片转子冲片的非减重部分与第一片转子冲片的减重部分重合所述预设角度，然后，第三片转子冲片相对第二片转子冲片旋转一预设角度，后面依次堆叠，直至最后一个转子冲片堆叠完成。

侁选地，所述预设角度为360°/2n+360°*t/L，其中t为单个转子冲片厚度，L为转子主体的厚度，n为转子冲片上减重槽的数量,n为自然数。

侁选地，转子冲片中心设置有轴孔，减重槽为与轴孔同心设置的扇形结构，扇形结构包括第一弧面、第二弧面、第一侧边和第二侧边，第二弧面的半径小于第一弧面的半径。

侁选地，第一、第二弧面为同心圆弧结构，圆弧结构对应的圆周角度为45°，减重槽的数量为4个，在转子冲片的圆周方向上均布设置。

侁选地，减重槽与转子冲片的周向外表面之间留有第一间隙，减重槽与轴孔之间留有第二间隙。

侁选地，所述主体的外表面设有磁体，所述第一间隙保证磁力线的通畅。

侁选地，所述转子冲片为硅钢片。

侁选地，磁体为永磁体。

另外本发明还提供一种电机，具有本发明任一项所述的转子。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1现有的转子冲片的截面示意图

图2本发明的转子冲片的截面示意图

图3本发明的转子冲片的实体示意图

图4本发明的两片转子冲片叠压在一起的示意图

图中：1-现有技术的转子冲片，2-现有技术的转轴孔，3-现有技术的环形磁钢；

4-减重槽，5-转子冲片，6-磁体，7-轴孔，201-第一弧面，202-第二弧面，203-第一侧边，204-第二侧边，205-磁路，R1-第一弧面的半径， R2-第二弧面的半径

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

下面结合附图2-4对本发明中的内容进行详细描述：

如图2所示，一种转子，所述转子包括主体，所述主体由多个转子冲片5堆叠而成，转子冲片5包括非减重部分和由减重槽4构成的减重部分，多个转子冲片5堆叠时，其中至少一个转子冲片5的减重部分与其中另一个转子冲片5的非减重部分在转子的轴向方向上部分或全部重合。

优选地，减重槽4为减重孔。

优选地，转子冲片5上减重槽4的数量为n个,n为自然数。

优选地，转子冲片5上的减重槽4沿转子冲片5的周向上均匀分布。

优选地，多个转子冲片5堆叠时，其采用旋转叠压的方式，第二片转子冲片5相对于第一片转子冲片5旋转一预设角度，从而使第二片转子冲片5的非减重部分与第一片转子冲片5的减重部分重合所述预设角度，然后，第三片转子冲片5相对第二片转子冲片5旋转一预设角度，后面依次堆叠，直至最后一个转子冲片5堆叠完成。

优选地，所述预设角度为360°/2n+360°*t/L，其中t为单个转子冲片5厚度，L为转子主体的厚度，n为转子冲片5上减重槽4的数量,n 为自然数。

优选地，转子冲片5中心设置有轴孔7，减重槽4为与轴孔7同心设置的扇形结构，扇形结构包括第一弧面201、第二弧面202、第一侧边 203和第二侧边204，第二弧面202的半径小于第一弧面201的半径。

优选地，第一、第二弧面201，202为同心圆弧结构，圆弧结构对应的圆周角度为45°，减重槽4的数量为4个，在转子冲片5的圆周方向上均布设置。

优选地，减重槽4与转子冲片5的周向外表面之间留有第一间隙 205，减重槽4与轴孔7之间留有第二间隙206。

优选地，所述主体的外表面设有磁体6，所述第一间隙205保证磁力线的通畅。

优选地，所述转子冲片5为硅钢片。

另外本发明还提供一种电机，具有本发明所述的转子。

下面结合图2-4对本发明的工作原理和过程作一描述：

对于表贴式永磁电机(IPM),转子的有效磁路部分即外圆的部分，如图2中的磁路205处，仅需很小的磁路通路即可满足磁力线的通畅。所以从磁路的角度考虑，仅需很小的宽度即可。转子铁芯剩余面积为连接部分，连接转子轴。同时保证转子的强度，

本发明优选实施例，通过旋转叠压方式，第一片不动，与第二片在叠压时旋转360°/2n+360°*t/L，其中t为单个转子冲片厚度，L为转子主体的厚度，n为减重槽的个数。其为轴向角度，以此类推，叠压完成后的转子，从轴向看其转子冲片层与层之间，减重部分与未减重部分相互叠压，保证转子轴向完整性，结构强度满足要求,通过上述角度的设置，可保证减重部分与非减重部分充分重叠。

本发明电机转子，其中的减重槽优选为孔，其为4个，均布在周向方向上，的通过减重槽形成低转动惯量转子，通过在转子冲片内部均布减重孔，转子通过旋转叠压方式，片与片在叠压时旋转45°+360°·t/ (L)(t为转子冲片厚度，L为转子铁芯高度)轴向角度，以此类推，叠压完成后的转子，从轴向看其冲片层与层之间，减重部分与未减重部分相互叠压，保证转子轴向完整性，结构强度满足要求。

本电机转子，在保证电机磁力线的通畅前提下,降了低转动惯量，提高了转子结构强度，减少了电机加减速停止的反应时间，提高了电机定位精度、高速往复性能。确保电机安全稳定运行，增加电机可靠性。

在电机结构计算、设计过程中，转子转动惯量、结构强度是非常重要参数。需要寻找最优的转子结构设计思路、方法。已有电机转子设计，整个转子冲片是实心结构(如图1)，由公式可知：启动力矩＝(负载转动惯量+电机转子转动惯量)*角加速度+负载转矩；电机转子转动惯量对电机的启动性能影响很大。

原实心转子结构质量：如图1所示，转子铁芯外径r＝0.04mm，长度 L＝0.1mm，铁芯总质量：0.95456kg。

现减重转子结构质量：如图2所示，转子铁芯外径r＝0.04mm，长度 L＝0.1mm，扇形孔面积400mm²，铁芯总质量：0.65056kg。

电机转子转动惯量：

J---转动惯量(kg·m²)

m---转子质量(kg)

r---(m)

由以上公式可知：转子转动惯量减少0.0002432kg·m²，减少比例： 32％

原实心转子结构转动惯量：0.000763648kg·m²

现减重转子结构转动惯量：0.000520448kg·m²

由以上可知，按照图2，开设半径：第一、第二弧面的半径分别为 17mm，6mm,弧度：45°(不局限于45°)扇形孔，保证磁力线线路宽度204处：3mm。转子转动惯量减少比例：32％。减少了电机加减速停止的反应时间，提高了电机定位精度、高速往复性能。

通过旋转叠压方式，第一片不动，与第二片在叠压时旋转45°+ 360°·t/(L)(t为转子硅钢片厚度，L为转子铁芯高度)轴向角度，以此类推，叠压完成后的转子，从轴向看其转子冲片层与层之间，减重部分与未减重部分相互叠压，以上通过冲片轴向旋转45°+1.8°(如图3、4)保障了转子结构整体的强度。提高了电机可靠性。

对于上述实施方案，可以采用其他方式进行替代：转子铁芯开槽大小(半径、弧度等方面)、位置进行变更，转子冲片旋转角度变更，达到降低电机转子转动惯量，减少电机加减速停止的反应时间，提高电机定位精度、高速往复性能，提高转子结构整体的强度、电机可靠性等目的。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (6)

1.一种转子，所述转子包括主体，其特征在于：所述主体由多个转子冲片(5)堆叠而成，转子冲片(5)包括非减重部分和由减重槽(4)构成的减重部分，多个转子冲片(5)堆叠时，其中至少一个转子冲片(5)的减重部分与其中另一个转子冲片(5)的非减重部分在转子的轴向方向上部分或全部重合；

转子冲片(5)上减重槽(4)的数量为n个,n为自然数；

转子冲片(5)上的减重槽(4)沿转子冲片(5)的周向上均匀分布；

多个转子冲片(5)堆叠时，其采用旋转叠压的方式，第二片转子冲片(5)相对于第一片转子冲片(5)旋转一预设角度，从而第二片转子冲片(5)的非减重部分与第一片转子冲片(5)的减重部分重合所述预设角度，然后第三片转子冲片(5)相对第二片转子冲片(5)旋转一预设角度，后面依次堆叠，直至最后一个转子冲片(5)堆叠完成；

所述预设角度为360°/2n+360°*t/L，其中t为单个转子冲片(5)厚度，L为转子主体的厚度；

转子冲片(5)中心设置有轴孔(7)，减重槽(4)为与轴孔(7)同心设置的扇形结构，扇形结构包括第一弧面(201)、第二弧面(202)、第一侧边(203)和第二侧边(204)，第二弧面(202)的半径小于第一弧面(201)的半径；

第一弧面(201)与第二弧面(202)为同心圆弧结构；

减重槽(4)与转子冲片(5)的周向外表面之间留有第一间隙(205)。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：所述减重槽(4)为减重孔。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：所述圆弧结构对应的圆周角度为45°，减重槽(4)的数量为4个，在转子冲片(5)的圆周方向上均布设置。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：减重槽(4)与轴孔(7)之间留有第二间隙(206)。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于：所述主体的外表面设有磁体(6)。

6.一种电机，其特征在于：具有权利要求1-5中任一项所述的转子。