CN110707849A - 永磁电机转子、永磁电机及浴缸泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动泵技术领域，尤其涉及一种永磁电机转子、永磁电机及浴缸泵。该永磁电机转子包括转子轴、转子铁芯以及设于转子铁芯内的多个磁钢，转子铁芯设有中心轴孔以及与磁钢一一对应的多个贯通槽，多个贯通槽环设在中心轴孔四周，各贯通槽分别与中心轴孔的轴线相平行，转子轴穿过中心轴孔，各磁钢对应安装在各贯通槽中，转子铁芯的外周面沿转子铁芯的转动方向由多段圆弧曲面依次连接而成，各圆弧曲面的半径相等。本发明所述的永磁电机转子，提高了永磁电机转子的工作效率，提高了气隙磁场的正弦度，降低了转矩脉动，进而有效降低了振动噪音。

Description

永磁电机转子、永磁电机及浴缸泵

技术领域

本发明涉及电动泵技术领域，尤其涉及一种永磁电机转子、永磁电机及浴缸泵。

背景技术

传统的浴缸泵采用常规内置式永磁电机转子，该内置式永磁电机转子的气隙磁场近似方波，因此磁场正弦度较差，而且磁场谐波含量高，磁场的转矩脉冲较高，导致振动噪音较大。此外，传统浴缸泵采用的常规内置式永磁电机，通常采用外置风扇和风罩进行散热，风扇和风罩振动噪音较大，并且需要额外占用一定的空间，进而增大了浴缸泵的整体振动噪音，增大了浴缸泵体积。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种永磁电机转子、永磁电机及浴缸泵，解决现有内置式永磁电机磁场正弦度较差，振动噪音较大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁电机转子，包括转子轴、转子铁芯以及设于所述转子铁芯内的多个磁钢，所述转子铁芯设有中心轴孔以及与所述磁钢一一对应的多个贯通槽，多个所述贯通槽环设在所述中心轴孔四周，各所述贯通槽分别与所述中心轴孔的轴线相平行；所述转子轴穿过所述中心轴孔，各所述磁钢对应安装在各所述贯通槽中；所述转子铁芯的外周面沿所述转子铁芯的转动方向由多段圆弧曲面依次连接而成，各所述圆弧曲面的半径相等。

进一步地，各所述贯通槽分别包括槽身和两个槽肩，两个所述槽肩对应设置于所述槽身的两端；还包括与所述贯通槽一一对应的多个辅助槽组，每个所述辅助槽组分别包括两个辅助槽，两个所述辅助槽对应设置在所述转子铁芯上靠近两个所述槽肩的位置处；各所述辅助槽分别贯通所述转子铁芯，各所述辅助槽分别与所述中心轴孔相平行。

进一步地，所述槽身的内壁设有两个磁钢定位柱，两个所述磁钢定位柱对应设置于所述槽身的两端。

具体地，所述辅助槽与对应的所述槽肩之间的最小距离为0.5～1.0mm，所述辅助槽与对应的所述槽身之间的最小距离为0.5～1.0mm，所述辅助槽与对应的所述圆弧曲面之间的最小距离为0.5～1.0mm；各所述槽肩与对应的所述圆弧曲面之间的区域为漏磁桥，所述漏磁桥的最小宽度为0.5～1.0mm。

具体地，各所述贯通槽的横截面均为一字型结构，各所述磁钢的横截面均为与所述贯通槽相适配的一字型结构，各所述磁钢的磁极系数均为0.65～0.75。

具体地，设定所述转子铁芯的中心与所述圆弧曲面的圆心之间的距离为D1，所述圆弧曲面与所述转子铁芯的中心之间的最大距离为D2，则D1为D2的0.13～0.17倍。

进一步地，还包括上端环和下端环，所述上端环设置于所述转子铁芯上端，所述下端环设置于所述转子铁芯下端，所述上端环、转子铁芯和下端环之间通过连接件相连；所述上端环远离所述转子铁芯的端面设有多个呈放射状分布的上扇叶，所述下端环远离所述转子铁芯的端面设有多个呈放射状分布的下扇叶。

进一步地，还包括上轴承和下轴承，所述上轴承安装于所述转子轴上靠近所述上端环的位置处，所述下轴承安装于所述转子轴上靠近所述下端环的位置处。

具体地，所述转子铁芯由多个铁芯冲片从上至下依次叠压而成；各所述铁芯冲片的一侧分别设有叠压凹槽，各所述铁芯冲片的另一侧分别设有叠压凸起，所述叠压凹槽与所述叠压凸起一一对应，且所述叠压凸起与所述叠压凹槽相适配。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种永磁电机，包括所述的永磁电机转子。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种浴缸泵，包括所述的永磁电机。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的永磁电机转子，通过在转子铁芯的中心轴孔四周环设多个贯通槽，在贯通槽中安装磁钢，通过磁钢产生励磁磁场，无需额外消耗能量来维持磁场，进而提高了永磁电机转子的工作效率，同时，将转子铁芯的外周面设置为由多段半径相等的圆弧曲面依次连接而成的结构，从而有效提高了永磁电机转子的气隙磁场的正弦度，进而有效降低了永磁电机转子的振动噪音。

本发明提供的永磁电机，采用该永磁电机转子，能够有效降低永磁电机运行时的振动噪音，确保永磁电机的稳定运行，提高永磁电机的工作效率，提高永磁电机的工作可靠性。

本发明提供的浴缸泵，采用该永磁电机，能够降低浴缸泵运行时的振动噪音，确保浴缸泵的稳定运行，提高浴缸泵的工作效率，提高浴缸泵的工作可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例永磁电机转子的装配结构示意图；

图2是本发明实施例永磁电机转子的爆炸结构示意图；

图3是本发明实施例永磁电机转子中铁芯冲片的结构示意图；

图4是本发明实施例永磁电机转子中上端环的结构示意图；

图5是本发明实施例永磁电机转子中下端环的结构示意图。

图中：1：转子轴；2：转子铁芯；201：中心轴孔；202：贯通槽；2021：槽身；2022：槽肩；203：圆弧曲面；204：辅助槽；205：磁钢定位柱；206：漏磁桥；207：铁芯通孔；3：磁钢；4：上端环；401：上端环通孔；402：上扇叶；5：下端环；501：下端环通孔；502：下扇叶；6：连接螺栓；7：连接螺母；8：上轴承；9：下轴承；10：铁芯冲片；11：叠压组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，本发明实施例提供一种永磁电机转子，包括转子轴1、套装在转子轴1上的转子铁芯2以及安装在转子铁芯2内的多个磁钢3。

转子铁芯2设有中心轴孔201以及与磁钢3一一对应的多个贯通槽202，多个贯通槽202均匀环设在中心轴孔201四周，各贯通槽202的延伸方向分别与中心轴孔201的轴线方向平行。转子轴1穿过中心轴孔201，各磁钢3对应安装在各贯通槽202中。其中，通过磁钢3能够提供永久励磁磁场，无需额外消耗能量来维持磁场，进而提高了永磁电机转子的工作效率。

转子铁芯2的外周面沿转子铁芯2的转动方向由多段圆弧曲面203依次连接而成，也即，在相邻的两段圆弧曲面203的连接处形成向内凹陷的凹槽，而且相邻的两段圆弧曲面203之间的连线为与转子铁芯2的轴线平行的直线。其中，各圆弧曲面203的半径相等。将转子铁芯2的外周面设置为由多段半径相等的圆弧曲面203依次连接而成的结构形式，从而能够使转子铁芯2的外周面与定子的内圆面之间形成不等间隙结构，并且间隙大小近似正弦波形变化，从而形成类似正弦形气隙磁场，从而有效提高永磁电机转子的气隙磁场的正弦度，进而有效降低永磁电机转子的振动噪音。

具体来说，组成转子铁芯2外周面的圆弧曲面203的数量可以根据实际需求而定。

在本实施例中，圆弧曲面203的设置数量与贯通槽202的设置数量相等，而且各贯通槽202分别与各圆弧曲面203一一对应设置。

在本发明的进一步实施例中，各贯通槽202均包括槽身2021以及与槽身2021连通的两个槽肩2022，两个槽肩2022对应设置于槽身2021的左右两端。磁钢3设置于槽身2021内部。

其中，贯通槽202的横截面大小、形状分别与磁钢3的横截面大小、形状相匹配。磁钢3安装在贯通槽202内部后，磁钢3与槽身2021之间以及磁钢3与槽肩2022之间能够形成气隙，从而提高了磁钢3的抗退磁能力。

具体来说，转子铁芯2包括四个贯通槽202，相邻的两个贯通槽202之间相互垂直，相对的两个贯通槽202之间相互平行。

具体来说，各磁钢3可以包括一个或多个磁钢单体。也即，在每个贯通槽202中可以根据实际需求沿贯通槽202轴向安装一个或多个磁钢单体。

其中，当每个贯通槽202中装有多个磁钢单体时，多个磁钢单体沿贯通槽202的轴向依次拼接设置，便于永磁电机转子的装卸操作，降低了生产制造难度。

在本实施例中，每个贯通槽202中装有两个磁钢单体。在安装时，两个磁钢单体分别从贯通槽202的两端对应装入贯通槽202中，操作更加方便。

在本发明的进一步实施例中，转子铁芯2还包括与贯通槽202一一对应的多个辅助槽组，每个辅助槽组分别包括两个辅助槽204。也即，每个贯通槽202的附近对应设有两个辅助槽204，两个辅助槽204分别对应设置在转子铁芯2上靠近两个槽肩2022的位置处。

其中，各辅助槽204分别贯通转子铁芯2，并且各辅助槽204的延伸方向分别与中心轴孔201的轴线方向平行。通过设置辅助槽组，能够使辅助槽组所产生的气隙磁场谐波来抵消永磁电机转子原有气隙磁场的谐波含量，从而有效降低永磁电机的转矩脉动，继而进一步降低永磁电机的振动噪音。

在本发明的进一步实施例中，槽身2021的内壁设有两个磁钢定位柱205，两个磁钢定位柱205均设置于槽身2021的同一侧面，两个磁钢定位柱205对应设置于槽身2021的两端，而且各磁钢定位柱205的延伸方向分别与中心轴孔201的轴线方向平行。通过设置磁钢定位柱205，能够对安装在贯通槽202中的磁钢3进行径向定位。

在本发明的实施例中，设定转子铁芯2的横截面中心为点A，则以点A为圆心，以转子铁芯2的横截面中心至圆弧曲面203之间的最大距离为半径作圆，获得辅助圆C1。其中辅助圆C1的半径可以根据实际使用需求而定。贯通槽202的横截面采用圆形，贯通槽202的半径可以根据实际使用需求而定。

在一种具体实施例中，设定辅助圆C1的半径为40～60mm，设定贯通槽202的半径为0.7～1.0mm。则辅助槽204与相对应的槽肩2022之间的最小距离为0.5～1.0mm，辅助槽204与相对应的槽身2021之间的最小距离为0.5～1.0mm，辅助槽204与相对应的圆弧曲面203之间的最小距离为0.5～1.0mm。

设定转子铁芯2的横截面中心点A与圆弧曲面203的圆心B之间的距离为D1。设定圆弧曲面203与转子铁芯2的横截面中心点A之间的最大距离为D2，也即，辅助圆C1的半径为D2。则D1为D2的0.13～0.17倍。

设定各槽肩2022与相对应的圆弧曲面203之间的区域为漏磁桥206，则漏磁桥206的最小宽度为0.5～1.0mm。

通过对辅助槽204的位置、尺寸的设定，通过对圆弧曲面203的尺寸的设定，以及通过对漏磁桥206的设定，能够使永磁电机转子的磁场更加合理，使转子磁场达到最佳状态。

在本发明的具体实施例中，各贯通槽202的横截面均为一字型结构，各磁钢3的横截面均为与贯通槽202相适配的一字型结构，各磁钢3的磁极系数均为0.65～0.75。通过对磁钢3的磁极系数的合理设置，能够使永磁电机转子的磁场更加合理，使转子磁场达到最佳状态。

在本发明的进一步实施例中，还包括上端环4和下端环5，上端环4设置于转子铁芯2上端，下端环5设置于转子铁芯2下端，上端环4、转子铁芯2和下端环5之间通过连接件相连。通过在转子铁芯2的两端分别设置上端环4和下端环5，能够对安装在贯通槽202中的磁钢3进行轴向定位。

其中，连接件可以采用螺栓连接件或销钉连接件。

在本实施例中，连接件采用螺栓连接件，该螺栓连接件包括连接螺栓6和连接螺母7。其中，上端环4设有供连接螺栓6穿过的上端环通孔401，下端环5设有供连接螺栓6穿过的下端环通孔501，转子铁芯2设有供连接螺栓6穿过的铁芯通孔207，连接螺栓6的一端依次穿过下端环5、转子铁芯2和上端环4后与连接螺母7螺纹连接。

具体来说，上端环4远离转子铁芯2的端面设有多个呈放射状分布的上扇叶402，下端环5远离转子铁芯2的端面设有多个呈放射状分布的下扇叶502。

在永磁电机转子的转动过程中，上端环4和下端环5能够随转子铁芯2同步转动，进而通过上扇叶402和下扇叶502实现自动散热，因此无需设置风扇、风罩等散热结构，不仅有效降低了振动噪音，而且减小了永磁电机转子的整体体积。

在本发明的进一步实施例中，还包括上轴承8和下轴承9，上轴承8安装于转子轴1上靠近上端环4的位置处，下轴承9安装于转子轴1上靠近下端环5的位置处。通过设置上轴承8和下轴承9，能够实现永磁电机转子在永磁电机上的装配。

在本发明的具体实施例中，转子铁芯2由多个铁芯冲片10从上至下依次叠压而成。各铁芯冲片10上分别设有叠压组件11，相邻的两个铁芯冲片10之间通过叠压组件11叠压固定。

其中，叠压组件11包括设置在铁芯冲片10一侧的叠压凹槽以及设置在铁芯冲片10另一侧的叠压凸起，叠压凹槽与叠压凸起一一对应，且叠压凸起与叠压凹槽相适配。也即，当两个铁芯冲片10叠压固定时，其中一个铁芯冲片10的叠压凸起能够卡合固定在另一个铁芯冲片10的叠压凹槽中。

其中，根据实际使用需求，每个铁芯冲片10上可以设置一个或多个叠压组件11。

在本实施例中，每个铁芯冲片10上分别设有与贯通槽202相对应的四组叠压组件11，每组叠压组件11包括两个叠压组件11，两个叠压组件11对应设置于贯通槽202的内外两侧。

为了便于将磁钢3装入贯通槽202中，可以使相邻的两组叠压组件11的形状或延伸方向不同，使相对的两组叠压组件11的形状或延伸方向相同，从而在安装时便于区分磁钢3的N极和S极，进而提高磁钢3装入贯通槽202时磁钢3插入方向的辨识度，降低磁钢3安装时出现插入方向错误的风险。

此外，各铁芯冲片10上分别具有中心轴孔201、贯通槽202、圆弧曲面203、辅助槽204、磁钢定位柱205、漏磁桥206和铁芯通孔207。

本发明实施例所述的永磁电机转子的制造过程如下：

通过冲床将硅钢片冲出多个铁芯冲片10，再将多个铁芯冲片10从上至下依次叠压形成转子铁芯2。

将转子轴1通过工装压入转子铁芯2的中心轴孔201中。

在每个贯通槽202中分别装入两个磁钢单体，使两个磁钢单体分别从贯通槽202的上下两端对应装入贯通槽202中。

将上端环4和下端环5对应安置在转子铁芯2的上下两端，并通过连接件连接固定。

将上轴承8安装在转子轴1上靠近上端环4的位置处，将下轴承9安装于转子轴1上靠近下端环5的位置处。

在上端环4上点涂动平衡泥进行增重式校验转子动平衡，最终获得永磁电机转子。

本发明实施例还提供了一种永磁电机，该永磁电机采用上述实施例中的永磁电机转子。由于永磁电机转子能够通过磁钢提供永久励磁磁场，使得该永磁电机可以通过外电路改变定子磁场，进而使得该永磁电机的转速和输出转矩能够自适应调节。而且，通过设置上述实施例中的永磁电机转子，能够有效降低该永磁电机的反电势谐波含量、齿槽转矩以及转矩脉动，进而有效降低运行时的振动噪音，确保永磁电机的稳定运行，提高永磁电机的工作效率，提高永磁电机的工作可靠性。

本发明实施例还提供了一种浴缸泵，该浴缸泵包括上述实施例中的永磁电机。由于永磁电机的转速和输出转矩能够进行自适应调节，因此通过调节永磁电机的转速，能够实现对浴缸泵输出流量的大小调节，从而满足消费者在使用时对出水量的调节需求。而且，通过设置上述实施例中的永磁电机，该浴缸泵能够有效降低运行时的振动噪音，确保浴缸泵的稳定运行，提高浴缸泵的工作效率，提高浴缸泵的工作可靠性。

综上所述，本发明实施例所述的永磁电机转子，提高了永磁电机转子的工作效率，提高了气隙磁场的正弦度，降低了转矩脉动，进而有效降低了振动噪音。

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“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。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。

在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种永磁电机转子，其特征在于：包括转子轴、转子铁芯以及设于所述转子铁芯内的多个磁钢，所述转子铁芯设有中心轴孔以及与所述磁钢一一对应的多个贯通槽，多个所述贯通槽环设在所述中心轴孔四周，各所述贯通槽分别与所述中心轴孔的轴线相平行；所述转子轴穿过所述中心轴孔，各所述磁钢对应安装在各所述贯通槽中；所述转子铁芯的外周面沿所述转子铁芯的转动方向由多段圆弧曲面依次连接而成，各所述圆弧曲面的半径相等。

2.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：各所述贯通槽分别包括槽身和两个槽肩，两个所述槽肩对应设置于所述槽身的两端；还包括与所述贯通槽一一对应的多个辅助槽组，每个所述辅助槽组分别包括两个辅助槽，两个所述辅助槽对应设置在所述转子铁芯上靠近两个所述槽肩的位置处；各所述辅助槽分别贯通所述转子铁芯，各所述辅助槽分别与所述中心轴孔相平行。

3.根据权利要求2所述的永磁电机转子，其特征在于：所述槽身的内壁设有两个磁钢定位柱，两个所述磁钢定位柱对应设置于所述槽身的两端。

4.根据权利要求2所述的永磁电机转子，其特征在于：所述辅助槽与对应的所述槽肩之间的最小距离为0.5～1.0mm，所述辅助槽与对应的所述槽身之间的最小距离为0.5～1.0mm，所述辅助槽与对应的所述圆弧曲面之间的最小距离为0.5～1.0mm；各所述槽肩与对应的所述圆弧曲面之间的区域为漏磁桥，所述漏磁桥的最小宽度为0.5～1.0mm。

5.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：各所述贯通槽的横截面均为一字型结构，各所述磁钢的横截面均为与所述贯通槽相适配的一字型结构，各所述磁钢的磁极系数均为0.65～0.75。

6.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：设定所述转子铁芯的中心与所述圆弧曲面的圆心之间的距离为D1，所述圆弧曲面与所述转子铁芯的中心之间的最大距离为D2，则D1为D2的0.13～0.17倍。

7.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：还包括上端环和下端环，所述上端环设置于所述转子铁芯上端，所述下端环设置于所述转子铁芯下端，所述上端环、转子铁芯和下端环之间通过连接件相连；所述上端环远离所述转子铁芯的端面设有多个呈放射状分布的上扇叶，所述下端环远离所述转子铁芯的端面设有多个呈放射状分布的下扇叶；

还包括上轴承和下轴承，所述上轴承安装于所述转子轴上靠近所述上端环的位置处，所述下轴承安装于所述转子轴上靠近所述下端环的位置处。

8.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：所述转子铁芯由多个铁芯冲片从上至下依次叠压而成；各所述铁芯冲片的一侧分别设有叠压凹槽，各所述铁芯冲片的另一侧分别设有叠压凸起，所述叠压凹槽与所述叠压凸起一一对应，且所述叠压凸起与所述叠压凹槽相适配。

9.一种永磁电机，其特征在于：包括根据权利要求1-8中任一项所述的永磁电机转子。

10.一种浴缸泵，其特征在于：包括根据权利要求9所述的永磁电机。

Images