CN110880818B - 转子以及具有该转子的马达 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种转子以及具有该转子的马达，通过在转子铁芯的周向上间隔的设置多个磁通屏障组和槽部组，能够灵活的配置磁通屏障组和槽部组的数量，以满足不同产品对于极数的需求，并且，通过灵活的调整磁通屏障组和槽部组的数量比例和/或磁通屏障组内的磁通屏障和槽部组内的槽部的数量关系，能够满足不同产品对于马达效能和启动能力的需求；另外，对于该转子的加工治具只需要加工磁通屏障和槽部的结构，因此能够降低制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及机电领域，特别涉及一种转子以及具有该转子的马达。
背景技术
在马达的应用上，目前，无需控制器而直接通过电力连接而启动的马达具有很高的市场占有率。其中大部分的马达类型为传统的感应电机，但感应电机的效率普遍为IE3效率等级，若要提高至IE4效率等级则必须使用高品质的材料，以降低马达损失来进一步提高效率，但是需要付出较高的材料成本。目前市场上达到IE4等级以上效率的马达多为永磁同步马达或同步磁阻马达，但上述马达类型均需采用闭合回路的驱动控制器。
近年来，逐渐出现了能够替代上述马达类型的新型马达，而自启动同步磁阻马达(Line start SynRM)则是其中之一。这种马达具有感应马达的自启动能力，在稳态运转的效能则和同步磁阻马达一样能达到IE4效率等级。目前，自启动同步磁阻马达主要可以分为两种类型，一种是在既有的感应马达的转子上设置磁通屏障，另一种则是直接在同步磁阻马达转子的磁通屏障内铸铝，使其转子也拥有鼠笼式导体。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
但是，对于在既有的感应马达的转子上设置磁通屏障的马达，由于是在既有的感应马达结构上的修改，因此磁阻马达结构所产生的转矩成分较少，导致马达效能无法提升太多，且可能造成在额定功率下，其转速达不到同步速度；对于直接在同步磁阻马达转子的磁通屏障内铸铝的马达，当稳态运转于同步转速时，磁场主要经过转子内非磁通屏障的路径，因此通过转子导体的磁场也减少，转子导体产生的损失相较于传统的自启动同步磁阻马达降低许多，所以使马达整体效能下降。
为了解决上述问题，本发明提供了一种转子以及具有该转子的马达，通过在转子铁芯的周向上间隔的设置多个磁通屏障组和槽部组，能够灵活的配置磁通屏障组和槽部组的数量，以满足不同产品对于极数的需求，并且，通过灵活的调整磁通屏障组和槽部组的数量比例和/或磁通屏障组内的磁通屏障和槽部组内的槽部的数量关系，能够满足不同产品对于马达效能和启动能力的需求；另外，对于该转子的加工治具只需要加工磁通屏障和槽部的结构，因此能够降低制造成本。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种转子，所述转子包括：转子铁芯，所述转子铁芯以中心轴为中心旋转，并由沿轴向层叠的电磁钢板构成，所述转子铁芯具有沿轴向贯穿所述电磁钢板的至少两个磁通屏障组以及至少两个槽部组，所述磁通屏障组具有至少两个磁通屏障，所述槽部组具有至少两个槽部，所述至少两个磁通屏障组和所述至少两个槽部组沿着所述转子铁芯的周向间隔的设置。
根据本发明实施例的第二方面，其中，所述磁通屏障组的组数与所述槽部组的组数相等，或者，所述磁通屏障组的组数大于所述槽部组的组数。
根据本发明实施例的第三方面，其中，所述磁通屏障组的组数是所述槽部组的组数的n倍，n为大于1的整数。
根据本发明实施例的第四方面，其中，所述磁通屏障组的组数为2，所述槽部组的组数为2，或者，所述磁通屏障组的组数为4，所述槽部组的组数为2，或者，所述磁通屏障组的组数为3，所述槽部组的组数为3，或者，所述磁通屏障组的组数为6，所述槽部组的组数为2，或者，所述磁通屏障组的组数为4，所述槽部组的组数为4。
根据本发明实施例的第五方面，其中，在所述磁通屏障组的组数与所述槽部组的组数相等的情况下，所述磁通屏障组和所述槽部组相互间隔的设置。
根据本发明实施例的第六方面，其中，在所述磁通屏障组的组数大于所述槽部组的组数的情况下，至少两组槽部组之间在所述转子铁芯的周向上间隔有至少两组磁通屏障组。
根据本发明实施例的第七方面，其中，所述至少两个磁通屏障组和所述至少两个槽部组沿着所述转子铁芯的周向等间隔的设置。
根据本发明实施例的第八方面，其中，所述槽部组内的槽部的数量大于所述磁通屏障组内的磁通屏障的数量。
根据本发明实施例的第九方面，其中，所述磁通屏障组具有至少两个弧形的磁通屏障，各个弧形的磁通屏障朝向所述转子铁芯的径向外侧弯曲。
根据本发明实施例的第十方面，其中，各个弧形的磁通屏障的宽度是相等的，或者，各个弧形的磁通屏障的宽度从所述转子铁芯的径向外侧向径向内侧逐渐减小。
根据本发明实施例的第十一方面，其中，所述磁通屏障和/或所述槽部内填充有导电不导磁的材料。
根据本发明实施例的第十二方面，其中，所述磁通屏障内插入磁铁。
根据本发明实施例的第十三方面，提供一种马达，所述马达具有根据本发明实施例的第一方面至本发明实施例的第十二方面中的任一方面所述的转子。
本发明实施例的有益效果在于，通过在转子铁芯的周向上间隔的设置多个磁通屏障组和槽部组，能够灵活的配置磁通屏障组和槽部组的数量，以满足不同产品对于极数的需求，并且，通过灵活的调整磁通屏障组和槽部组的数量比例和/或磁通屏障组内的磁通屏障和槽部组内的槽部的数量关系，能够满足不同产品对于马达效能和启动能力的需求；另外，对于该转子的加工治具只需要加工磁通屏障和槽部的结构，因此能够降低制造成本。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的实施方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因此而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其他实施方式中使用，与其他实施方式中的特征相组合，或替代其他实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、整件、或组件的存在，但并不排除一个或更多个其他特征、整件或组件的存在或附加。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，本发明实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中：
图1是本发明实施例的马达的一个截面结构图；
图2是本发明实施例的6极转子的一个截面结构图；
图3是本发明实施例的6极转子的另一个截面结构图；
图4是本发明实施例的8极转子的一个截面结构图；
图5是本发明实施例的8极转子的另一个截面结构图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，而是包括落入所附权利要求的范围内的全部修改变型以及等同物。
在本发明中，将与沿中心轴延伸的方向平行的方向称为“轴向”，将以中心轴为中心的半径方向称为“径向”，将围绕中心轴的圆周方向称为“周向”。值得注意的是，本发明中的对各方向定义只是为了说明本发明实施例的方便，并不限定转子以及马达在使用和制造时的方向。
下面结合附图对本发明实施例的转子以及马达进行说明。
本发明实施例提供一种转子和具有该转子的马达。
图1是本发明实施例的马达的一个截面结构图。如图1所示，马达10具有转子100，另外，马达10还具有定子200、旋转轴300。从径向外侧向内侧依次设置有该定子200、转子100以及旋转轴300。
在本实施例中，定子200可以使用现有结构。例如，如图1所示，在定子200的周向上设置有多个齿槽结构210。
以下，对转子100的结构进行具体的说明。
如图1所示，转子100具有转子铁芯110，转子铁芯110以中心轴为中心旋转，并由沿轴向层叠的电磁钢板构成。
转子铁芯110具有沿轴向贯穿该电磁钢板的至少两个磁通屏障组120以及至少两个槽部组130，磁通屏障组120具有至少两个磁通屏障121，槽部组130具有至少两个槽部131，至少两个磁通屏障组120和至少两个槽部组130沿着转子铁芯110的周向间隔的设置。
如图1所示，一个磁通屏障组120和一个槽部组130具有以虚线划定的区域内的各个磁通屏障和各个槽部。
在本实施例中，磁通屏障组120可以由至少两个磁通屏障121构成，槽部组130可以由至少两个槽部131构成。
另外，该转子100还可以具有位于转子铁芯110中心的转轴孔，以供旋转轴300通过。
在本实施例中，磁通屏障组和槽部组的组数均为至少两组，其具体的组数可以根据实际需要而设置。其中，磁通屏障组和槽部组的组数之和可以与马达的极数相同。
例如，对于马达的极数为6的情况进行说明。图2是本发明实施例的6极转子的一个截面结构图，图3是本发明实施例的6极转子的另一个截面结构图。如图2所示，磁通屏障组120和槽部组130各设置为3组；也可以是，如图3所示，磁通屏障组120设置为4组，槽部组130设置为2组。
例如，对于马达的极数为8的情况进行说明。图4是本发明实施例的8极转子的一个截面结构图，图5是本发明实施例的8极转子的另一个截面结构图。如图4所示，磁通屏障组120和槽部组130各设置为4组；也可以是，如图5所示，磁通屏障组120设置为6组，槽部组130设置为2组。
在本实施例中，可以根据产品的需求而设置磁通屏障组和槽部组的数量比例。
在本实施例中，当对于马达效能和启动能力的要求基本一致时，可以将磁通屏障组和槽部组的组数设置为相同。
例如，如图1所示，马达的极数为4，该磁通屏障组120设置为2组，该槽部组130设置为2组。
又例如，马达的极数为6，如图2所示，将磁通屏障组120和槽部组130各设置为3组。
又例如，马达的极数为8，如图4所示，将磁通屏障组120和槽部组130各设置为4组。
在该情况下，如图1、图2和图4所示，磁通屏障组120和槽部组130可以相互间隔的设置，即相互交替的间隔设置。
在本实施例中，当对于马达效能的要求较高时，可以将磁通屏障组的组数设置为大于槽部组的组数。
例如，将磁通屏障组的组数设置为是槽部组的组数的n倍，n为大于1的整数。例如，马达的极数为6，如图3所示，磁通屏障组120的组数为4，槽部组130的组数为2；又例如，马达的极数为8，如图5所示，磁通屏障组120的组数为6，槽部组130的组数为2。
在该情况下，如图3和图5所示，在两组槽部组130之间，在转子铁芯的周向上间隔有至少两组磁通屏障组120。
另外，当对于马达的启动能力的要求较高时，可以将槽部组的组数设置为大于磁通屏障组的组数。在该情况下，至少两组磁通屏障组之间在转子铁芯的周向上间隔有至少两组槽部组。
在本实施例中，该至少两个磁通屏障组120和该至少两个槽部组130可以沿着转子铁芯的周向等间隔的设置。这样，便于马达的制造，也能够保证马达性能的稳定。
但是，对于具有特定需求的马达，也可以将该至少两个磁通屏障组120和该至少两个槽部组130之间的间隔设置为不完全相同。
在本实施例中，各个磁通屏障组内的磁通屏障的数量可以是相同的，各个槽部组内的槽部的数量也可以是相同的。这样，便于马达的制造，也能够保证马达性能的稳定。
但是，对于具有特定需求的马达，也可以将各个磁通屏障组内的磁通屏障的数量配置为各不相同，或者部分组不相同，和/或，将槽部组内的槽部的数量配置为各不相同，或者部分组不相同。
在本实施例中，还可以根据产品的需求而设置磁通屏障组内的磁通屏障的数量和槽部组内的槽部的数量。
例如，将槽部组内的槽部的数量大于磁通屏障组内的磁通屏障的数量，这样，能够提高马达的启动能力。
例如，如图1所示，每个槽部组130内的槽部131的数量为9个，每个磁通屏障组120内的磁通屏障121的数量为3个。
例如，如图2和图3所示，每个槽部组130内的槽部131的数量为5个，每个磁通屏障组120内的磁通屏障121的数量为3个。
例如，如图4和图5所示，每个槽部组130内的槽部131的数量为6个，每个磁通屏障组120内的磁通屏障121的数量为3个。
在本实施例中，磁通屏障组内的各个磁通屏障的形状以及槽部组内的各个槽部的形状和尺寸可以根据实际需要而设计。
例如，如图1至图5所示，各个磁通屏障121可以设计为弧形，其朝向转子铁芯的径向外侧弯曲，对于一组磁通屏障组120，各个磁通屏障121朝向转子铁芯的径向外侧其弧长逐渐变小，各个弧形磁通屏障121之间可以设置为大致平行。
在本实施例中，各个弧形的磁通屏障121的宽度可以是相等的，或者，各个弧形的磁通屏障的宽度121也可以是从转子铁芯110的径向外侧向径向内侧逐渐减小。
另外，本实例的磁通屏障121也可以不设计为弧形，例如，也可以设计为与弧形的轨迹类似的折线组成的构造，还可以设计为弧形与折线两者组成的构造。
在本实施例中，例如，如图2至图5所示，各个槽部131可以设计为棒状，其朝向转子铁芯100的径向内侧的一端相对于朝向径向外侧的一端较窄。这样，能够对磁感应线的通过路径进行有效的引导。
在本实施例中，对于同一磁通屏障组内的各个磁通屏障，其形状和/或尺寸可以设计为相同，也可以根据需要而设计为部分相同或不同，对于不同磁通屏障组的各个磁通屏障，其形状和/或尺寸可以设计为相同，也可以根据需要而设计为部分相同或不同。
类似的，对于同一槽部组内的各个槽部，其形状和/或尺寸可以设计为相同，也可以根据需要而设计为部分相同或不同，对于不同槽部组的各个槽部，其形状和/或尺寸可以设计为相同，也可以根据需要而设计为部分相同或不同。
在本实施例中，各个磁通屏障和/或槽部内可以填充有导电不导磁的材料，例如，填充有铝或铜。这样，使得马达能够自启动。
例如，如图1所示，各个磁通屏障121和各个槽部131内填充有导电不导磁的材料140。
在本实施例中，在各个磁通屏障121内也可以不填充有导电不导磁的材料140，替代的，在各个磁通屏障121内插入磁铁，这样，能够提高马达效能。
由上述实施例可知，通过在转子铁芯的周向上间隔的设置多个磁通屏障组和槽部组，能够灵活的配置磁通屏障组和槽部组的数量，以满足不同产品对于极数的需求，并且，通过灵活的调整磁通屏障组和槽部组的数量比例、磁通屏障组内的磁通屏障和槽部组内的槽部的数量关系、磁通屏障组和槽部组的配置位置以及磁通屏障组内的磁通屏障和槽部组内的槽部的大小中的至少一个，能够满足不同产品对于马达效能和启动能力的需求；另外，对于该转子的加工治具只需要加工磁通屏障和槽部的结构，因此能够降低制造成本。
以上参照附图详细叙述了本发明实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。然而应当理解，本发明的实施不限于上述实施例的方式，还包括不脱离本发明主旨范围的所有改变、修改和等同等。
Claims (9)
1.一种转子，其特征在于，所述转子包括：
转子铁芯，所述转子铁芯以中心轴为中心旋转，并由沿轴向层叠的电磁钢板构成，
所述转子铁芯具有沿轴向贯穿所述电磁钢板的至少两个磁通屏障组以及至少两个槽部组，所述磁通屏障组具有至少两个磁通屏障，所述槽部组具有至少两个槽部，
所述至少两个磁通屏障组和所述至少两个槽部组沿着所述转子铁芯的周向间隔的设置，所述槽部组内的槽部的数量大于所述磁通屏障组内的磁通屏障的数量，所述磁通屏障和/或所述槽部内填充有导电不导磁的材料，
所述磁通屏障组具有至少两个弧形的磁通屏障，各个弧形的磁通屏障朝向所述转子铁芯的径向外侧弯曲。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，
所述磁通屏障组的组数与所述槽部组的组数相等，或者，
所述磁通屏障组的组数大于所述槽部组的组数。
3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，
所述磁通屏障组的组数是所述槽部组的组数的n倍，n为大于1的整数。
4.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，
所述磁通屏障组的组数为2，所述槽部组的组数为2，或者，
所述磁通屏障组的组数为4，所述槽部组的组数为2，或者，
所述磁通屏障组的组数为3，所述槽部组的组数为3，或者，
所述磁通屏障组的组数为6，所述槽部组的组数为2，或者，
所述磁通屏障组的组数为4，所述槽部组的组数为4。
5.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，
在所述磁通屏障组的组数与所述槽部组的组数相等的情况下，所述磁通屏障组和所述槽部组相互间隔的设置。
6.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，
在所述磁通屏障组的组数大于所述槽部组的组数的情况下，至少两组槽部组之间在所述转子铁芯的周向上间隔有至少两组磁通屏障组。
7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，
所述至少两个磁通屏障组和所述至少两个槽部组沿着所述转子铁芯的周向等间隔的设置。
8.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，
各个弧形的磁通屏障的宽度是相等的，或者，各个弧形的磁通屏障的宽度从所述转子铁芯的径向外侧向径向内侧逐渐减小。
9.一种马达，其特征在于，所述马达具有根据权利要求1-8中的任一项所述的转子。
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