CN111641280A - 一种电机转子冲片、电机转子及电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机转子冲片、电机转子及电机，冲片上沿圆周方向均匀布置有偶数个磁极，每个磁极包括呈V形排布的两个磁钢槽，每个磁钢槽内镶嵌一个磁钢，冲片外圆边缘布置有两个或两个以上用于改善转子气隙磁场分布的隔磁缺口。本发明提供的电机转子冲片、电机转子及电机，通过优化转子冲片中的V型结构参数和冲片外圆局部开圆弧型或三角隔磁缺口使得电机空载气隙磁场的畸变率显著下降，提高定子、转子间气隙磁场的正弦度，再结合转子分段斜极措施，降低电机反电势谐波、齿槽转矩以及负载转矩波动，有效降低定转子气隙间的磁场谐波，改善反电势波形的正弦性。

Description

一种电机转子冲片、电机转子及电机
技术领域
本发明属于永磁同步电机技术领域，具体涉及一种电机转子冲片、电机转子及电机。
背景技术
永磁同步电机由于定子槽开口导致定转子间气隙磁导沿圆周波动变化，同时受定子三相交流电电流谐波的影响，会在电机气隙内存在磁场谐波，这些谐波会产生反电势谐波和齿槽转矩，使电机负载运行时的转矩脉动和噪音增大，效率降低。
现有的永磁同步电机转子通常是由形状为均匀规则的圆形冲片叠压而成，转子与定子间采用等气隙。这种形式的转子通常会在定转子气隙中产生各种不同阶次的谐波，使得电机的反电势波形正弦性变差，同时使得转矩脉动和噪音变大。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种电机转子冲片、电机转子及电机。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种电机转子冲片，所述冲片上沿圆周方向均匀布置有偶数个磁极，每个磁极包括呈V形排布的两个磁钢槽，每个磁钢槽内镶嵌一个磁钢，冲片外圆边缘布置有两个或两个以上用于改善转子气隙磁场分布的隔磁缺口。
所述冲片上设置6个磁极，共12个磁钢槽，沿冲片圆周方向均匀布置，每个磁极P下两个磁钢槽形成V形结构且两个磁钢槽中轴线的夹角为100-150°。
所述冲片上的磁钢槽底部和顶部分别设有隔磁区，磁钢槽顶部与转子外轮廓区域形成隔磁桥。
所述冲片外圆边缘且与每个磁极对应处分别设置两个隔磁缺口。
所述隔磁缺口呈圆弧形或三角形。
所述冲片上、位于每个磁极中心轴下方分别设有减重孔，减重孔两侧且位于相邻两个磁极的中间位置设置铆接孔。
所述冲片中心部位设置有圆形轴孔。
本发明还提供了一种电机转子，包括多个所述电机转子冲片。
本发明还提供了一种电机，包括所述的电机转子。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种电机转子冲片、电机转子及电机，冲片上沿圆周方向均匀布置有偶数个磁极，每个磁极包括呈V形排布的两个磁钢槽，每个磁钢槽内镶嵌一个磁钢，冲片外圆边缘布置有两个或两个以上用于改善转子气隙磁场分布的隔磁缺口。本发明提供的电机转子冲片、电机转子及电机，通过优化转子冲片中的V型结构参数和冲片外圆局部开圆弧型或三角隔磁缺口使得电机空载气隙磁场的畸变率显著下降，提高定子、转子间气隙磁场的正弦度，再结合转子分段斜极措施，降低电机反电势谐波、齿槽转矩以及负载转矩波动，有效降低定转子气隙间的磁场谐波，改善反电势波形的正弦性。
附图说明
图1为本发明的电机转子冲片的结构示意图；
图2为本发明的电机转子冲片的三维图；
图3为本发明的转子铁芯的结构示意图；
图4为本发明的电机转子的结构示意图；
图5为本发明的气隙磁场波形分布曲线图；
图6为本发明的气隙磁密谐波含量柱状图；
图7为本发明的齿槽转矩与现有技术的齿槽转矩对比图；
图8为本发明的相反电势波形图；
图9为本发明的电机转子对应的转矩波动图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
如图1-9所示，一种电机转子冲片，能改善电机气隙磁场谐波，冲片10上沿圆周方向均匀布置有偶数个磁极P，每个磁极P由两个磁钢槽组成，每个磁钢槽内镶嵌一个磁钢20，每个磁极P下两个磁钢20关于极中心轴对称，在冲片10的外圆轮廓101边缘区域设有若干隔磁缺口102，这些隔磁缺口102使转子与定子间变为非均匀气隙，可以有效改善转子气隙磁场分布，通过优化隔磁缺口102的大小和位置使气隙磁场谐波畸变率下降，降低齿槽转矩和转矩波动。
在每个磁极P范围内，冲片10的外圆轮廓101区域分别设有两个圆弧型隔磁缺口102，圆弧大小尺寸和位置由有限元仿真确定。
具体的，电机转子冲片10的外轮廓为圆形，在每个V型磁极P对应的圆弧上均设有两个圆弧形隔磁缺口102，两个隔磁缺口102以V型磁极P的中轴线为中心对称布置，圆弧形隔磁缺口102处对应的气隙磁阻会增大，从而改变气隙磁场的分布，结合优化仿真确定缺口半径大小和缺口到对称中心的距离使气隙磁场畸变率最小，冲片10上的V型磁极P夹角α的大小不同对应的极弧系数不同，通过有限元仿真确定夹角α和磁钢厚度使气隙磁场谐波降低，如图5-6所示。
冲片10上优选设置12个磁钢槽，每两个磁钢槽形成1个V型结构且两个磁钢槽中轴线的夹角α为100-150°，优选两个磁钢中轴线之间的夹角为125°，共形成6个V型磁极P，每个磁钢槽内冲片有两个圆角切口106，圆角切口可调节气隙磁钢分布和改善工艺性。
冲片10上、磁钢槽上部设有第一隔磁区104，使磁钢槽上部与转子外轮廓区域形成隔磁桥103，冲片10上、磁钢槽底部设有第二隔磁区105，每两个形成V型结构的磁钢槽底部形成一个I型磁桥107，磁桥107有效调节漏磁通大小和提高转子强度。
冲片10中心部位设置有圆形轴孔1010，用于压装在轴30上。
冲片10上、设置有若干减重孔108，位于每个磁极P中心轴下方，减重孔108两侧且位于相邻两个磁极P的中间位置设置铆接孔109。
本发明还提供了一种低转矩脉动和噪音的电机转子，包括所述电机转子冲片，将多个冲片层叠组成转子铁芯，转子铁芯上装入磁钢20后形成带磁钢转子铁芯单元，多个带磁钢转子铁芯单元相错一定角度再压入轴30上形成电机转子。
具体的，若干个冲片10通过铆接孔109叠压形成转子铁芯单元，转子铁芯单元的磁钢槽内装入磁钢20后，形成带磁钢转子铁芯单元，每个磁极P的两个对称布置的磁钢槽内分别安装大小相同的两块磁钢20，两块磁钢磁路并联，使转子铁芯内磁场方向处依次按N、S、N、S顺序排列，多个(一般为2-8个)带磁钢转子铁芯单元之间相错一定角度使转子形成分段斜极，再压入轴30上，形成电机转子，本发明通过有限元仿真不同斜极角度的转子齿槽转矩、转矩波动、反电势谐波等确定最优斜极角度，通过转子斜极进一步降低转子的齿槽转矩和转矩波动，提升电机性能，转矩波动峰峰值0.6Nm，如图7-9所示。
本发明还提供了一种电机，包括所述的电机转子。
相反电势谐波含量如表1所示。
表1
谐波次数 1 3 5 7 9 11 13
各次谐波含量 100.00％ 2.87％ 0.29％ 0.40％ 0.40％ 0.13％ 1.14％
谐波次数 15 17 19 21 23 25
各次谐波含量 0.69％ 0.07％ 0.20％ 0.39％ 0.08％ 0.67％
本发明未具体描述的部分采用现有技术，未详细描述的部件采用现有产品即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电机转子冲片，其特征在于，所述冲片上沿圆周方向均匀布置有偶数个磁极，每个磁极包括呈V形排布的两个磁钢槽，每个磁钢槽内镶嵌一个磁钢，冲片外圆边缘布置有两个或两个以上用于改善转子气隙磁场分布的隔磁缺口。
2.根据权利要求1所述的一种电机转子冲片，其特征在于，所述冲片上设置6个磁极，共12个磁钢槽，沿冲片圆周方向均匀布置，每两个磁钢槽形成V形结构且两个磁钢槽中轴线的夹角为100-150°。
3.根据权利要求1所述的一种电机转子冲片，其特征在于，所述冲片上的磁钢槽底部和顶部分别设有隔磁区，磁钢槽顶部与转子外轮廓区域形成隔磁桥。
4.根据权利要求1所述的一种电机转子冲片，其特征在于，所述冲片外圆边缘且与每个磁极对应处分别设置两个隔磁缺口。
5.根据权利要求4所述的一种电机转子冲片，其特征在于，所述隔磁缺口呈圆弧形或三角形。
6.根据权利要求1所述的一种电机转子冲片，其特征在于，所述冲片上、位于每个磁极中心轴下方分别设有减重孔，减重孔两侧且位于相邻两个磁极的中间位置设置铆接孔。
7.根据权利要求1所述的一种电机转子冲片，其特征在于，所述冲片中心部位设置有圆形轴孔。
8.一种电机转子，其特征在于，包括多个如权利要求1-7任一项所述电机转子冲片。
9.一种电机，其特征在于，包括如权利要求8所述的电机转子。
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