CN112072816B - 转子结构及具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子结构及具有其的电机。转子结构包括内转子铁芯；外转子铁芯组件，外转子铁芯组件沿内转子铁芯的周向间隔地设置；隔磁桥组件，内转子铁芯通过隔磁桥组件与外转子铁芯组件相连接，隔磁桥组件由非导磁材料制成。通过将转子结构中的隔磁桥组件设置成非导磁材料，这样设置能够避免相邻的磁极之间出现漏磁，有效地提高了电机的效率，同时该隔磁桥组件能够起到连接内转子铁芯和外转子铁芯组件的作用，有效地提高了转子结构的强度和稳定性。

Description

转子结构及具有其的电机

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种转子结构及具有其的电机。

背景技术

电机是通电后的定子绕组中的环形电流产生感应磁场，进而吸引转子中的磁钢带动转子进行旋转，从而获得动力的装置。现有内嵌式转子冲片多采用带隔磁桥与磁钢限位的结构，隔磁桥指的是转子铁芯两磁瓦间所夹的细长小段硅钢片，主要起到隔开磁瓦的作用，以增大磁感。但经电磁仿真发现，隔磁桥虽然有效起到了连接转子冲片各极以及隔开磁瓦的作用，但在该处产生的漏磁现象仍然较为严重，因此现有转子冲片隔磁桥处都设计的尽可能细，就是为了降低漏磁。故如何对该部分从结构方面进行优化成为需要思考的问题。最有效的办法就是将转子各极全部断开，但这样会导致转子铁芯内嵌的磁钢无法可靠定位，且转子铁芯极难叠压成型，在生产上难以实现，人工成本过高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转子结构及具有其的电机，以解决现有技术中电机漏磁的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转子结构，包括：内转子铁芯；外转子铁芯组件，外转子铁芯组件沿内转子铁芯的周向间隔地设置；隔磁桥组件，内转子铁芯通过隔磁桥组件与外转子铁芯组件相连接，隔磁桥组件由非导磁材料制成。

进一步地，外转子铁芯组件包括多个外转子铁芯单元，隔磁桥组件包括多个隔磁桥单元，多个隔磁桥单元与多个外转子铁芯单元一一对应地设置。

进一步地，隔磁桥单元包括：隔磁桥本体，隔磁桥本体的第一端设置有第一连接部，隔磁桥本体的第二端设置有第二连接部，第一连接部与内转子铁芯连接，第二连接部与外转子铁芯单元连接；其中，第一连接部和第二连接部的横截面的面积沿内转子铁芯径向方向向外逐渐增加地设置。

进一步地，隔磁桥本体包括第一组成段和第二组成段，第一组成段的第一端与第一连接部连接，第二组成段的第一端与第一组成段的第二端连接，第二连接部与第二组成段的第二端连接，第一组成段的宽度小于第一连接部和第二组成段的宽度。

进一步地，第二组成段的横截面的面积沿内转子铁芯径向方向向外逐渐增加地设置，第二连接部的与第二组成段的端部连接处的横截面的面积小于第二组成段的第二端的端部的横截面的面积。

进一步地，一个外转子铁芯单元与一个隔磁桥单元形成一个定位单元，相邻的定位单元之间形成用于安装永磁体的安装槽，部分的隔磁桥本体形成安装槽的槽壁。

进一步地，内转子铁芯的外周面上开设有多个第一连接孔，多个第一连接孔沿内转子铁芯的周向间隔地设置，各第一连接孔的外边缘处开设有避让隔磁桥本体的开口，第一连接部设置于第一连接孔内。

进一步地，第一连接孔的横截面的形状呈多边形、圆形或椭圆形结构。

进一步地，相邻的第一连接孔之间形成限位凸起，限位凸起用于限制永磁体。

进一步地，外转子铁芯单元包括：外转子铁芯本体，外转子铁芯本体的朝向内转子铁芯的端部开设有限位槽，第二连接部位于限位槽内。

进一步地，限位槽的槽口宽度小于限位槽的槽底的宽度。

进一步地，外转子铁芯本体上开设有定位孔。

进一步地，第一连接部与内转子铁芯为榫卯连接，和/或，第二连接部与外转子铁芯单元为榫卯连接。

进一步地，相邻的永磁体的朝向内转子铁芯的端部之间被隔磁桥本体隔开。

进一步地，各隔磁桥单元与内转子铁芯和外转子铁芯组件中的至少一个插件设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括转子结构，转子结构为上述的转子结构。

应用本发明的技术方案，通过将转子结构中的隔磁桥组件设置成非导磁材料，这样设置能够避免相邻的磁极之间出现漏磁，有效地提高了电机的效率，同时该隔磁桥组件能够起到连接内转子铁芯和外转子铁芯组件的作用，有效地提高了转子结构的强度和稳定性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的转子结构的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的隔磁桥的实施例的结构示意图；

图3示出了根据本发明的内转子铁芯的实施例的结构示意图；

图4示出了根据本发明的外转子铁芯单元的实施例的结构示意图；

图5示出了根据本发明的转子结构的第二实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、内转子铁芯；11、第一连接孔；12、开口；13、限位凸起；

20、外转子铁芯组件；21、外转子铁芯单元；211、外转子铁芯本体；212、限位槽；213、定位孔；

30、隔磁桥组件；

31、隔磁桥单元；311、隔磁桥本体；3111、第一组成段；3112、第二组成段；

32、第一连接部；33、第二连接部；

40、安装槽；

50、永磁体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图5所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种转子结构。

该转子结构包括内转子铁芯10、外转子铁芯组件20和隔磁桥组件30。外转子铁芯组件20沿内转子铁芯10的周向间隔地设置。内转子铁芯10通过隔磁桥组件30与外转子铁芯组件20相连接，隔磁桥组件30由非导磁材料制成。

在本实施例中，通过将转子结构中的隔磁桥组件设置成非导磁材料，这样设置能够避免相邻的磁极之间出现漏磁，有效地提高了电机的效率，同时该隔磁桥组件能够起到连接内转子铁芯和外转子铁芯组件的作用，有效地提高了转子结构的强度和稳定性。

其中，外转子铁芯组件20包括多个外转子铁芯单元21。隔磁桥组件30包括多个隔磁桥单元31，多个隔磁桥单元31与多个外转子铁芯单元21一一对应地设置。如图1所示，每一个外转子铁芯单元21均通过一个隔磁桥单元31与内转子铁芯10连接，这样能够避免相邻的磁极之间发生漏磁的问题。

如图2所示，隔磁桥单元31包括隔磁桥本体311。隔磁桥本体311的第一端设置有第一连接部32。隔磁桥本体311的第二端设置有第二连接部33。第一连接部32与内转子铁芯10连接，第二连接部33与外转子铁芯单元21连接。其中，第一连接部32和第二连接部33的横截面的面积沿内转子铁芯10径向方向向外逐渐增加地设置。这样设置能够提高隔磁桥单元31与外转子铁芯单元21和内转子铁芯10之间的连接稳定性。

进一步地，隔磁桥本体311包括第一组成段3111和第二组成段3112。第一组成段3111的第一端与第一连接部32连接。第二组成段3112的第一端与第一组成段3111的第二端连接。第二连接部33与第二组成段3112的第二端连接。第一组成段3111的宽度小于第一连接部32和第二组成段3112的宽度。这样设置使得第一连接部32的朝向第一组成段3111一侧的表面形成止挡限位面，这样能够提高第一连接部32与内转子铁芯10的连接稳定性。

第二组成段3112的横截面的面积沿内转子铁芯10径向方向向外逐渐增加地设置，第二连接部33的与第二组成段3112的端部连接处的横截面的面积小于第二组成段3112的第二端的端部的横截面的面积。这样设置能够提高第二连接部33与外转子铁芯单元21的连接稳定性。优选地，隔磁桥单元31一体设置成型。

如图1和图5所示，一个外转子铁芯单元21与一个隔磁桥单元31形成一个定位单元，相邻的定位单元之间形成用于安装永磁体50的安装槽40，部分的隔磁桥本体311形成安装槽40的槽壁。这样设置能够避免相邻的磁极之间发生漏磁的问题。

如图3所示，内转子铁芯10的外周面上开设有多个第一连接孔11，多个第一连接孔11沿内转子铁芯10的周向间隔地设置，各第一连接孔11的外边缘处开设有避让隔磁桥本体311的开口12，第一连接部32设置于第一连接孔11内。这样设置能够提高内转子铁芯10与第一连接部32是稳定性。其中，第一连接孔11的横截面的形状呈多边形、圆形或椭圆形结构。

如图1所示，相邻的第一连接孔11之间形成限位凸起13，限位凸起13用于限制永磁体50。这样设置能够提高永磁体安装的稳定性。其中，各外转子铁芯单元21的远离内转子铁芯10的一端的两侧设置有止挡部。相邻的两个外转子铁芯单元21的止挡部具有距离地设置。永磁体通过限位凸起13实现径向定位，限位凸起13顶在永磁体端部上，防止电机在运行过程中永磁体出现径向窜动，以保证与转子紧密配合，与此同时，永磁体也可以确保内外转子铁芯的相对位置准确，可以达到相互定位的作用。

如图4所示，外转子铁芯单元21包括外转子铁芯本体211。外转子铁芯本体211的朝向内转子铁芯10的端部开设有限位槽212，第二连接部33位于限位槽212内。这样设置能够提高第二连接部33与外转子铁芯单元21的连接稳定性。优选地，限位槽212的槽口宽度小于限位槽212的槽底的宽度。这样设置使得限位槽212的槽口能够起到对第二连接部33进行限位的作用。

为了方便对外转子铁芯本体211进行组装，在外转子铁芯本体211上开设有定位孔213。

如图1所示，第一连接部32与内转子铁芯10为榫卯连接，第二连接部33与外转子铁芯单元21为榫卯连接。即可以直接将隔磁桥单元31插接到内转子铁芯10和外转子铁芯单元21上即可，该结构所具有的力学特点是在轴向方向，它没有对自由度的限制作用，但是在径向方向，两端向外凸出的榫状结构可以承受较大的拉力，而且由于两端榫状结构相较于其他位置更粗，故在承受剪切力时也更不容易断裂或变形。在内外转子及隔磁桥装配完成后，通过定位孔固定外转子位置，通过外转子与隔磁桥的榫状接插形式固定内转子，即可有效固定各零件，之后通过包塑即可进一步将转子铁芯与磁钢即永磁体的相对位置确定，保证装配的可靠性。将装配完成的拼块式转子铁芯放入定子中，完成后续整个电机的装配流程。

上述实施例中的转子结构还可以用于电机设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括转子结构，转子结构为上述实施例中的转子结构。

具体地，该电机包括铁芯结构，转子铁芯分为内外铁芯，外层铁芯为拼块式铁芯。并设计有隔磁桥接插件，固定后可以保证各部分紧密配合。这样既减少了出现漏磁的面积，也保留了磁钢限位，可以使磁钢可靠配合，有效提高了电机输出效率。采用该转子结构，解决了传统转子冲片在电机通电后位于隔磁桥处的漏磁现象，减少电机运转过程中的漏磁面积，提高电机运行效率。由于采用拼块式结构，单片铁芯面积小，冲裁板料时更易设计合理的排布方案，冲制时废料将大幅减少，解决了转子冲片在冲制过程中废料率较高的问题。由于采用接插件形式，因此在转子出现故障或异常时，可以只针对某一部分进行维修或更换，而不用整体报废，有效节省了维护费用。

采用本申请中的转子结构，通过接插式隔磁桥的形式，采用非导磁材料对隔磁桥进行更换，有效降低了漏磁面积，提高了电机效率。因为整个转子从原本的整片叠片更改为拼块式，单个转子冲片面积减小，冲裁时板料利用率将会更高，在排料设计上可以更紧凑，更有利于生产。拼块式转子结构采用接插件形式，解决了传统一体化转子隔磁桥会出现较严重漏磁的情况，且在转子出现故障时可以只更换或维修某一部分，降低了后期维护成本。接插件形式的隔磁桥除了起到固定外转子铁芯的作用外，该隔磁桥采用非导磁材料，以此降低在隔磁桥处出现的漏磁现象，有效提高了电机效率，使得具有该结构的电机性能得到大大提高，在电机体积、用铜量不变的情况下提高了单位质量的输出能力。

针对现有转子铁芯在工作状态中存在的问题，提出了一种新的转子铁芯方案。该方案采用拼块式，相较于普遍使用的转子，该方案具有可以有效降低漏磁通，且生产方便等特点。该方案能有效解决因漏磁而导致的电机效率、性能低下的问题。同时本申请的转子结构具有对磁钢的限位结构，使得磁钢在内嵌转子时安装更方便，定位也更可靠。

通过对现在普遍使用的转子铁芯方案及新方案另包括一些拓展出的试验方案进行对比性电磁仿真。反电势作为考察电机性能的固有属性，可以有效反映出电机运行时的输出能力。通过U-V两相间线反电势的大小，描述不同方案的电机工况。以目前普遍使用的量产方案反电势作为标准，通过仿真比较可以得出新结构线反电势相比原方案反电势增大15.1％。由此可知，在转子隔磁桥处的漏磁确实较大，尽管现隔磁桥厚度仅有0.5mm-0.7mm，但也仍不能忽略隔磁桥部分的漏磁对电机效率产生的影响。

现在普遍采用的转子方案均为冲制转子冲片，后通过叠压依靠扣片使各片相互扣紧进行固定，之后插入磁钢制成完整的转子铁芯，现有方案适合于大批大量生产，冲压工艺简单，通过扣片定位较为准确且配合可靠。但由于转子冲片必须依靠隔磁桥将各磁极分开，因而会导致在电机通电运转过程中，部分磁场会通过磁力线路径更短的隔磁桥，从转子内部由一极流向另一极，即发生漏磁现象。一旦发生漏磁，电机的效率便会降低，且可能因无法达到铭牌所标定的额定功率而导致负载运转异常，造成不必要的损失。

因此，本申请提出了一种新的转子结构及具有该转子结构的电机。在材料上，该电机转子铁芯材料与原来保持一致，采用硅钢片B50A800。在结构上，该结构采用接插式隔磁桥，隔磁桥的材料采用与内外转子铁芯不同的非导磁材料。这样选材可以使得隔磁桥不再具备导磁能力，磁力线自然也就无法通过隔磁桥造成漏磁。另外，将原有的转子方案变更为拼块式，将转子分为内转子和外转子两部分，外转子上设置有定位孔，方便后续包塑工序进行，内转子上有针对磁钢的限位结构，外转子起到隔开磁钢，产生磁极的作用，接插式隔磁桥起到连接内外转子铁芯的作用。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种转子结构，其特征在于，包括：

内转子铁芯（10）；

外转子铁芯组件（20），所述外转子铁芯组件（20）沿所述内转子铁芯（10）的周向间隔地设置；

隔磁桥组件（30），所述内转子铁芯（10）通过所述隔磁桥组件（30）与所述外转子铁芯组件（20）相连接，所述隔磁桥组件（30）由非导磁材料制成；

所述外转子铁芯组件（20）包括多个外转子铁芯单元（21），所述隔磁桥组件（30）包括多个隔磁桥单元（31），多个所述隔磁桥单元（31）与多个所述外转子铁芯单元（21）一一对应地设置；

所述隔磁桥单元（31）包括：

隔磁桥本体（311），所述隔磁桥本体（311）的第一端设置有第一连接部（32），所述隔磁桥本体（311）的第二端设置有第二连接部（33），所述第一连接部（32）与所述内转子铁芯（10）连接，所述第二连接部（33）与所述外转子铁芯单元（21）连接；

其中，所述第一连接部（32）和所述第二连接部（33）的横截面的面积沿所述内转子铁芯（10）径向方向向外逐渐增加地设置；

所述内转子铁芯（10）的外周面上开设有多个第一连接孔（11），多个所述第一连接孔（11）沿所述内转子铁芯（10）的周向间隔地设置，相邻的所述第一连接孔（11）之间形成限位凸起（13），所述限位凸起（13）用于限制永磁体（50）。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述隔磁桥本体（311）包括第一组成段（3111）和第二组成段（3112），所述第一组成段（3111）的第一端与所述第一连接部（32）连接，所述第二组成段（3112）的第一端与所述第一组成段（3111）的第二端连接，所述第二连接部（33）与所述第二组成段（3112）的第二端连接，所述第一组成段（3111）的宽度小于所述第一连接部（32）和所述第二组成段（3112）的宽度。

3.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述第二组成段（3112）的横截面的面积沿所述内转子铁芯（10）径向方向向外逐渐增加地设置，所述第二连接部（33）的与所述第二组成段（3112）的端部连接处的横截面的面积小于所述第二组成段（3112）的第二端的端部的横截面的面积。

4.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，一个所述外转子铁芯单元（21）与一个所述隔磁桥单元（31）形成一个定位单元，相邻的所述定位单元之间形成用于安装永磁体（50）的安装槽（40），部分的所述隔磁桥本体（311）形成所述安装槽（40）的槽壁。

5.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，各所述第一连接孔（11）的外边缘处开设有避让所述隔磁桥本体（311）的开口（12），所述第一连接部（32）设置于所述第一连接孔（11）内。

6.根据权利要求5所述的转子结构，其特征在于，所述第一连接孔（11）的横截面的形状呈多边形、圆形或椭圆形结构。

7.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述外转子铁芯单元（21）包括：

外转子铁芯本体（211），所述外转子铁芯本体（211）的朝向所述内转子铁芯（10）的端部开设有限位槽（212），所述第二连接部（33）位于所述限位槽（212）内。

8.根据权利要求7所述的转子结构，其特征在于，所述限位槽（212）的槽口宽度小于所述限位槽（212）的槽底的宽度。

9.根据权利要求7所述的转子结构，其特征在于，所述外转子铁芯本体（211）上开设有定位孔（213）。

10.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一连接部（32）与所述内转子铁芯（10）为榫卯连接，和/或，所述第二连接部（33）与所述外转子铁芯单元（21）为榫卯连接。

11.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，相邻的所述永磁体（50）的朝向所述内转子铁芯（10）的端部之间被所述隔磁桥本体（311）隔开。

12.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，各所述隔磁桥单元（31）与所述内转子铁芯（10）和所述外转子铁芯组件（20）中的至少一个插件设置。

13.一种电机，包括转子结构，其特征在于，所述转子结构为权利要求1至12中任一项所述的转子结构。

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