CN112910129B - 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，包括：切向磁场转子部，切向磁场转子部为多个，多个切向磁场转子部沿切向磁场转子部的轴向延伸方向间隔设置，各个切向磁场转子部上均设置有轴向通孔；轴向磁场转子部，相邻两个切向磁场转子部之间设置有轴向磁场转子部，相邻两个切向磁场转子部均与轴向磁场转子部间隔设置；磁极连通铁芯，插设在轴向通孔内，磁极连通铁芯的端部与轴向磁场转子部连接。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中的转子结构的磁性能不能得到有效提升的技术问题。

Description

转子结构及具有其的电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种转子结构及具有其的电机。

背景技术

目前，随着市场发展需求，家用电器风机直流化逐步成为趋势，目前行业采用无刷电机均为径向磁场表贴结构，电机功率密度较低且材料利用率低。受电机原材料市场价格上涨，高功率密度电机成为无刷直流电机发展趋势。在永磁电机中，为了提高电机性能，通常需要获得较高的转子磁性能，在有限结构下，相比表贴式与内嵌径向式转子，内置切向式转子结构可有效增大磁通面积，提高有效气隙磁通，进而提升电机性能。

然而，内嵌切向式结构永磁体受径向方向内侧与外侧设计隔磁桥限制，存在一定的漏磁导致性能下降，转子的结构强度与隔磁效果相互制约，导致转子磁性能不能得到有效提升。

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，以解决现有技术中的转子结构的磁性能不能得到有效提升的技术问题。

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：切向磁场转子部，切向磁场转子部为多个，多个切向磁场转子部沿切向磁场转子部的轴向延伸方向间隔设置，各个切向磁场转子部上均设置有轴向通孔；轴向磁场转子部，相邻两个切向磁场转子部之间设置有轴向磁场转子部，相邻两个切向磁场转子部均与轴向磁场转子部间隔设置；磁极连通铁芯，插设在轴向通孔内，磁极连通铁芯的端部与轴向磁场转子部连接。

进一步地，磁极连通铁芯的轴向长度大于轴向通孔的轴向长度，以使磁极连通铁芯凸出于轴向通孔设置。

进一步地，轴向通孔为多个，轴向通孔的个数与切向磁场转子部的极对数相同。

进一步地，多个轴向通孔呈环形间隔布置。

进一步地，切向磁场转子部包括磁钢，磁钢为多个，相邻两个磁钢之间呈预设角度设置，磁钢的个数为切向磁场转子部的极对数的两倍。

进一步地，每个轴向通孔的两侧均分别设置有一个磁钢，每个轴向通孔的两侧的两个磁钢的极性与连接的轴向磁场转子部的极性相同。

进一步地，轴向通孔为多个，磁极连通铁芯为多个，多个磁极连通铁芯与多个轴向通孔一一对应的设置，各个磁极连通铁芯插设在相应的轴向通孔内。

进一步地，切向磁场转子部包括磁钢和转子铁芯，磁钢设置在转子铁芯上，转子铁芯由多个硅钢片沿切向磁场转子部的轴向方向叠压制成。

进一步地，磁极连通铁芯由多个硅钢片沿切向磁场转子部的切向、或径向、或轴向叠压制成。

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

应用本发明的技术方案，通过在相邻两个切向磁场住转子部之间设置轴向磁场转子部，并使各个切向磁场转子部上的磁极连通铁芯与相邻的轴向磁场转子部连接，能够使得切向磁场转子部的磁场和轴向磁场转子部的磁场连接并混合在一起，以形成混合磁场转子。本实施例中的转子结构能够充分利用转子内部空间结构，通过采用不同方向混合式磁场组合实现转子结构的磁性能的大幅提升，解决了行业转子磁性能受结构限制的技术问题，提升了电机功率密度。因此，通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中的转子结构的磁性能不能得到有效提升的技术问题。

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实施例提供的转子结构的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例提供的切向磁场转子部的结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例提供的切向磁场转子部的爆炸图；

图4示出了根据本发明的实施例提供的切向磁场转子部的安装示意图；

图5示出了根据本发明的实施例提供的切向磁场转子部的上的磁钢的极性示意图；

图6示出了根据本发明的实施例提供的转子结构的主视图；

图7示出了根据本发明的实施例提供的转子结构的磁路示意图；

图8示出了根据本发明的实施例提供的磁极连通铁芯将切向磁场转子部上和轴向磁场转子部进行连接的此路示意图；

图9示出了根据本发明的实施例提供的转子结构的爆炸图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、切向磁场转子部；11、轴向通孔；12、磁钢；13、转子铁芯；20、轴向磁场转子部；30、磁极连通铁芯。

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。

如图1至图9所示，本发明的实施例一提供了一种转子结构，该转子结构包括切向磁场转子部10、轴向磁场转子部20和磁极连通铁芯30。切向磁场转子部10为多个，多个切向磁场转子部10沿切向磁场转子部10的轴向延伸方向间隔设置，各个切向磁场转子部10上均设置有轴向通孔11。相邻两个切向磁场转子部10之间设置有轴向磁场转子部20，相邻两个切向磁场转子部10均与轴向磁场转子部20间隔设置。磁极连通铁芯30插设在轴向通孔11内，磁极连通铁芯30的端部与轴向磁场转子部20连接。需要说明的是，本实施例中的切向磁场转子部10的磁场为径向圆周切向，轴向磁场转子部20的磁场方向为轴向。

采用本实施例提供的转子结构，通过在相邻两个切向磁场住转子部之间设置轴向磁场转子部20，并使各个切向磁场转子部10上的磁极连通铁芯30与相邻的轴向磁场转子部20连接，能够使得切向磁场转子部10的磁场和轴向磁场转子部20的磁场连接并混合在一起，以形成混合磁场转子。本实施例中的转子结构能够充分利用转子内部空间结构，通过采用不同方向混合式磁场组合实现转子结构的磁性能的大幅提升，解决了行业转子磁性能受结构限制的技术问题，提升了电机功率密度。因此，通过本实施例提供的技术方案，能够解决现有技术中的转子结构的磁性能不能得到有效提升的技术问题。

具体的，本实施例中的磁极连通铁芯30的轴向长度大于轴向通孔11的轴向长度，以使磁极连通铁芯30凸出于轴向通孔11设置。采用这样的结构设置，能够便于保证切向磁场转子部10和轴向磁场转子部20之间具有稳定的间距，也便于磁极连通铁芯30将切向磁场转子部10和轴向磁场转子部20进行连接。

具体的，本实施例中的转子结构包括两个切向磁场转子部10和一个轴向磁场转子部20，一个轴向磁场转子部20位于两个切向磁场转子部10之间，两个切向磁场转子部10均与中间的轴向磁场转子部20间隔设置。两个切向磁场转子部10分别通过各自的磁极连通铁芯30与轴向磁场转子部20进行连接。

在本实施例中，轴向通孔11为多个，轴向通孔11的个数与切向磁场转子部10的极对数相同。采用这样的结构设置，可以在各个轴向通孔11内均插设有磁极连通铁芯30，这样能够便于充分将切向磁场转子部10的不同极对处的磁场与轴向磁场转子部20进行连接，以使径向圆周切向的磁场和轴向的磁场充分混合，以使转子结构的磁性能得到有效的提升。

具体的，多个轴向通孔11呈环形间隔布置，以使多个轴向通孔11的布置方向与圆周切向的磁场的方向相近。采用这样的结构设置，能够便于使插设在轴向通孔11内的磁极连通铁芯30也呈环状结构，以便于更好地使径向圆周切向的磁场和轴向的磁场充分混合，以更好地使转子结构的磁性能得到有效的提升。

在本实施例中，切向磁场转子部10包括磁钢12，磁钢12为多个，相邻两个磁钢12之间呈预设角度设置，磁钢12的个数为切向磁场转子部10的极对数的两倍。采用这样的结构设置，既能够便于形成圆周切向的磁场，也能够便于使得径向圆周切向的磁场和轴向的磁场进行充分的混合。

具体的，本实施例中的每个轴向通孔11的两侧均分别设置有一个磁钢12，每个轴向通孔11的两侧的两个磁钢12的极性均与连接的轴向磁场转子部20的极性相同。采用这样的结构设置，能够便于更好地使得相同的磁极进行相连，以便于更好地使径向圆周切向的磁场和轴向的磁场进行充分的混合。

在本实施例中，轴向通孔11为多个，磁极连通铁芯30为多个，多个磁极连通铁芯30与多个轴向通孔11一一对应的设置，各个磁极连通铁芯30插设在相应的轴向通孔11内。采用这样的结构设置，能够便于通过多个磁极连通铁芯30将圆周切向的磁场和轴向的磁场进行连接，以有效提升转子结构的磁性能。

具体的，本实施例中的切向磁场转子部10包括磁钢12和转子铁芯13，磁钢12设置在转子铁芯13上，转子铁芯13由多个硅钢片沿切向磁场转子部10的轴向方向叠压制成。采用上述结构，结构简单，制作方便，能够便于磁场转子部的生产。

在本实施例中，磁极连通铁芯30由多个硅钢片沿切向磁场转子部10的切向、或径向、或轴向叠压制成。采用这样的结构设置，结构简单，便于生产制造。具体的，当磁极连通铁芯30为轴向叠压制成时，即与切向转子部的转子铁芯13的叠压方向相同时，可以使同磁极部铁芯突出高度大于非同极磁极部。优选的，本实施例中的磁极连通铁芯30由多个硅钢片沿切向磁场转子部10的切向、或径向叠压制成，这样能够形成的磁极连通铁芯30的磁路导磁性能最优。

具体的，本实施例中的切向磁场转子部10由一个转子铁芯13与2P片磁钢12构成，切向磁场转子部10分布于轴向磁环部的轴向两侧并留有一定隔磁间距，切向磁场转子部10的转子铁芯13间隔的开设有P个轴向通孔11(P为切向转子部的极对数)，轴向通孔11两侧的磁钢12对应处的磁极与相邻的轴向磁场转子部20的磁极极的性相同，轴向磁场转子部20(又称为轴向磁环部)两侧的轴向通孔11对应的磁极极性相反。

在本实施例招中，切向磁场转子部10具有P个与轴向通孔11相匹配的磁极连通铁芯30，磁极连通铁芯30内嵌于轴向通孔11内并与轴向磁环部的磁极面相接触，以实现轴向通孔11两侧的磁极与相邻轴向磁环部的磁极相互连通。切向磁场转子部10的转子铁芯13在空间上沿轴向方向叠压的磁钢12形成，轴向通孔11内的磁极连通铁芯30上可沿切向或径向叠压或轴向叠压，其中切向或径向叠压其导磁性能最优。

沿转子结构的空间结构看，切向磁场转子部10的磁场为径向圆周切向，轴向磁环部的磁场为轴向，转子结构整体的磁场由切向磁场和轴向磁场混合而成，经切向磁场的铁芯导磁形成一个磁极，N极由2个及以上的磁钢12形成切向磁场并联经磁极连通铁芯30形成合并后N极，轴向磁场转子部20的N极磁场经磁极连通铁芯30与切向转子部合并后的N极磁场再次合并，S极磁场与N极磁场形成相同，实现不同空间方向磁场间耦合，形成混合磁场转子。

具体的，本实施例中的切向磁场转子部10和轴向磁场转子部20不限于图示及描述数量，可以为其他数量的多个组合而成，N极、S极为示例，不限定于图示。

在本实施例中，切向磁场转子部10与轴向磁场转子磁极相连不限于图示方案结构及描述方式，也可以为其他衍生及关联结构及方式，磁极连通铁芯30可以是径向叠压、切向叠压或轴向叠压，形状尺寸可基于本发明衍生的同样满足本专利保护范围。

本发明的具体实施方式如下：第一步：利用冲压模具将硅钢片叠压成转子铁芯13、磁极连通铁芯30；第二步：利用压铸模将磁粉压铸成磁瓦及磁环；第三步：磁瓦采用平行充磁，磁环沿轴向平行充磁；第四步：将磁瓦内嵌于切向转子铁芯13槽内，形成切向磁场转子部10；第五步：将磁极连通铁芯30嵌入至切向磁场转子部10对应通孔内使得切向部与轴向磁场转子部20的磁极连通；第六步：将合成后的转子放入至注塑模具内，通过尼龙或PBT等包塑料注塑为一体制成转子。

本发明的实施例二提供了一种电机，该实施例中的电机包括转子结构，转子结构为上述实施例提供的转子结构。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明的实施例提供的转子结构形成了混合式的磁场，突破了空间限制，大幅提升了转子的磁性能；解决了混合型磁场漏磁问题。本发明提供的转子结构能够充分利用转子内部空间结构，通过采用不同方向混合式磁场组合技术实现转子磁性能大幅提升，解决了行业转子磁性能受结构限制的瓶颈技术问题，提升电机功率密度。

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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

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。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

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 (9)

1.一种转子结构，其特征在于，包括：

切向磁场转子部(10)，所述切向磁场转子部(10)为多个，多个所述切向磁场转子部(10)沿所述切向磁场转子部(10)的轴向延伸方向间隔设置，各个所述切向磁场转子部(10)上均设置有轴向通孔(11)；

轴向磁场转子部(20)，相邻两个所述切向磁场转子部(10)之间设置有所述轴向磁场转子部(20)，相邻两个所述切向磁场转子部(10)均与所述轴向磁场转子部(20)间隔设置；

磁极连通铁芯(30)，插设在所述轴向通孔(11)内，所述磁极连通铁芯(30)的端部与所述轴向磁场转子部(20)连接；

所述磁极连通铁芯(30)的轴向长度大于所述轴向通孔(11)的轴向长度，以使所述磁极连通铁芯(30)凸出于所述轴向通孔(11)设置。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述轴向通孔(11)为多个，所述轴向通孔(11)的个数与所述切向磁场转子部(10)的极对数相同。

3.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，多个所述轴向通孔(11)呈环形间隔布置。

4.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述切向磁场转子部(10)包括磁钢(12)，所述磁钢(12)为多个，相邻两个所述磁钢(12)之间呈预设角度设置，所述磁钢(12)的个数为所述切向磁场转子部(10)的极对数的两倍。

5.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，每个所述轴向通孔(11)的两侧均分别设置有一个所述磁钢(12)，每个所述轴向通孔(11)的两侧的两个所述磁钢(12)的极性与连接的所述轴向磁场转子部(20)的极性相同。

6.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述轴向通孔(11)为多个，所述磁极连通铁芯(30)为多个，多个所述磁极连通铁芯(30)与多个所述轴向通孔(11)一一对应的设置，各个所述磁极连通铁芯(30)插设在相应的所述轴向通孔(11)内。

7.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述切向磁场转子部(10)包括磁钢(12)和转子铁芯(13)，所述磁钢(12)设置在所述转子铁芯(13)上，所述转子铁芯(13)由多个硅钢片沿所述切向磁场转子部(10)的轴向方向叠压制成。

8.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述磁极连通铁芯(30)由多个硅钢片沿所述切向磁场转子部(10)的切向、或径向、或轴向叠压制成。

9.一种电机，其特征在于，所述电机包括转子结构，所述转子结构为权利要求1至8中任一项所述的转子结构。

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