CN114006488A - 一种转子结构及超低振动噪声永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转子结构及超低振动噪声永磁电机，该转子结构包括转轴、两个端板、多个压板和多个磁钢，两个端板沿转轴的轴向间隔且固定连接于转轴，多个压板沿转轴的圆周方向依次固定连接于转轴，相邻的两个压板与转轴之间形成容纳腔，多个磁钢均位于两个端板之间，多个磁钢一一对应地固定设置于多个容纳腔内；磁钢具有相对设置的第一面和第二面，第一面和第二面均为圆弧形，第一面所在的圆与第二面所在的圆偏心设置；磁钢包括多个磁钢块，多个磁钢块阵列分布，沿转轴的圆周方向设置有m行，沿转轴的轴向设置有n列，m和n均为大于1的整数。该转子结构能模拟理想磁场，通过优化正弦电磁激振力降低电磁径向分量，以降低振动和噪声。

Description

一种转子结构及超低振动噪声永磁电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种转子结构及超低振动噪声永磁电机。

背景技术

电机的低振动噪声是指电机处于特殊工作环境时，既不对外辐射低频磁场，又能抵抗低磁等外部磁场干扰的能力。超低振动噪声电机对机械振动的要求较高。

目前，低振动噪声电机一般多为异步电机，通过磁极优化、斜槽、合理的槽配合等手段来优化电磁谐波来削弱电磁激振力和机械振动。而对于永磁同步电机，定子与转子之间存在较强的电磁吸引力，电磁吸引力的切向分量产生电磁转矩，径向分量会引起定子变形，当电机转子旋转时，会引起电机强烈的机械振动。而且现有技术中的永磁电机，用多个一整块的磁钢间隔设置在转轴的圆周上，永磁电机中理想的磁场是正弦波形式，完美的正弦磁场可以降低电磁振动和转矩波动。但由于现阶段的充磁技术仅能实现平行充磁，无法真正实现径向充磁，从而用多个一整块的磁钢间隔设置在转轴的圆周上时，一个磁钢的充磁方向只有一个方向，很难模拟出理想的磁场，也就很难降低机械振动。因此，目前还没有比较理想的超低振动噪声永磁电机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转子结构及超低振动噪声永磁电机，以解决目前还没有比较理想的超低振动噪声永磁电机的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种转子结构，包括：

转轴；

两个端板，两个所述端板沿所述转轴的轴向间隔且固定连接于所述转轴；

多个压板，多个所述压板沿所述转轴的圆周方向依次固定连接于所述转轴，相邻的两个所述压板与所述转轴之间形成容纳腔；

多个磁钢，多个所述磁钢均位于两个所述端板之间，多个所述磁钢一一对应地固定设置于多个所述容纳腔内；

所述磁钢具有相对设置的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面均为圆弧形，所述第一面所在的圆与所述第二面所在的圆偏心设置，所述第一面贴合于所述转轴；

所述磁钢包括多个磁钢块，多个所述磁钢块阵列分布，沿所述转轴的圆周方向设置有m行，沿所述转轴的轴向设置有n列，m和n均为大于1的整数。

作为上述转子结构的一种优选方案，还包括护套，所述护套套设于多个所述压板。

作为上述转子结构的一种优选方案，所述护套由碳纤维材料制成。

作为上述转子结构的一种优选方案，所述磁钢的所述第二面与位于所述磁钢两侧的两个所述压板贴合。

作为上述转子结构的一种优选方案，所述转轴设置有多个凹槽，多个所述凹槽沿所述转轴的圆周方向间隔设置，多个所述压板一一对应地插接于多个所述凹槽。

作为上述转子结构的一种优选方案，所述凹槽的底壁设置有螺纹孔，锁紧件穿设于所述压板并与所述螺纹孔螺接。

作为上述转子结构的一种优选方案，多个所述压板的外壁均位于同一圆周上，且任意相邻的两个所述压板的外壁相接，所述圆周与所述转轴同心设置。

作为上述转子结构的一种优选方案，所述端板与所述压板均由非导磁材料制成。

作为上述转子结构的一种优选方案，所述磁钢由永磁材料制成。

一种超低振动噪声永磁电机，包括上述的转子结构。

本发明的有益效果：

本发明提供一种转子结构及超低振动噪声永磁电机，该转子结构中，两个端板用于对多个磁钢沿转轴的轴向进行限位，多个压板用于对多个磁钢沿转轴的径向进行限位，端板和压板共同将磁钢固定在容纳腔内。由于磁场的强弱和磁钢的厚度是正比关系，即磁钢越厚，磁场越强；磁钢越薄，磁场越弱，而且现阶段充磁技术仅能实现平行充磁，则将磁钢的第一面和第二面均设置为圆弧形，第一面所在的圆与第二面所在的圆偏心设置，且磁钢包括多个磁钢块，多个磁钢块阵列分布，其中沿转轴的圆周方向设置有m行，能够在每个磁钢块平行充磁的情况下，模拟整个磁钢进行径向充磁，从而能最大程度的模拟理想磁场，降低电磁振动和转矩波动。而且多个磁钢块还沿转轴的轴向设置有n列，能够减少涡流损耗和高频谐波。该转子结构能模拟理想磁场，通过优化正弦电磁激振力降低电磁径向分量，以降低振动和噪声。

附图说明

图1是本发明具体实施例提供的转子结构沿第一视角的结构示意图；

图2是本发明具体实施例提供的转子结构沿第二视角的结构示意图；

图3是本发明具体实施例提供的转子结构中磁钢充磁示意图；

图4是本发明具体实施例提供的转子结构中压板的结构示意图；

图5是本发明具体实施例提供的转子结构中转轴沿第一视角的结构示意图；

图6是本发明具体实施例提供的转子结构中转轴沿第二视角的结构示意图。

图中：

1、转轴；11、凹槽；

2、端板；

3、压板；31、连接部；32、抵接部；

4、磁钢。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种转子结构及超低振动噪声永磁电机，该转子结构能模拟理想磁场，通过优化正弦电磁激振力降低电磁径向分量，以降低振动和噪声。

如图1-3所示，该转子结构包括转轴1、两个端板2、多个压板3和多个磁钢4，两个端板2沿转轴1的轴向间隔且固定连接于转轴1，多个压板3沿转轴1的圆周方向依次固定连接于转轴1，相邻的两个压板3与转轴1之间形成容纳腔，多个磁钢4均位于两个端板2之间，多个磁钢4一一对应地固定设置于多个容纳腔内；磁钢4具有相对设置的第一面和第二面，第一面和第二面均为圆弧形，第一面所在的圆与第二面所在的圆偏心设置，第一面贴合于转轴；磁钢4包括多个磁钢块，多个磁钢块阵列分布，沿转轴1的圆周方向设置有m行，沿转轴1的轴向设置有n列，m和n均为大于1的整数。该转子结构中，两个端板2用于对多个磁钢4沿转轴1的轴向进行限位，多个压板3用于对多个磁钢4沿转轴1的径向进行限位，端板2和压板3共同将磁钢4固定在容纳腔内。由于磁场的强弱和磁钢4的厚度是正比关系，即磁钢4越厚，磁场越强；磁钢4越薄，磁场越弱，而且现阶段充磁技术仅能实现平行充磁，则如图3所示，将磁钢4的第一面和第二面均设置为圆弧形，第一面所在的圆与第二面所在的圆偏心设置，且磁钢4包括多个磁钢块，多个磁钢块阵列分布，其中沿转轴1的圆周方向设置有m行，图3中箭头方向为充磁方向，能够在每个磁钢块平行充磁的情况下，模拟磁钢4进行径向充磁，从而能最大程度的模拟理想磁场，降低电磁振动和转矩波动。而且多个磁钢块还沿转轴1的轴向设置有n列，能够减少涡流损耗和高频谐波。该转子结构能模拟理想磁场，通过优化正弦电磁激振力降低电磁径向分量，以降低振动和噪声。本实施例中，m＝6，n＝10。

可选地，如图4所示，压板3包括连接部31和两个抵接部32，两个抵接部32分别固定设置在连接部31的两侧，连接部31与转轴1固定连接，抵接部32将磁钢4限位在抵接部32与转轴1之间。

可选地，如图5和图6所示，转轴1设置有多个凹槽11，多个凹槽11沿转轴1的圆周方向间隔设置，多个压板3一一对应地插接于多个凹槽11。压板3的连接部31插接于凹槽11，能使压板3与转轴1连接更加牢固，防止压板3沿转轴1的圆周方向移动。可选地，凹槽11的数量、压板3的数量与电机的极数相同。

可选地，凹槽11的底壁设置有螺纹孔，锁紧件穿设于压板3并与螺纹孔螺接。本实施例中，锁紧件为螺栓。

可选地，多个压板3的外壁均位于同一圆周上，且任意相邻的两个压板3的外壁相接，圆周与转轴1同心设置。本实施例中的磁钢4包括多个磁钢块，多个磁钢块还沿转轴1的圆周方向设置有m行，沿转轴1的轴向设置有n列，则设置多个压板3的外壁均位于同一圆周上且任意相邻的两个压板3的外壁相接，能使分别位于磁钢4两侧的两个压板3的抵接部32将该磁钢4的所有磁钢块覆盖，能对所有磁钢块进行限位。

可选地，磁钢4的第二面与位于磁钢4两侧的两个压板3贴合。压板3的抵接部32的内壁为弧形，压板3的抵接部32的内壁与磁钢4的第二面贴合，且磁钢4的第一面与转轴1贴合，能保证所有磁钢块在容纳腔内无法活动。

可选地，该转子结构还包括护套，护套套设于多个压板3。护套能帮助磁钢4克服因转子高速旋转而产生的离心力。

可选地，护套由碳纤维材料制成。碳纤维材料的护套可以直接缠绕在压板3的外周，也可以支撑套筒状，套在压板3的外周。

可选地，端板2与压板3均由非导磁材料制成，例如铝合金和不锈钢。端板2与压板3还能用于隔磁。

可选地，磁钢4由永磁材料制成。

本发明还提供一种超低振动噪声永磁电机，该超低振动噪声永磁电机包括上述的转子结构。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转子结构，其特征在于，包括：

转轴(1)；

两个端板(2)，两个所述端板(2)沿所述转轴(1)的轴向间隔且固定连接于所述转轴(1)；

多个压板(3)，多个所述压板(3)沿所述转轴(1)的圆周方向依次固定连接于所述转轴(1)，相邻的两个所述压板(3)与所述转轴(1)之间形成容纳腔；

多个磁钢(4)，多个所述磁钢(4)均位于两个所述端板(2)之间，多个所述磁钢(4)一一对应地固定设置于多个所述容纳腔内；

所述磁钢(4)具有相对设置的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面均为圆弧形，所述第一面所在的圆与所述第二面所在的圆偏心设置，所述第一面贴合于所述转轴(1)；

所述磁钢(4)包括多个磁钢块，多个所述磁钢块阵列分布，沿所述转轴(1)的圆周方向设置有m行，沿所述转轴(1)的轴向设置有n列，m和n均为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，还包括护套，所述护套套设于多个所述压板(3)。

3.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述护套由碳纤维材料制成。

4.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述磁钢(4)的所述第二面与位于所述磁钢(4)两侧的两个所述压板(3)贴合。

5.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述转轴(1)设置有多个凹槽(11)，多个所述凹槽(11)沿所述转轴(1)的圆周方向间隔设置，多个所述压板(3)一一对应地插接于多个所述凹槽(11)。

6.根据权利要求5所述的转子结构，其特征在于，所述凹槽(11)的底壁设置有螺纹孔，锁紧件穿设于所述压板(3)并与所述螺纹孔螺接。

7.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，多个所述压板(3)的外壁均位于同一圆周上，且任意相邻的两个所述压板(3)的外壁相接，所述圆周与所述转轴(1)同心设置。

8.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述端板(2)与所述压板(3)均由非导磁材料制成。

9.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述磁钢(4)由永磁材料制成。

10.一种超低振动噪声永磁电机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的转子结构。

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