CN116317253A - 切向式转子结构和风扇电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种切向式转子结构和风扇电机。切向式转子结构，与定子绕组配合，包括转子铁芯，转子铁芯上设置有多个沿径向方向延伸的安装槽，且多个安装槽沿周向方向均匀布置；多个磁体组，磁体组与安装槽的数量相同，且一一对应；磁体组设置在安装槽中；磁体组包括两个磁性相反的铁氧体磁体。如此能够通过调整转子结构的安装方式和使用替换材料，从而在保障电极性能的同时，大幅减小转子结构的成本，从而获得更好的经济效益。

Description

切向式转子结构和风扇电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种切向式转子结构和风扇电机。

背景技术

随着经济的发展，能源节约已经成为必然和社会共识。各种电器越来越朝向节省能源、使用方便、节约空间、安全高效、一机多能等特点的方向发展。总成风扇作为人们生活电器当中重要的一员也不例外。

常用的总成风扇的转子结构采用表贴式、内置式等，一般采用的是钕铁硼材料，由于金属材料中的钕铁硼材料的价格较高，如此造成了转子结构的价格高昂，影响了整个总成风扇的成本升高，使得转子结构的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种切向式转子结构和风扇电机，其能够通过调整转子结构的安装方式和使用替换材料，从而在保障电极性能的同时，大幅减小转子结构的成本，从而获得更好的经济效益。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种切向式转子结构，与定子绕组配合，包括:

转子铁芯，所述转子铁芯上设置有多个沿径向方向延伸的安装槽，且多个安装槽沿周向方向均匀布置；

多个磁体组，所述磁体组与所述安装槽的数量相同，且一一对应；所述磁体组设置在所述安装槽中；

所述磁体组包括两个磁性相反的铁氧体磁体。

本方案的切向式转子结构的磁体组与径向延伸布置的安装槽配合，即实现了转子的磁体组沿径向布置，而相应的磁感线方向为切向，如此形成了切向式转子。另外，本方案的磁体组采用的是两个铁氧体磁体。相同体积的铁氧体材料价格约为钕铁硼材料的十分之一。相对于现有的径向式转子的磁路方式，其表贴式转子，每磁钢作为一极，而本方案的切向式转子结构是相邻两个磁体作为一极，使铁氧体材料两个磁极作为磁势源来达到钕铁硼磁钢相同的磁性能，且材料成本显著降低。进一步的，本方案的安装槽为径向延伸，相较于径向式转子的磁槽为周向布置的方式，切向式转子结构的安装槽能够容纳体积更大的磁体，从而能够确保转子结构具有更好的磁性。综上，这样的切向式转子结构具有结构简单，操作方便，且在同样的磁性能情况具有更低的成本。

在可选的实施方式中，沿所述转子铁芯的周向方向，相邻的所述磁体组中，相互靠近的一侧的磁体的磁性相同。

在可选的实施方式中，所述转子铁芯上设置有多个轴向贯穿的第一转子槽，所述第一转子槽与所述安装槽的数量相同；

所述第一转子槽位于所述转子铁芯上相邻的所述安装槽之间。

在可选的实施方式中，多个第一转子槽沿所述转子铁芯的周向方向均匀布置。

在可选的实施方式中，多个所述第一转子槽距离所述转子铁芯中心的径向距离均相同。

在可选的实施方式中，沿所述转子铁芯的轴线方向，所述安装槽贯穿所述转子铁芯，且所述安装槽在所述转子铁芯的周侧外壁形成敞开口。

在可选的实施方式中，沿所述转子铁芯的周向方向，所述安装槽的两侧壁各设置有延伸部；

在同一所述安装槽中，两个所述延伸部朝向相互靠近的方向延伸。

在可选的实施方式中，所述延伸部与所述安装槽侧壁的连接处还设置有过渡凹槽；沿所述转子铁芯的轴线方向，所述过渡凹槽贯穿所述转子铁芯；

在同一所述安装槽中，所述过渡凹槽向远离所述磁体组的方向延伸。

在可选的实施方式中，沿所述转子铁芯径向外壁到所述转子铁芯中心的方向，所述安装槽包括依次连接的配合段和延伸段，且所述延伸段远离所述转子铁芯中心一端的宽度大于所述延伸段靠近所述转子铁芯中心一端的宽度；

所述磁体组设置在所述配合段。

第二方面，本发明提供一种风扇电机，包括定子绕组和前述实施方式中任一项所述的切向式转子结构；

所述切向式转子结构设置在所述定子绕组的中心。

这样的风扇电机包括上述的切向式转子结构，因此具有风扇电机的全部有益效益。进一步的，风扇电机具有重量轻、磁性效果好，以及成本低，性价比出众的优点。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本方案的切向式转子结构包括转子铁芯和多个磁体组。磁体组设置在径向延伸的安装槽中，磁体组包括两个磁性相反的铁氧体磁体。相对于现有的径向式转子的磁路方式，其表贴式转子，每磁钢作为一极，而本方案的切向式转子结构是相邻两个磁体作为一极，使铁氧体材料两个磁极作为磁势源来达到钕铁硼磁钢相同的磁性能，相同体积的铁氧体材料价格约为钕铁硼材料的十分之一，如此能够显著降低转子的成本。相较于径向式转子，本方案的安装槽径向延伸，如此能够更好容纳两个磁体作为一极的磁体组。综上，本方案铁氧体材料两个磁极作为磁势源来达到一个钕铁硼材料磁极相同的磁性能，因此能够显著降低转子的成本，获得出众的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的切向式转子结构的结构示意图；

图2为本发明实施例的切向式转子结构的另一视角结构示意图；

图3为本发明实施例的切向式转子结构的又一视角结构示意图；

图4为本发明实施例的切向式转子结构的局部示意图。

图标：10-切向式转子结构；100-转子铁芯；101-轴孔；110-安装槽；111-敞开口；121-配合段；122-延伸段；200-磁体组；210-铁氧体磁体；310-第一转子槽；320-第二转子槽；410-延伸部；420-过渡凹槽；20-定子绕组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

随着经济的发展，社会的进步，能源节约已经成为必然和社会共识。各种电器越来越朝向节省能源、使用方便、节约空间、安全高效、一机多能等特点的方向发展。总成风扇作为人们生活电器当中重要的一员也不例外。而电机则是总成风扇重要的部件。

与普通电机相比，永磁电机制成后不需外界能量即可维持其磁场，而普通电机需要电流通入才有磁场。永磁电动机转子上安装有永磁体磁极，而普通电机转子上安装励磁线圈。

永磁电动机的形式有：(1)矩形脉冲波电流，永磁无刷直流电动机PMBDC具有矩形脉冲波电流。(2)正弦波电流，永磁磁阻同步电机PSM具有正弦波电流。(3)混合式永磁电机。其一般选用永磁材料，如稀土钐-钴：能量密度最大。(2)钕铁硼：资源广泛，加工性好。

常用的永磁电动机的转子结构采用表贴式、内置式等，一般采用的是钕铁硼材料。

钕铁硼的优点在于：

1)价格较高。

2)剩磁、矫顽力、最大磁能积最高。

3)制作加工工艺适中。

钕铁硼的缺点在于：

1)居里温度较低、温度系数较高(磁性能稳定性较差)。

2)高温下易退磁、容易腐蚀。

因此，采用钕铁硼材料作为转子磁路的转子结构具有成本高、体积小的特点。最近优于由于金属材料上涨，相应的钕铁硼材料也大幅度上涨。

为改善上述技术问题，在下面的实施例中提供一种切向式转子结构和风扇电机。

请参考图1，本实施例提供了一种切向式转子结构10，与定子绕组20配合，包括：

转子铁芯100，转子铁芯100上设置有多个沿径向方向延伸的安装槽110，且多个安装槽110沿周向方向均匀布置；

多个磁体组200，磁体组200与安装槽110的数量相同，且一一对应；磁体组200设置在安装槽110中；

磁体组200包括两个磁性相反的铁氧体磁体210。

本方案的切向式转子结构10的磁体组200与径向延伸布置的安装槽110配合，即实现了转子的磁体组200沿径向布置，而相应的磁感线方向为切向，如此形成了切向式转子。另外，本方案的磁体组200采用的是两个铁氧体磁体210。相同体积的铁氧体材料价格约为钕铁硼材料的十分之一。相对于现有的径向式转子的磁路方式，其表贴式转子，每磁钢作为一极，而本方案的切向式转子结构10是相邻两个磁体作为一极，使铁氧体材料两个磁极作为磁势源来达到钕铁硼磁钢相同的磁性能，且材料成本显著降低。

同时铁氧体具有价格低廉，制造工艺简单，矫顽力较大，抗去磁能力较强，以及密度小、质量轻的优点。

进一步的，本方案的安装槽110为径向延伸，相较于径向式转子的磁槽为周向布置的方式，切向式转子结构10的安装槽110能够容纳体积更大的磁体，从而能够确保转子结构具有更好的磁性。综上，这样的切向式转子结构10具有结构简单，操作方便，且在同样的磁性能情况具有更低的成本。

请继续参阅图1至图4，以了解更多本方案的切向式转子结构10的更多结构细节。

从图1中可以看出，切向式转子结构10能够设置在定子绕组20的中心。定子绕组20包括定子铁芯和设置在定子铁芯上的绕组。

转子铁芯100的中央设置有与电机轴配合的轴孔101，该轴孔101沿轴线方向贯穿转子铁芯100。在本实施例中，定子绕组20和转子铁芯100均为圆形柱形结构。

进一步的，每个安装槽110距离转子铁芯100的圆心的距离都是相同的。本实施例中切向式转子结构10具有8个转子铁芯100，8个磁体组200，16个铁氧体磁体210。

从图1至图3还可以看出，在本发明的本实施例中，沿转子铁芯100的周向方向，相邻的磁体组200中，相互靠近的一侧的磁体的磁性相同。这样的布置方式能够使得相邻的磁体组200能够产生的磁感能够避免相互干扰，从而确保切向式转子结构10的整体具有更好的磁性能。

从图中还可以看出，在本发明的本实施例中，转子铁芯100上设置有多个轴向贯穿的第一转子槽310，第一转子槽310与安装槽110的数量相同；第一转子槽310位于转子铁芯100上相邻的安装槽110之间。

多个第一转子槽310能够显著降低转子铁芯100的重量，从而使得切向式转子结构10整体获得更加灵活的运动特性，还能够降低转子铁芯100的成本。另外，转子铁芯100还能够作为导电条的安装部位。

具体的，本实施例的第一转子槽310为圆柱形通槽。

进一步的，在本发明的本实施例中，多个第一转子槽310沿转子铁芯100的周向方向均匀布置。可选的，多个第一转子槽310距离转子铁芯100中心的径向距离均相同。

关于第一转子槽310的具体结构，本领域技术人员应当能够根据实际需求进行合理的选择和设计，这里不作具体限制，示例地，第一转子槽310可采用方形、圆形或梯形等以适用于不同的实际情况，这里仅仅是个示例，具体不做限定。

从图中可以看出，转子铁芯100上设置有多个轴向贯穿的第二转子槽320。在本实施例中，第二转子槽320的数量为安装槽110数量的一半。该第二转子槽320设置在相邻的两个安装槽110之间；沿转子铁芯100的周向方向，相邻的第二转子槽320之间具有两个安装槽110。

具体的，第二转子槽320包括沿两个转子铁芯100的周向方向对称布置的槽孔。其中一个槽孔的侧壁与安装槽110的内壁连通，另一个槽孔与该安装槽110相邻的另一安装槽110的内壁连通。第二转子槽320能够显著降低转子铁芯100的重量，从而使得切向式转子结构10整体获得更加灵活的运动特性，还能够降低转子铁芯100的成本。本实施例的第一转子槽310为半圆形通槽。

请参阅图1至图4，从图中可以看出，在本发明的本实施例中，沿转子铁芯100的轴线方向，安装槽110贯穿转子铁芯100，且安装槽110在转子铁芯100的周侧外壁形成敞开口111。这样的敞开口111设置能够便于磁体组200的安装，另一方面还能够减小切向式转子结构10的体积和重量，从而获得更好的灵活性和可靠性。

请参阅图4，从图中可以看出，在本发明的本实施例中，沿转子铁芯100的周向方向，安装槽110的两侧壁各设置有延伸部410；在同一安装槽110中，两个延伸部410朝向相互靠近的方向延伸。

延伸部410能够在转子铁芯100的径向方向对磁体组200保持限位，从而确保磁体组200能够稳定地设置在转子铁芯100中。

从图4还可以看出，在本发明的本实施例中，延伸部410与安装槽110的侧壁的连接处还设置有过渡凹槽420；沿转子铁芯100的轴线方向，过渡凹槽420贯穿转子铁芯100；在同一安装槽110中，过渡凹槽420向远离磁体组200的方向延伸。

这里的过道凹槽能够避免延伸部410与安装槽110边缘处的应力集中导致的结构受力不均匀的问题，从而能够保障延伸部410的稳定性。

从图1和图3中可以看出，沿转子铁芯100径向外壁到转子铁芯100中心的方向，安装槽110包括依次连接的配合段121和延伸段122，且延伸段122远离转子铁芯100中心一端的宽度大于延伸段122靠近转子铁芯100中心一端的宽度；磁体组200设置在配合段121。具体的，配合段121的截面形状为矩形，延伸段122的截面形状为梯形。

相较于实心状的转子铁芯100结构，这样的布置方式能够减小转子铁芯100中部的重量，从而使得切向式转子结构10的重量进一步减轻，从而获得更好的运行的灵活性、可靠性。

使用时，因为径向式转子是磁极由一块磁体产生磁场，切向式转子结构10是磁极由两块相邻磁体产生磁场。在同样的体积情况下，铁氧体相比钕铁硼在磁性能上略有不足的。采用切向式磁路结构的同时每一极有两块磁体产生磁场，如此切向式结构是能实现铁氧体代替钕铁硼，实现电机性能。

第二方面，本发明提供一种风扇电机，包括定子绕组20和前述实施方式中任一项的切向式转子结构10；

切向式转子结构10设置在定子绕组20的中心。

这样的风扇电机包括上述的切向式转子结构10，因此具有风扇电机的全部有益效益。进一步的，风扇电机具有重量轻、磁性效果好，以及成本低，性价比出众的优点。

综上，本发明实施例提供了一种切向式转子结构10和风扇电机，至少具有以下优点：

本方案的切向式转子结构10包括转子铁芯100和多个磁体组200。磁体组200设置在径向延伸的安装槽110中，磁体组200包括两个磁性相反的铁氧体磁体210。相对于现有的径向式转子的磁路方式，其表贴式转子，每磁钢作为一极，而本方案的切向式转子结构10是相邻两个磁体作为一极，使铁氧体材料两个磁极作为磁势源来达到钕铁硼磁钢相同的磁性能，相同体积的铁氧体材料价格约为钕铁硼材料的十分之一，如此能够显著降低转子的成本。相较于径向式转子，本方案的安装槽110径向延伸，如此能够更好容纳两个磁体作为一极的磁体组200。综上，本方案铁氧体材料两个磁极作为磁势源来达到一个钕铁硼材料磁极相同的磁性能，因此能够显著降低转子的成本，获得出众的经济效益。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种切向式转子结构，与定子绕组配合，其特征在于，包括：

转子铁芯(100)，所述转子铁芯(100)上设置有多个沿径向方向延伸的安装槽(110)，且多个安装槽(110)沿周向方向均匀布置；

多个磁体组(200)，所述磁体组(200)与所述安装槽(110)的数量相同，且一一对应；所述磁体组(200)设置在所述安装槽(110)中；

所述磁体组(200)包括两个磁性相反的铁氧体磁体(210)。

2.根据权利要求1所述的切向式转子结构，其特征在于：

沿所述转子铁芯(100)的周向方向，相邻的所述磁体组(200)中，相互靠近的一侧的磁体的磁性相同。

3.根据权利要求1所述的切向式转子结构，其特征在于：

所述转子铁芯(100)上设置有多个轴向贯穿的第一转子槽(310)，所述第一转子槽(310)与所述安装槽(110)的数量相同；

所述第一转子槽(310)位于所述转子铁芯(100)上相邻的所述安装槽(110)之间。

4.根据权利要求3所述的切向式转子结构，其特征在于：

多个第一转子槽(310)沿所述转子铁芯(100)的周向方向均匀布置。

5.根据权利要求4所述的切向式转子结构，其特征在于：

多个所述第一转子槽(310)距离所述转子铁芯(100)中心的径向距离均相同。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的切向式转子结构，其特征在于：

沿所述转子铁芯(100)的轴线方向，所述安装槽(110)贯穿所述转子铁芯(100)，且所述安装槽(110)在所述转子铁芯(100)的周侧外壁形成敞开口(111)。

7.根据权利要求6所述的切向式转子结构，其特征在于：

沿所述转子铁芯(100)的周向方向，所述安装槽(110)的两侧壁各设置有延伸部(410)；

在同一所述安装槽(110)中，两个所述延伸部(410)朝向相互靠近的方向延伸。

8.根据权利要求7所述的切向式转子结构，其特征在于：

所述延伸部(410)与所述安装槽(110)的侧壁的连接处还设置有过渡凹槽(420)；沿所述转子铁芯(100)的轴线方向，所述过渡凹槽(420)贯穿所述转子铁芯(100)；

在同一所述安装槽(110)中，所述过渡凹槽(420)向远离所述磁体组(200)的方向延伸。

9.根据权利要求6所述的切向式转子结构，其特征在于：

沿所述转子铁芯(100)径向外壁到所述转子铁芯(100)中心的方向，所述安装槽(110)包括依次连接的配合段(121)和延伸段(122)，且所述延伸段(122)远离所述转子铁芯(100)中心一端的宽度大于所述延伸段(122)靠近所述转子铁芯(100)中心一端的宽度；

所述磁体组(200)设置在所述配合段(121)。

10.一种风扇电机，其特征在于：

包括定子绕组(20)和权利要求1-9中任一项所述的切向式转子结构；

所述切向式转子结构设置在所述定子绕组(20)的中心。

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