CN117691779A - 一种转子冲片结构、电机及工业设备 - Google Patents

Abstract

一种转子冲片结构、电机及工业设备，属于电机技术领域，转子冲片结构，包括冲片本体，冲片本体上设置有横向磁障及纵向磁障；冲片本体包括第一本体与第二本体；第一本体上的全部横向磁障的宽度之和与第一本体前端宽度的比值范围为0.3~0.5；第二本体上的全部横向磁障的宽度之和与第二本体前端宽度的比值范围也为0.3~0.5。电机，包括所述的转子冲片结构。工业设备，包括所述的电机。本申请通过调整转子冲片上的横向磁障及纵向磁障，解决了电机转矩脉动较大的问题。

Description

一种转子冲片结构、电机及工业设备

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种转子冲片结构、电机及工业设备。

背景技术

转子冲片是电机中的重要部件，通常由硅钢片组成，用于产生磁场。在电机的运行过程中，转子冲片通过旋转产生磁场，从而实现能量的转换。

目前对转子冲片的改进主要在于提高转矩，例如中国专利CN112311112A公开了转子冲片、转子铁芯、电机转子、电机和压缩机，其转子冲片包括冲片本体，冲片本体上设置有转子槽，转子槽包括上笼、下笼以及中间部，其通过加大上笼径向外侧与径向内侧的磁链差，使得启动过程中的集肤效应得到有效利用，从而更加有效地降低电机的启动电流，提高电机的启动转矩。

但现有的外转子同步磁阻电机仍存在转矩脉动较大的问题，过大的转矩脉动会导致电机在运行过程中产生较为剧烈的振动，噪音大，降低了电机的使用寿命。

故此亟需开发一种转子冲片结构、电机及工业设备来解决现有技术中的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种转子冲片结构、电机及工业设备，通过设置横向磁障与纵向磁障的参数进行控制，在具备较大转矩的同时，减小了转矩脉动，解决了上述背景技术中提出的现有电机转矩脉动较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种转子冲片结构，包括冲片本体，所述冲片本体上设置有横向磁障及纵向磁障；所述横向磁障设置有一个以上，所述纵向磁障也设置有一个以上；

所述冲片本体包括第一本体与第二本体，所述第一本体与第二本体连接；所述第一本体上的全部横向磁障的宽度之和与第一本体前端宽度的比值范围为0.3~0.5；所述第二本体上的全部横向磁障的宽度之和与第二本体前端宽度的比值范围也为0.3~0.5。

进一步，所述第一本体与第二本体关于中心轴对称，所述纵向磁障的端面与中心轴之间的夹角为0°~20°。

进一步，所述第一本体及所述第二本体上还设置有边缘空气槽，所述边缘空气槽设置在所述冲片本体的前端；

所述第一本体上的全部横向磁障的宽度与边缘空气槽的宽度之和为M总，所述第一本体的前端宽度为D，所述第二本体上的全部横向磁障的宽度与边缘空气槽宽度之和也为M总，第二本体前端宽度也为D，M总与D的比值范围为0.3~0.5。

进一步，所述第一本体或所述第二本体上的边缘空气槽的前端面与邻近的横向磁障的前端面之间的距离、相邻横向磁障的前端面之间的距离及靠近冲片本体外侧面的横向磁障的前端面与邻近的冲片本体外侧面之间的距离之和为B总，B总=(D-M总)*0.98。

进一步，所述横向磁障的侧面与邻近的边缘线之间的夹角为0°~10°。

进一步，所述纵向磁障上靠近中心轴一端的端面在中心轴上的投影长度与边缘空气槽在中心轴上的长度之和为K总，所述第一本体或所述第二本体在中心轴上的长度为F，K总与F的比值范围为0.3~0.6。

进一步，所述边缘空气槽与邻近的纵向磁障之间的中心轴上距离、相邻磁障之间的中心轴上距离及靠近冲片本体后表面的纵向磁障与冲片本体后表面之间的中心轴上距离之和为N总，N总=(F-K总)*0.98。

进一步，所述横向磁障或所述纵向磁障内设置有磁性材料。

电机，包括所述的转子冲片结构。

工业设备，包括所述的电机。

本发明具有以下优点：通过设置横向磁障及纵向磁障，调整第一本体上的横向磁障的宽度之和与第一本体前端宽度的比值范围、第二本体上的横向磁障的宽度之和与第二本体前端宽度的比值范围以及所述纵向磁障与中心轴之间的夹角，在具备较大转矩的同时，减小了转矩脉动，提高了电机性能。

进一步，本申请设置参数合理的边缘空气槽，在增大转矩的同时，可以进一步减少转矩脉动。

本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

附图说明

图1为本申请转子冲片结构的绘制结构示意图；

图2为本申请转子冲片结构的绘制结构放大图；

图3为本申请转子冲片结构的结构示意图；

图4为本申请的M总/D与转矩的变化关系图；

图5为本申请的M总/D与转矩脉动的变化关系图；

图6为本申请的K总/F与转矩的变化关系图；

图7为本申请的夹角β的角度与转矩的变化关系图；

图8为本申请的夹角α的角度与转矩的变化关系图；

图9为本申请的夹角α的角度与转矩脉动的变化关系图；

图中标记说明：11、第一本体；12、第二本体；13、外侧面；21、第一磁障；22、第二磁障；23、第三磁障；24、第四磁障；25、第五磁障；26、第六磁障；31、边缘空气槽；32、连接空气槽。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步描述。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

转子冲片结构，如图1至图3所示，包括冲片本体、设置在所述冲片本体上的横向磁障及设置在所述冲片本体上的纵向磁障；所述横向磁障设置有一个以上，所述纵向磁障也设置有一个以上；

所述冲片本体包括第一本体11与第二本体12，所述第一本体11与第二本体12连接，本实施例中，所述第一本体11与第二本体12为一体式结构。

所述第一本体11上的全部横向磁障的宽度之和与第一本体11前端宽度的比值范围为0.3~0.5；所述第二本体12上的全部横向磁障的宽度之和与第二本体12前端宽度的比值范围也为0.3~0.5.

所述第一本体11与第二本体12关于中心轴对称，所述纵向磁障的端面与中心轴之间的夹角为0°~20°。

本实施例中，所述纵向磁障包括第四磁障24、第五磁障25和第六磁障26，所述第四磁障24的端面与所述中心轴之间的夹角为α1，α1的范围为0°~20°；所述第五磁障25的端面与所述中心轴之间的夹角为α2，α2的范围为0°~20°；所述第六磁障26的端面与所述中心轴之间的夹角为α3，α3的范围为0°~20°。

可选的，本实施例中，所述第一本体11上设置的横向磁障包括第一磁障21、第二磁障22及第三磁障23，所述第一磁障21的宽度为M1，所述第二磁障22的宽度为M2，所述第三磁障23的宽度为M3；所述第一本体11上的全部横向磁障的宽度之和为M1+M2+M3；所述第一本体11前端宽度为D。

所述第二本体12与所述第一本体11对称，所述第二本体12上设置的横向磁障也包括第一磁障21、第二磁障22及第三磁障23，所述第一磁障21的宽度为M1，所述第二磁障22的宽度为M2，所述第三磁障23的宽度为M3；所述第一本体11上的横向磁障的宽度之和为M1+M2+M3；所述第二本体12前端宽度也为D。

本申请通过设置横向磁障及纵向磁障，调整第一本体11上的横向磁障的宽度之和与第一本体11前端宽度的比值范围、第二本体12上的横向磁障的宽度之和与第二本体12前端宽度的比值范围以及所述纵向磁障与中心轴之间的夹角，在减小转矩脉动的同时，增大了转矩，提高了电机性能。

可选的，所述冲片本体上还设置有边缘空气槽31，所述边缘空气槽31设置在所述冲片本体的前端中间位置。所述边缘空气槽31的一端与第一本体11的前端边沿连接，另一端与第一本体11的上端边沿连接。所述边缘空气槽31的宽度为M4。可选的，所述第一本体11上的边缘空气槽31与第二本体12上的边缘空气槽31连通。

所述第二本体12与所述第一本体11对称，所述第二本体12上也设置有边缘空气槽31，位置与第一本体11对称。

当设置有所述边缘空气槽31时，所述第一本体11上的全部横向磁障的宽度及边缘空气槽31的宽度之和与第一本体11前端宽度的比值范围为0.3~0.5；所述第二本体12上的全部横向磁障的宽度及边缘空气槽31宽度之和与第二本体12前端宽度的比值范围也为0.3~0.5。

所述第一本体11上的全部横向磁障的宽度及边缘空气槽31的宽度之和为M总，本实施例中，M总=M1+M2+M3+M4，所述第一本体11上的全部横向磁障的宽度及边缘空气槽31的宽度之和M总与冲片本体前端宽度D的比值为M总/D。本实施例中，0.3≤M总/D≤0.5。

与第一本体11对称的所述第二本体12上的全部横向磁障的宽度及边缘空气槽31的宽度之和也为M总，M总=M1+M2+M3+M4，所述第二本体12上的全部横向磁障的宽度及边缘空气槽31的宽度之和M总与冲片本体前端宽度D的比值为M总/D，0.3≤M总/D≤0.5。

本申请通过设置横向磁障及纵向磁障，调整M总与第一本体11或第二本体12的前端宽度D的比值及所述纵向磁障与中心轴之间的夹角，在减小转矩脉动的同时，增大了转矩，提高了电机性能。

可选的，所述第一本体及所述第二本体上的边缘空气槽31的前端面与邻近的横向磁障的前端面之间的距离、相邻横向磁障的前端面之间的距离及靠近冲片本体外侧面13的横向磁障的前端面与邻近的冲片本体外侧面13之间的距离之和为B总，B总=(D-M总)*0.98。

本实施例中，所述边缘空气槽31的前端面与邻近的第三磁障23前端面的距离为B4，所述第三磁障23的前端面与第二磁障22的前端面之间的距离为B3，所述第二磁障22的前端面与第一磁障21的前端面之间的距离为B2，所述第一磁障21与邻近的冲片本体外侧面13之间的距离为B1，B总=B1+B2+B3+B4。

可选的，所述横向磁障的侧面与邻近的边缘线之间的夹角为0°~10°，具体地，设置在所述第一本体11上的横向磁障的侧面与邻近的第一本体11上的边缘线之间的夹角为0°~10°；设置在所述第二本体12上的横向磁障的侧面与邻近的第二本体12上的边缘线之间的交角也为0°~10°。

本实施例中，所述第一磁障21的侧面与邻近的边缘线之间的夹角为β1，β1的范围为0°~10°，所述第二磁障22的侧面与邻近的边缘线之间的夹角为β2，β2的范围为0°~10°，所述第三磁障23的侧面与邻近的边缘线之间的夹角为β3，β3的范围为0°~10°。

所述纵向磁障上靠近中心轴一端的端面在中心轴上的投影长度与边缘空气槽31在中心轴上的长度之和K总与所述第一本体或所述第二本体在中心轴上长度F的比值为K总/F，K总/F的范围为0.3~0.6。

本实施例中，所述第四磁障24上靠近中心轴一端的端面在中心轴上的投影长度为K1，所述第五磁障25上靠近中心轴一端的端面在中心轴上的投影长度为K2，所述第六磁障26上靠近中心轴一端的端面在中心轴上的投影长度为K3，所述边缘空气槽31靠近中心轴一端的端面在中心轴上的投影长度为K4。

K总=K1+K2+K3+K4。

0.3*F≤K总≤0.6*F。

所述边缘空气槽31与邻近的纵向磁障之间的中心轴上距离、相邻磁障之间的中心轴上距离及靠近冲片本体后表面的纵向磁障与冲片本体后表面之间的中心轴上距离之和为N总。

N总=(F-K总)*0.98。

本实施例中，所述边缘空气槽31与邻近的第六磁障26之间的中心轴上距离为N4，所述第六磁障26与第五磁障25之间的中心轴上距离为N3，所述第五磁障25与第四磁障24之间的中心轴上距离为N2，靠近冲片本体后表面的第四磁障24与冲片本体后表面之间的中心轴上距离为N1。本实施例中，N总=N1+N2+N3+N4。

可选的，所述横向磁障及纵向磁障内设置有磁性材料。可选的，所述磁性材料的形状为长方体。本实施例中，所述边缘空气槽31中不填充磁性材料。可选的，所述边缘空气槽31中也可以填充有磁性材料。

所述磁性材料包括合金永磁材料、铁氧体材料或稀土永磁材料。

本实施例中，所述转子冲片材料为硅钢片，磁障中放置的磁性材料为铁氧体。

相邻的横向磁障与纵向磁障之间设置有连接空气槽32，端面相邻的纵向磁障之间设置连接空气槽32。所述连接空气槽32可以降低电机的转矩脉动。可选的，所述连接空气槽32上设置有斜角，以限位设置在横向磁障及纵向磁障内的磁性材料。本实施例中，所述连接空气槽32中不填充磁性材料。可选的，所述横向磁障的前端也可以设置有连接空气槽32。

可选的，所述边缘空气槽31及连接空气槽32内设置有不导磁材料，以将磁性材料与多个硅钢片叠压在一起形成的转子铁芯固定为一体。

如图4至图9所示，本申请通过设置特定的横向磁障、纵向磁障及边缘空气槽31，在减小转矩脉动的同时，增大了转矩，提高了电机性能。

电机，包括所述的转子冲片结构。本实施例中，所述电机为永磁辅助同步磁阻电机。

工业设备，包括所述的电机。可选的，所述工业设备可以为工业风扇、水泵设备、空压机设备、暖通空调设备、纺织设备、印染设备、输送设备、挤塑设备、电池搅拌设备、生物搅拌设备或水泥加工设备等。

转子冲片结构设计方法，如图1至图2所示，包括如下步骤：

S1：绘制转子冲片轮廓。本实施例中，所述转子冲片轮廓为扇环形。

其中，所述转子冲片轮廓的大小根据需要进行绘制。

当绘制P级电机的转子冲片时，扇形的展开角度为360/P度。

以72槽16极电机为例，16极的电机转子冲片的一个极设计为一个扇形，扇形的展开角度是22.5°。所述转子冲片轮廓为22.5°的扇环。

S2：根据转子冲片轮廓，绘制边缘线与中心轴。其中，所述边缘线为转子冲片轮廓的上下两边沿所在直线，所述中心轴为将扇形对称分为第一本体11与第二本体12的直线。本实施例中，展开角度的一半关于中心轴对称，也就是所述第一本体11与第二本体12的展开角度为11.25°。

S3：根据边缘线及中心轴，绘制横向磁障、纵向磁障及边缘空气槽31。

其中，绘制的横向磁障为矩形，绘制的纵向磁障也为矩形。可选的，所述边缘空气槽31也可以为矩形。

所述横向磁障的侧面与邻近的边缘线之间的夹角为0°~10°，所述纵向磁障的端面与中心轴之间的夹角为0°~20°。

所述第一本体上的全部横向磁障的宽度与边缘空气槽的宽度之和为M总，所述第一本体的前端宽度为D，所述第二本体上的全部横向磁障的宽度与边缘空气槽宽度之和也为M总，第二本体前端宽度也为D，M总与D的比值范围为0.3~0.5。

所述第一本体或所述第二本体上的边缘空气槽的前端面与邻近的横向磁障的前端面之间的距离、相邻横向磁障的前端面之间的距离及靠近冲片本体外侧面的横向磁障的前端面与邻近的冲片本体外侧面之间的距离之和为B总，B总=(D-M总)*0.98；

所述纵向磁障上靠近中心轴一端的端面在中心轴上的投影长度与边缘空气槽在中心轴上的长度之和为K总，所述第一本体或所述第二本体在中心轴上的长度为F，K总与F的比值范围为0.3~0.6；

所述边缘空气槽与邻近的纵向磁障之间的中心轴上距离、相邻磁障之间的中心轴上距离及靠近冲片本体后表面的纵向磁障与冲片本体后表面之间的中心轴上距离之和为N总，N总=(F-K总)*0.98。

S4：根据绘制的横向磁障及纵向磁障，连接第一本体及第二本体上相邻的横向磁障与纵向磁障，连接端面相邻的纵向磁障，形成连接空气槽32。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种转子冲片结构，其特征在于，包括冲片本体，所述冲片本体上设置有横向磁障及纵向磁障；所述横向磁障设置有一个以上，所述纵向磁障也设置有一个以上；

所述冲片本体包括第一本体与第二本体，所述第一本体与第二本体连接；所述第一本体上的全部横向磁障的宽度之和与第一本体前端宽度的比值范围为0.3~0.5；所述第二本体上的全部横向磁障的宽度之和与第二本体前端宽度的比值范围也为0.3~0.5。

2.根据权利要求1所述的转子冲片结构，其特征在于，所述第一本体与第二本体关于中心轴对称，所述纵向磁障的端面与中心轴之间的夹角为0°~20°。

3.根据权利要求2所述的转子冲片结构，其特征在于，所述第一本体及所述第二本体上还设置有边缘空气槽，所述边缘空气槽设置在所述冲片本体的前端；

所述第一本体上的全部横向磁障的宽度与边缘空气槽的宽度之和为M总，所述第一本体的前端宽度为D，所述第二本体上的全部横向磁障的宽度与边缘空气槽宽度之和也为M总，第二本体前端宽度也为D，M总与D的比值范围为0.3~0.5。

4.根据权利要求3所述的转子冲片结构，其特征在于，所述第一本体或所述第二本体上的边缘空气槽的前端面与邻近的横向磁障的前端面之间的距离、相邻横向磁障的前端面之间的距离及靠近冲片本体外侧面的横向磁障的前端面与邻近的冲片本体外侧面之间的距离之和为B总，B总=(D-M总)*0.98。

5.根据权利要求3所述的转子冲片结构，其特征在于，所述横向磁障的侧面与邻近的边缘线之间的夹角为0°~10°。

6.根据权利要求3所述的转子冲片结构，其特征在于，所述纵向磁障上靠近中心轴一端的端面在中心轴上的投影长度与边缘空气槽在中心轴上的长度之和为K总，所述第一本体或所述第二本体在中心轴上的长度为F，K总与F的比值范围为0.3~0.6。

7.根据权利要求6所述的转子冲片结构，其特征在于，所述边缘空气槽与邻近的纵向磁障之间的中心轴上距离、相邻磁障之间的中心轴上距离及靠近冲片本体后表面的纵向磁障与冲片本体后表面之间的中心轴上距离之和为N总，N总=(F-K总)*0.98。

8.根据权利要求1-7任一项所述的转子冲片结构，其特征在于，所述横向磁障或所述纵向磁障内设置有磁性材料。

9.电机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的转子冲片结构。

10.工业设备，其特征在于，包括权利要求9所述的电机。