CN208835852U - 电机转子和永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机转子和永磁电机。该电机转子包括转子铁芯(1)，转子铁芯(1)沿周向设置有多个永磁体槽(2)，永磁体槽(2)内设置有永磁体(3)，永磁体槽(2)的内侧设置有隔磁槽(4)，相邻的两个隔磁槽(4)之间设置有隔磁孔(5)，隔磁孔(5)和隔磁槽(4)之间形成曲廊形的隔磁桥(6)。根据本实用新型的电机转子，能够有效提高隔磁效果，降低电机转子内侧漏磁，提升电机转子的充磁饱和度，提升电机性能。

Description

电机转子和永磁电机

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种电机转子和永磁电机。

背景技术

永磁体切向磁化结构的电机由于具有“聚磁”效果，较永磁体径向磁化电机能够产生更高的气隙磁密，使得电机具有较大的转矩/电流比和转矩/体积比，越来越多地被应用于伺服系统、电力牵引、办公自动化、家用电器等场合。

现有技术的切向永磁电机由于转子永磁体为径向排布，永磁体一部分深埋在转子内侧，将外部磁场施加在转子上，对转子永磁体进行充磁时，永磁体内侧导磁通路使得充磁磁场很难进入转子靠近转轴的部分，永磁体靠近转轴的部分无法充磁达到饱和状态，容易导致电机性能下降，甚至永磁体失磁，电机无法运转。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种电机转子和永磁电机，能够有效提高隔磁效果，降低电机转子内侧漏磁，提升电机转子的充磁饱和度，提升电机性能。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯沿周向设置有多个永磁体槽，永磁体槽内设置有永磁体，永磁体槽的内侧设置有隔磁槽，相邻的两个隔磁槽之间设置有隔磁孔，隔磁孔和隔磁槽之间形成曲廊形的隔磁桥。

优选地，曲廊形的隔磁桥的第一隔磁桥段的宽度为D，电机气隙的宽度为δ，D/δ的比值满足以下关系：

1.6≥D/δ≥0.9。

优选地，隔磁槽的最小宽度为A，永磁体槽的最小宽度为B，A/B的比值满足以下关系：

0.7≥A/B≥0.4。

优选地，隔磁槽的工字上部沿转子径向的宽度为J，第一隔磁桥段的宽度为D，J/D的比值满足以下关系：

2.5≥J/D≥1.5。

优选地，隔磁槽的工字上部沿转子径向方向的宽度不均匀，从转子外侧向转子内侧工字上部的宽度递增，最宽处的宽度为N，最窄处的宽度为M，N/M的比值满足以下关系：

1.4≥N/M≥1.1。

优选地，隔磁桥包括第一隔磁桥段，隔磁孔包括分别位于磁极中心线两侧的第一凸边和第二凸边，第一凸边伸入磁极中心线第一侧的隔磁槽的凹槽内，并与该隔磁槽之间形成第一隔磁桥段，第二凸边伸入磁极中心线第二侧的隔磁槽的凹槽内，并与该隔磁槽之间形成第一隔磁桥段。

优选地，第一隔磁桥段为U形。

优选地，隔磁桥还包括第二隔磁桥段，隔磁孔包括第三凸边，第三凸边位于第一凸边和第二凸边的径向外侧，并向转子铁芯的径向外侧延伸，第三凸边与两侧的隔磁槽之间形成第二隔磁桥段，第一隔磁桥段与第二隔磁桥段相接。

优选地，第二隔磁桥段的宽度均匀，第二隔磁桥段的宽度为C，第一隔磁桥段的宽度为D，C/D的比值满足以下关系：

1.6≥C/D≥1。

优选地，隔磁孔还包括第四凸边，第四凸边位于磁极中心线上，第四凸边设置在第一凸边和第二凸边的径向内侧，并向转子铁芯的径向内侧延伸，第四凸边与两侧的隔磁槽之间形成第三隔磁桥段，第一隔磁桥段与第三隔磁桥段相接。

优选地，转子铁芯的外周侧套设有不导磁的紧固护套。

优选地，隔磁槽和/或隔磁孔内设置有不导磁的加强杆。

优选地，加强杆的外表面与隔磁槽的内表面相接触，或加强杆的形状与隔磁槽的形状相匹配；和/或，

加强杆的外表面与隔磁孔的内表面相接触，或加强杆的形状与隔磁孔的形状相匹配。

优选地，隔磁槽和/或隔磁孔内充注有不导磁材料。

优选地，每个永磁体槽内均设有永磁体，永磁体切向磁化，相邻的两个永磁体极性相斥设置。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种永磁电机，包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。

本实用新型提供的电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯沿周向设置有多个永磁体槽，永磁体槽内设置有永磁体，永磁体槽的内侧设置有隔磁槽，相邻的两个隔磁槽之间设置有隔磁孔，隔磁孔和隔磁槽之间形成曲廊形的隔磁桥。隔磁孔和隔磁槽之间形成一段曲廊形的隔磁桥，切向电机在充磁时，永磁体槽底部两侧的转子铁芯构成导磁通路，磁力线从此导磁通路闭合，使得磁力线较难进入永磁体内侧底部位置，形成漏磁通Φσ，在永磁体内侧底部设置此种隔磁结构，可以增大永磁体槽底部通路的磁阻，减少充磁磁场在此处闭合的磁力线，减少漏磁通，促使磁力线进入磁钢底部，从而提高转子永磁体的充磁饱和度，同时可以减少靠近转子底部的永磁体端部漏磁，进而提高电机的空载磁链，提升电机的效率，提高电机的性能，同时永磁体充磁的越饱和，电机的退磁能力越强，同时电机转子的永磁体槽外侧为开口槽，进一步降低永磁体外侧的漏磁，提高气隙磁密，提高电机效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例的电机转子的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的电机转子的磁路结构示意图；

图6为本实用新型另一实施例的电机转子的结构示意图；

图7为本实用新型另一实施例的电机转子的结构示意图；

图8为本实用新型另一实施例的电机转子的结构示意图；

图9为本实用新型另一实施例的电机转子的结构示意图。

附图标记表示为：

1、转子铁芯；2、永磁体槽；3、永磁体；4、隔磁槽；5、隔磁孔；6、隔磁桥；7、转轴孔；8、紧固护套；9、加强杆；10、开口；11、第一凸边；12、第二凸边；13、第三凸边；14、第四凸边；15、第一隔磁桥段；16、第二隔磁桥段；17、第三隔磁桥段。

具体实施方式

结合参见图1至9所示，根据本实用新型的实施例，电机转子包括转子铁芯1，转子铁芯1沿周向设置有多个永磁体槽2，永磁体槽2内设置有永磁体3，永磁体槽2的内侧设置有隔磁槽4，相邻的两个隔磁槽4之间设置有隔磁孔5，隔磁孔5和隔磁槽4之间形成曲廊形的隔磁桥6。上述的永磁体3例如为铁氧体永磁体、稀土永磁体或其他永磁体。优选地，每个永磁体槽2内均设有永磁体3，永磁体3切向磁化，相邻的两个永磁体3极性相斥设置。

在永磁体内侧底部设置此种曲廊形的隔磁结构，可以增大永磁体槽2底部通路的磁阻，减少充磁磁场在此处闭合的磁力线，促使磁力线进入永磁体底部，从而提高转子永磁体的充磁饱和度，同时可以减少靠近转子底部的永磁体端部漏磁，进而提高电机的空载磁链，提高电机的功率密度，提升电机的效率。

在本实施例中，永磁体3均沿周向方向匀分布在转子铁芯1上，永磁体3的数量为N个，其中N为大于等于4的偶数，每个永磁体3均是沿转子铁芯的径向放置，且永磁体3是沿切向磁化，相邻的两个永磁体3具有相同的极性相对设置。转子铁芯1内侧有转轴孔7，永磁体槽2靠近转轴孔7的径向内侧称为永磁体槽2的内侧，靠近转子外圆的径向外侧称为永磁体槽2的外侧，转子铁芯1为一体式结构，永磁体槽内侧与转轴孔7之间有一连接筋。

隔磁槽4沿径向靠近转轴孔7的一侧为顶部，沿径向远离转轴孔7的一侧为底部，隔磁孔5沿径向靠近转轴孔7的一侧为底部，沿径向远离转轴孔7的一侧为顶部。也即，隔磁槽4的径向内侧边为隔磁槽4的顶边，隔磁槽4的径向外侧边为底边，隔磁孔5的径向内侧边为底边，隔磁孔5的径向外侧边为顶边。

在永磁体槽2远离转轴孔7的径向外侧开设有开口10，该开口10从永磁体槽2沿径向向外贯穿转子铁芯1，能够进一步降低永磁体3径向外侧的漏磁，提高气隙磁密，提高电机效率。

隔磁槽4与隔磁孔5之间形成一段曲廊形的隔磁桥6，切向电机在充磁时，永磁体槽2底部两侧的转子铁芯构成导磁通路，磁力线从此导磁通路闭合，使得磁力线较难进入永磁体内侧底部位置，形成漏磁通Φσ，在永磁体内侧底部设置此种隔磁结构，可以增大永磁体槽2底部通路的磁阻，减少充磁磁场在此处闭合的磁力线，促使磁力线进入磁钢底部，从而提高转子永磁体3的充磁饱和度，即使采用刚性轴也可以减少靠近转子内侧的永磁体端部漏磁，进而提高电机的磁链，提升电机的性能，同时电机转子的永磁体槽外侧为开口槽，进一步降低永磁体外侧的漏磁，提高气隙磁密，提高电机效率。

优选地，曲廊形的隔磁桥6的第一隔磁桥段15的宽度为D，电机气隙的宽度为δ，D/δ的比值满足以下关系：1.6≥D/δ≥0.9，隔磁桥6充当连接部，隔磁桥6的宽度D/δ＜0.9时，第一隔磁桥段15的宽度过窄，会影响转子铁芯的连接部的连接强度，D/δ＞1.6时，第一隔磁桥段15的宽度过大，隔磁效果变差，永磁体的充磁饱和度下降，电机磁链下降。

优选地，隔磁孔5关于磁极中心线对称。

隔磁槽4的最小宽度为A，永磁体槽2的最小宽度为B，A/B的比值满足以下关系：0.7≥A/B≥0.4。切向转子永磁体3的内侧中间位置充磁较难充饱和，故“工”字部的凹陷部位不能过窄，否则起不到很好的隔磁效果，当满足以上关系时，隔磁效果较好，可以使得充磁磁场的磁力线更多的进入永磁体内侧，提升永磁体3的充磁饱和度，提升电机的空载磁链，提高电机的输出转矩，提高电机的输出功率。

优选的，隔磁槽4的工字上部沿转子径向的宽度为J，第一隔磁桥段15的宽度为D，J/D的比值满足以下关系：2.5≥J/D≥1.5，当J/D＜1.5时，隔磁槽4的工字上部的宽度过窄，隔磁槽4的工字上不面积过小，磁阻变小，永磁体内侧磁路的磁阻变小，永磁体的充磁饱和度下降，当J/D＞2.5时，一方面不便于内侧U形隔磁桥的布置，另一方面会使得永磁体的径向长度变短，降低电机的磁链，降低电机的输出转矩。

优选地，隔磁槽4的工字上部沿转子径向方向的宽度不均匀，从转子外侧向转子内侧工字上部的宽度递增，最宽处的宽度为N，最窄处的宽度为M，N/M的比值满足以下关系：1.4≥N/M≥1.1，当N/M≥1.1时，由于永磁体内侧靠近中心线处更不易被充磁饱和，故增大工字上部靠近永磁体中心线处的宽度，增大隔磁槽4中心线处的磁阻，更好的利用永磁体内侧的转子部分，提高永磁体充磁饱和度，但当N/M＞1.4后，会使得永磁体的径向长度变短，降低电机的磁链，降低电机输出转矩，降低电机输出功率。

隔磁桥6包括第一隔磁桥段15，隔磁孔5包括分别位于磁极中心线两侧的第一凸边11和第二凸边12，第一凸边11伸入磁极中心线第一侧的隔磁槽4的凹槽内，并与该隔磁槽4之间形成第一隔磁桥段15，第二凸边12伸入磁极中心线第二侧的隔磁槽4的凹槽内，并与该隔磁槽4之间形成第一隔磁桥段15。

优选地，第一隔磁桥段15为U形。U形的第一隔磁桥段15能够形成回弯的隔磁桥结构，可以增加隔磁桥6的长度，提升永磁体3内侧磁路的磁阻，提升永磁体3底部磁路的隔磁效果，提升充磁磁场进入永磁体3内侧的磁力线，提升永磁体3内侧的磁场强度，提升永磁体3的充磁饱和度，提升电机磁链，提升电机效率，提高永磁体的有效利用率。

隔磁桥6还包括第二隔磁桥段16，隔磁孔5包括第三凸边13，第三凸边13位于第一凸边11和第二凸边12的径向外侧，并向转子铁芯1的径向外侧延伸，第三凸边13与两侧的隔磁槽4之间形成第二隔磁桥段16，第一隔磁桥段15与第二隔磁桥段16相接。

优选地，第二隔磁桥段16的宽度均匀，第二隔磁桥段16的宽度为C，第一隔磁桥段15的宽度为D，C/D的比值满足以下关系：1.6≥C/D≥1。增设第二隔磁桥段16与第一隔磁桥段15相接，提升永磁体内侧磁路的磁阻，限制充磁磁场的磁力线在转子铁芯与转轴的连接部位闭合形成漏磁，可以更进一步提升隔磁效果，提升进入永磁体3底部的磁力线，提升永磁体3的利用率，提升电机效率，提高电机的功率密度，提升电机可靠性。

隔磁孔5还包括第四凸边14，第四凸边14位于磁极中心线上，第四凸边14设置在第一凸边11和第二凸边12的径向内侧，并向转子铁芯1的径向内侧延伸，第四凸边14与两侧的隔磁槽4之间形成第三隔磁桥段17，第一隔磁桥段15与第三隔磁桥段17相接。第四凸边14与两侧的隔磁槽4靠近转轴孔7的侧壁之间形成第三隔磁桥段17，提升永磁体3内侧磁路的磁阻，限制充磁磁场的磁力线在转子铁芯与转轴的连接部位闭合形成漏磁，提升隔磁效果，提升永磁体充磁饱和度，同时当电机运行时，降低永磁体底部的端部漏磁，使得永磁体产生的磁通更多的进入气隙，提升在定子绕组内的感应磁通，提升电机磁链，提升电机效率，使用此种隔磁结构，使得转子铁芯1为一体式结构，永磁体3直接嵌在转子铁芯1内即可，转子铁芯1与转轴有一连接部位，转轴可使用刚性轴，降低使用不导磁轴带来的成本问题。

转子铁芯1的外周侧套设有不导磁的紧固护套8。紧固护套8为套筒结构，本身不导磁，能够进一步加固电机转子结构，提高电机转子的结构强度，提高电机转子的运行频率范围，提高运行可靠性，拓宽切向电机的应用场合。

隔磁槽4和/或隔磁孔5内设置有不导磁的加强杆9，加强杆9不导磁，加强杆9置于转子内侧的部分其表面与隔磁槽4或隔磁孔5相接触或者与两者形状相匹配，加强杆9置于转子外侧的部分可做成圆形或其他形状，加强杆9置于转子外侧的部分与转子挡板相连接，一方面加强杆9在保证永磁体3的充磁饱和度的情况下可以增大永磁体3表面被固定的接触面积，减小运行中的局部压力，可以更好的固定永磁体3，防止运行过程中永磁体3碎裂的风险，另一方面加强杆9与转子铁芯1的挡板相接，与挡板配合进一步提高电机转子的结构强度。

隔磁槽4和/或隔磁孔5内充注有不导磁材料。隔磁槽4和隔磁孔5内可以完全充注不导磁材料作为加强件，也可以在装入加强杆9之后充注不导磁材料，从而通过充注的不导磁材料对加强杆9在隔磁槽4和/或隔磁孔5内的安装形成固定。

永磁体槽2可以为矩形，也可以为梯形。

根据本实用新型的实施例，永磁电机包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (16)

1.一种电机转子，其特征在于，包括转子铁芯(1)，所述转子铁芯(1)沿周向设置有多个永磁体槽(2)，所述永磁体槽(2)内设置有永磁体(3)，所述永磁体槽(2)的内侧设置有隔磁槽(4)，相邻的两个所述隔磁槽(4)之间设置有隔磁孔(5)，所述隔磁孔(5)和所述隔磁槽(4)之间形成曲廊形的隔磁桥(6)。

2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述曲廊形的隔磁桥(6)的第一隔磁桥段(15)的宽度为D，电机气隙的宽度为δ，D/δ的比值满足以下关系：

1.6≥D/δ≥0.9。

3.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述隔磁槽(4)的最小宽度为A，所述永磁体槽(2)的最小宽度为B，A/B的比值满足以下关系：

0.7≥A/B≥0.4。

4.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述隔磁槽(4)的工字上部沿转子径向的宽度为J，第一隔磁桥段(15)的宽度为D，J/D的比值满足以下关系：

2.5≥J/D≥1.5。

5.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述隔磁槽(4)的工字上部沿转子径向方向的宽度不均匀，从转子外侧向转子内侧工字上部的宽度递增，最宽处的宽度为N，最窄处的宽度为M，N/M的比值满足以下关系：

1.4≥N/M≥1.1。

6.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述隔磁桥(6)包括第一隔磁桥段(15)，所述隔磁孔(5)包括分别位于磁极中心线两侧的第一凸边(11)和第二凸边(12)，所述第一凸边(11)伸入磁极中心线第一侧的所述隔磁槽(4)的凹槽内，并与该隔磁槽(4)之间形成所述第一隔磁桥段(15)，所述第二凸边(12)伸入磁极中心线第二侧的所述隔磁槽(4)的凹槽内，并与该隔磁槽(4)之间形成所述第一隔磁桥段(15)。

7.根据权利要求6所述的电机转子，其特征在于，所述第一隔磁桥段(15)为U形。

8.根据权利要求6所述的电机转子，其特征在于，所述隔磁桥(6)还包括第二隔磁桥段(16)，所述隔磁孔(5)包括第三凸边(13)，所述第三凸边(13)位于所述第一凸边(11)和所述第二凸边(12)的径向外侧，并向所述转子铁芯(1)的径向外侧延伸，所述第三凸边(13)与两侧的所述隔磁槽(4)之间形成所述第二隔磁桥段(16)，所述第一隔磁桥段(15)与所述第二隔磁桥段(16)相接。

9.根据权利要求8所述的电机转子，其特征在于，所述第二隔磁桥段(16)的宽度均匀，所述第二隔磁桥段(16)的宽度为C，所述第一隔磁桥段(15)的宽度为D，C/D的比值满足以下关系：

1.6≥C/D≥1。

10.根据权利要求6所述的电机转子，其特征在于，所述隔磁孔(5)还包括第四凸边(14)，所述第四凸边(14)位于磁极中心线上，所述第四凸边(14)设置在所述第一凸边(11)和所述第二凸边(12)的径向内侧，并向所述转子铁芯(1)的径向内侧延伸，所述第四凸边(14)与两侧的所述隔磁槽(4)之间形成第三隔磁桥段(17)，所述第一隔磁桥段(15)与所述第三隔磁桥段(17)相接。

11.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(1)的外周侧套设有不导磁的紧固护套(8)。

12.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述隔磁槽(4)和/或所述隔磁孔(5)内设置有不导磁的加强杆(9)。

13.根据权利要求12所述的电机转子，其特征在于，所述加强杆(9)的外表面与所述隔磁槽(4)的内表面相接触，或所述加强杆(9)的形状与所述隔磁槽(4)的形状相匹配；和/或，

所述加强杆(9)的外表面与所述隔磁孔(5)的内表面相接触，或所述加强杆(9)的形状与所述隔磁孔(5)的形状相匹配。

14.根据权利要求1至10中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述隔磁槽(4)和/或所述隔磁孔(5)内充注有不导磁材料。

15.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，每个永磁体槽(2)内均设有永磁体(3)，永磁体切向磁化，相邻的两个永磁体(3)极性相斥设置。

16.一种永磁电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子为权利要求1至15中任一项所述的电机转子。