CN211579724U - 一种电机转子冲片结构及永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种电机转子冲片结构及永磁电机；其中电机转子冲片结构包括冲片本体，冲片本体的周向上沿水平方向设有多个磁钢槽，磁钢槽内的倒角上设有倒角过渡结构，倒角过渡结构包括有多段过渡段，过渡段包括圆弧过渡段和直线过段；本实用新型提供的方案，通过改变磁钢槽倒角处的过渡方式，引入倒角过渡结构，能够有效降低磁钢槽边角处的局部应力，提高高速电机转子的运行可靠性，并可以适当提升转子冲片的抗退磁能力。

Description

一种电机转子冲片结构及永磁电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机转子冲片结构及永磁电机。

背景技术

现有的永磁电机结构中，需要转子冲片上开孔来嵌入磁钢；转子高速运行时，冲片和磁钢都会受到离心力的作用，由于离心力是径向向外的，主要体现为对冲片隔磁桥附近的局部应力，一般为径向隔磁桥受拉伸，外圈的轴向隔磁桥受弯曲，转速越高，离心力越大；当冲片上的开孔较多较大时，孔之间的间隙就会比较小；在较大的离心力的作用下，冲片体脆弱部分的强度可能不足，其变形也可能会影响转子冲片的正常工作。

现有技术中，为解决磁钢在开孔中由于离心作用受到的应力问题，最常用的优化措施为选用矩形磁钢两侧倒一定尺寸的圆角来削弱冲片所受的集中应力，但经有限元分析软件仿真核实，随着转速的提高，在磁钢槽边角处通过倒圆角削弱局部应力的效果并不明显。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有电机转子冲片中磁钢受力影响冲片工作的问题。

本实用新型的主要目的在于提供一种电机转子冲片结构，具体包括以下方案：

一种电机转子冲片结构，包括冲片本体，冲片本体的周向上沿水平方向设有多个磁钢槽，磁钢槽内的倒角上设有倒角过渡结构，倒角过渡结构包括有多段过渡段，过渡段包括圆弧过渡段和直线过段。

进一步地，过渡段包括两段圆弧过渡段和一直线过段；两段圆弧过渡段的一端分别连接于直线过段的两端，两段圆弧过渡段的另一端分别与磁钢槽倒角两侧的直线边连接。

进一步地，磁钢槽内的所有倒角或至少部分倒角上设有倒角过渡结构。

进一步地，磁钢槽内的部分倒角上设圆弧连接段，以及磁钢槽内的部分倒角上设有倒角过渡结构；圆弧连接段和倒角过渡结构分别设置于磁钢槽内不同的倒角上；圆弧连接段的两端直接与倒角两侧的直线边连接。

进一步地，磁钢槽倒角两侧的直线边切线圆弧的圆心、磁钢槽倒角两侧的直线边交点以及直线过段的中点位于同一直线上。

进一步地，磁钢槽倒角两侧直线边的切线圆弧的半径和圆弧连接段的半径相同，并且切线圆弧的半径R2≥圆弧过渡段的半径R1。

进一步地，相邻两个磁钢槽中，其中一个磁钢槽外侧的倒角上设有倒角过渡结构，另一个相邻磁钢槽的内侧设有倒角过渡结构；或者，其中一个磁钢槽内侧的倒角上设有倒角过渡结构，另一个相邻磁钢槽的外侧设有倒角过渡结构。

进一步地，磁钢槽内侧的直线边上设有磁钢避让槽3。

进一步地，冲片本体为中空结构；多个磁钢槽呈环状设置于冲片本体上；其中，相邻的三个磁钢槽中分别设有一磁化方向一致的磁钢，相邻的三个磁钢槽中的磁钢共同组成一磁极；多个磁钢槽分别组成多个磁极；相邻磁极的磁化方向相反。

进一步地，相邻磁极之间设有通风孔，通风孔沿轴向设置于冲片本体上。

进一步地，磁钢槽包括第一磁钢槽、第二磁钢槽以及第三磁钢槽；第一磁钢槽、第二磁钢槽以及第三磁钢槽依次串联设置于冲片本体上；其中一个磁极中的第二磁钢槽内侧设有叠片标记槽。

本实用新型还提供一种永磁电机，包括电机转子冲片结构，所述电机转子冲片结构为上述所述的电机转子冲片结构。

本实用新型提供的方案，通过改变磁钢槽倒角处的过渡方式，即引入圆弧-直线-圆弧三段式结构，能够有效降低磁钢槽边角处的局部应力，提高高速电机转子的运行可靠性，并可以适当提升转子冲片的抗退磁能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型实施例1提供的一种电机转子冲片结构俯视图；

图2为图1局部A放大示意图；

图3为图2局部B放大示意图；

图4为图2局部B结构原理图；

图5为图2局部B直径分析原理图；

图6为图2局部C放大示意图；

图7为本实用新型实施例1提供的一种电机转子冲片结构局部示意图；

图8为本实用新型实施例1提供的电机转子冲片结构倒角一仿真示意图；

图9为本实用新型实施例1提供的电机转子冲片结构倒角二仿真示意图。

图中：1、通风孔；2、叠片标记槽；3、磁钢避让槽；4、第一磁钢槽；5、第二磁钢槽；6、圆弧过渡段；7、直线过渡段；8、圆弧连接段；9、第三磁钢槽；10、冲片本体；11、直线边；12、直线边交点；13、切线圆弧圆心；14、切线圆弧。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

实施例1

如图1至图9所示，本实用新型提供一种电机转子冲片结构，可应用于现有高度永磁电机上；其中，转子冲片结构具体包括冲片本体10，该冲片本体10的周向上沿水平方向设有多个磁钢槽，例如第一磁钢槽4、第二磁钢槽5以及第三磁钢槽9；进一步地，磁钢槽内的倒角上设有倒角过渡结构a，该倒角过渡结构a包括有多段过渡段，其中过渡段包括圆弧过渡段6和直线过段8；上述方案中，通过对转子冲片上磁钢槽内的倒角进行优化设计，设计有倒角过渡结构，能够有效的降低转子在高速运行下所受的局部应力，提高电机运行可靠性与稳定性。

优选地，如图1至图9所示，过渡段包括两段圆弧过渡段6和一直线过段7；具体地，两段圆弧过渡段6的一端分别连接于直线过段7的两端，两段圆弧过渡段6的另一端分别与磁钢槽倒角两侧的直线边11连接；即第一段圆弧过渡段的一端与倒角的一个直线边11连接，第一段圆弧过渡段的另一端与直线过段7的一端连接，即第二段圆弧过渡段的一端与倒角的另一直线边11连接，第二段圆弧过渡段的另一端与直线过段7的另一端连接；上述方案中，本申请方案通过设计的圆弧过渡段-直线过段-圆弧过渡段三段过渡段的磁钢槽倒角过渡结构a，可明显降低冲片的局部应力并适当提升抗退磁性能，采用本申请方案，相对于传统方案冲片应力可降低20％到30％，且可有效抗退磁效果提升20％左右。

优选地，如图1至图9所示，磁钢槽内的所有倒角或至少部分倒角上设有倒角过渡结构；即磁钢槽内的所有倒角均采用圆弧过渡段-直线过段-圆弧过渡段三段过渡结构，或者，考虑到加工难度，可至少部分采用圆弧过渡段-直线过段-圆弧过渡段三段过渡结构；本申请方案中，通过改变磁钢槽倒角处的过渡方式，即引入圆弧过渡段-直线过段-圆弧过渡段三段过渡结构，有效降低磁钢槽边角处的局部应力，提高高速电机转子的运行可靠性，并可以适当提升转子冲片的抗退磁能力。

优选地，如图1至图9所示，相比上述方案，本实施例中，磁钢槽内的部分倒角上可设圆弧连接段8，磁钢槽内的部分倒角上设计为倒角过渡结构；并且圆弧连接段8和倒角过渡结构分别设置于磁钢槽内不同的倒角上；圆弧连接段8的两端直接与倒角两侧的直线边11连接；采用上述方案，通过在磁钢槽内不同的倒角上设有圆弧连接段8和倒角过渡结构a，同样可以降低磁钢槽边角处的局部应力，提高高速永磁电机转子的运行可靠性，并可以适当提升转子冲片的抗退磁能力。

优选地，如图1至图9所示，磁钢槽倒角两侧的直线边11的切线圆弧14的切线圆弧圆心13、磁钢槽倒角两侧的直线边11的直线边交点12以及直线过段7的中点位于同一直线上，这样设计可有效降低磁钢槽边角处的局部应力；进一步，磁钢槽倒角两侧直线边11的切线圆弧14的半径和圆弧连接段8的半径相同，并且切线圆弧14的半径R2≥圆弧过渡段6的半径R1；具体地，参考图4、图5所示，圆弧过渡段-直线过段-圆弧过渡段三段过渡结构：首先延长磁钢槽倒角处两侧的直线边11交于一点(即直线边交点12)，接着连接该点与切线圆弧14倒角圆心(即切线圆弧圆心13)，过此连线与切线圆弧交点处作一条切线圆弧的切线(该切线的中间部分可理解为直线过段7)，该切线分别交于磁钢槽两侧的直线边11的延长线上；然后分别对切线和磁钢槽两侧直线边11进行倒圆弧角，要求圆弧过渡段6的半径R1不大于圆弧连接段8的半径R2；最后根据圆弧过渡段6的半径R1，在切线上确保有直线过渡段7，并使在磁钢槽内磁钢的倒角圆弧与此磁钢槽直线过渡段7处相切(切点为直线过渡段的中点)，通过适当调整圆弧过渡段6的半径，在冲片强度满足设计要求时，选择局部应力降低最为有效的圆弧半径，使冲片关键部位具有足够的强度，进而使转子高速运行更加可靠。

优选地，如图1至图9所示，相邻两个磁钢槽中，其中一个磁钢槽外侧的倒角上设有倒角过渡结构，另一个相邻磁钢槽的内侧设有倒角过渡结构；或者，其中一个磁钢槽内侧的倒角上设有倒角过渡结构，另一个相邻磁钢槽的外侧设有倒角过渡结构；在实际设计加工过程中，考虑加工难度与成本，如图7所示，本申请方案设计倒角过渡结构a过渡方式可用于第二磁钢槽5的外侧两倒角上、以及第一磁钢槽4和第三磁钢槽9的内侧一倒角上，如图8、图9所示，因经仿真确定其余倒角处应力远小于所设计倒角处的应力；同时根据实际加工需求，可使冲片内所有磁钢槽的倒角处均选用倒角过渡结构a。

优选地，如图1至图9所示，磁钢槽内侧的直线边上设有磁钢避让槽3，磁钢避让槽3用以降低工艺复杂性，便于安装磁钢，并且可以有效防止过渡处应力过于集中，同时由于磁钢避让槽3开孔后增大了磁阻，可以提升此处磁钢边角处的抗退磁性能。

优选地，如图1至图9所示，磁钢槽包括第一磁钢槽4、第二磁钢槽5以及第三磁钢槽9；第一磁钢槽4、第二磁钢槽5以及第三磁钢槽9依次串联设置于冲片本体10上；其中一个磁极中的第二磁钢槽5内侧设有叠片标记槽2。

优选地，如图1至图9所示，冲片本体10为中空结构，其中间设有通孔；多个磁钢槽呈环状设置于冲片本体10上；其中，相邻的三个磁钢槽中分别设有一磁化方向一致的磁钢，相邻的三个磁钢槽中的磁钢共同组成一磁极；多个磁钢槽分别组成多个磁极，相邻磁极的磁化方向相反；具体地，本申请方案提供的转子冲片共有两对极，以外侧磁化方向为准，每极按N、S交替排列，即相邻磁极之间磁化方向相反，每磁极共有三块磁钢，均匀分布在每极的三个磁钢槽内，且其磁化方向一致；其中叠片标记槽2仅在其中一个磁极的第二磁钢槽5中出现一次，用于叠片时作为参考起始位置，叠一定高度的冲片后旋转90°或180°，再进行第二段叠片，视实际转子叠高旋转叠片若干次，此工艺可降低转子初始不平衡量。

优选地，如图1至图9所示，相邻磁极之间设有通风孔1，通风孔1沿轴向设置于冲片本体10上；具体地，相邻两磁极之间开有轴向通风孔1，用以冷却转子铁心，其数量与转子极数相同，且对称均匀分布。

实施例2

结合上述方案，本实用新型还提供一种永磁电机，包括电机转子冲片结构，所述电机转子冲片结构为上述所述的电机转子冲片结构。

本实用新型提供的方案，通过改变磁钢槽倒角处的过渡方式，即引入圆弧-直线-圆弧三段式结构，能够有效降低磁钢槽边角处的局部应力，提高高速电机转子的运行可靠性，并可以适当提升转子冲片的抗退磁能力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (11)

1.一种电机转子冲片结构，其特征在于，包括冲片本体(10)，所述冲片本体(10)的周向上沿水平方向设有多个磁钢槽，所述磁钢槽内的倒角上设有倒角过渡结构，所述倒角过渡结构包括有多段过渡段，所述过渡段包括圆弧过渡段(6)和直线过段(8)。

2.根据权利要求1所述的电机转子冲片结构，其特征在于，所述过渡段包括两段圆弧过渡段(6)和一直线过段(7)；两段所述圆弧过渡段(6)的一端分别连接于所述直线过段(7)的两端，两段所述圆弧过渡段(6)的另一端分别与所述磁钢槽倒角两侧的直线边(11)连接。

3.根据权利要求2所述的电机转子冲片结构，其特征在于，所述磁钢槽内的所有倒角或至少部分倒角上设有所述倒角过渡结构。

4.根据权利要求2所述的电机转子冲片结构，其特征在于，所述磁钢槽内的部分倒角上设圆弧连接段(8)，以及所述磁钢槽内的部分倒角上设有倒角过渡结构；所述圆弧连接段(8)和所述倒角过渡结构分别设置于所述磁钢槽内不同的倒角上；所述圆弧连接段(8)的两端直接与所述倒角两侧的直线边(11)连接。

5.根据权利要求4所述的电机转子冲片结构，其特征在于，所述磁钢槽倒角两侧的直线边(11)切线圆弧的圆心、所述磁钢槽倒角两侧的直线边(11)交点以及所述直线过段(7)的中点位于同一直线上；和/或，

所述磁钢槽倒角两侧直线边(11)的切线圆弧(14)的半径和所述圆弧连接段(8)的半径相同，并且所述切线圆弧(14)的半径R2≥所述圆弧过渡段(6)的半径R1。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电机转子冲片结构，其特征在于，相邻两个所述磁钢槽中，其中一个磁钢槽外侧的倒角上设有所述倒角过渡结构，另一个相邻所述磁钢槽的内侧设有所述倒角过渡结构；或者，其中一个磁钢槽内侧的倒角上设有所述倒角过渡结构，另一个相邻所述磁钢槽的外侧设有所述倒角过渡结构。

7.根据权利要求1至5任一项所述的电机转子冲片结构，其特征在于，所述磁钢槽内侧的直线边上设有磁钢避让槽(3)。

8.根据权利要求7所述的电机转子冲片结构，其特征在于，所述冲片本体(10)为中空结构；多个所述磁钢槽呈环状设置于所述冲片本体(10)上；其中，相邻的三个磁钢槽中分别设有一磁化方向一致的磁钢，所述相邻的三个磁钢槽中的磁钢共同组成一磁极；所述多个磁钢槽分别组成多个磁极；相邻所述磁极的磁化方向相反。

9.根据权利要求8所述的电机转子冲片结构，其特征在于，相邻所述磁极之间设有通风孔(1)，所述通风孔(1)沿轴向设置于所述冲片本体(10)上。

10.根据权利要求8所述的电机转子冲片结构，其特征在于，所述磁钢槽包括第一磁钢槽(4)、第二磁钢槽(5)以及第三磁钢槽(9)；所述第一磁钢槽(4)、所述第二磁钢槽(5) 以及所述第三磁钢槽(9)依次串联设置于所述冲片本体(10)上；其中一个磁极中的第二磁钢槽(5)内侧设有叠片标记槽(2)。

11.一种永磁电机，包括电机转子冲片结构，其特征在于，所述电机转子冲片结构为上述权利要求1至10任一项所述的电机转子冲片结构。

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