CN213637245U

CN213637245U - 一种转子铁芯组件、转子及包括其的电机

Info

Publication number: CN213637245U
Application number: CN202022182162.5U
Authority: CN
Inventors: 张斌骥; 郑学良; 刘锋
Original assignee: Gree Green Refrigeration Technology Center Co Ltd of Zhuhai
Current assignee: Gree Green Refrigeration Technology Center Co Ltd of Zhuhai; Zhuhai Gree Energy Saving Environmental Protection Refrigeration Technology Research Center Co Ltd
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2021-07-06
Anticipated expiration: 2030-09-29

Abstract

本实用新型提供一种转子铁芯组件、转子及包括其的电机。转子铁芯组件铁芯主体，铁芯主体构造为柱状结构，其外周壁形成有多个第一槽壁；铁芯外周块，铁芯外周块设置多个，每个铁芯外周块对应一个第一槽壁设置，铁芯外周块上形成有第二槽壁，第二槽壁和第一槽壁相对设置，并在两者之间形成用于安装磁钢的磁钢槽；隔磁块，相邻的两个铁芯外周块之间形成有间隙，隔磁块设置在两个铁芯外周块之间的间隙内，隔磁块用于将相邻的两个磁钢槽内的磁钢产生的磁束进行分隔，隔磁块分别与相邻的两个铁芯外周块以及铁芯主体连接，使隔磁块与铁芯主体和铁芯外周块形成一整体结构。本实用新型可以解决转子相邻永磁体之间产生漏磁的问题。

Description

一种转子铁芯组件、转子及包括其的电机

技术领域

本实用新型涉及电机相关技术领域，尤其涉及一种转子铁芯组件、转子及包括其的电机。

背景技术

永磁同步电机使用永磁体转子结构，而相邻永磁体之间通过磁桥连接，当转子旋转时，受到电磁拉力和离心力的影响，如果磁桥过小，会造成该处抗拉强度减弱，会造成旋转过程中发生断裂的问题，故设计时都需要考虑机械强度而增加磁桥尺寸的设计，但是相邻永磁体会通过磁桥产生在转子上的回路磁路，该部分磁路对于电机而言为漏磁，产生漏磁通，对电机主磁通有损失，使电机输出转矩减小，从而减小电机功率密度及电机效率。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提供一种转子铁芯组件、转子及包括其的电机，至少用于解决现有技术中相邻永磁体之间产生漏磁的技术问题，具体地：

第一方面，本实用新型提供一种转子铁芯组件，包括：

铁芯主体，所述铁芯主体构造为柱状结构，其外周壁形成有多个第一槽壁；

铁芯外周块，所述铁芯外周块设置多个，每个所述铁芯外周块对应一个所述第一槽壁设置，所述铁芯外周块上形成有第二槽壁，所述第二槽壁和所述第一槽壁相对设置，并在两者之间形成用于安装磁钢的磁钢槽；

隔磁块，相邻的两个所述铁芯外周块之间形成有间隙，所述隔磁块设置在两个所述铁芯外周块之间的间隙内，所述隔磁块用于将相邻的两个所述磁钢槽内的磁钢产生的磁束进行分隔，

所述隔磁块分别与所述相邻的两个所述铁芯外周块以及所述铁芯主体连接，使所述隔磁块与所述铁芯主体和所述铁芯外周块形成一整体结构。

进一步可选地，所述铁芯外周块上位于所述第二槽壁侧的部分形分别成有连接豁口，所述连接豁口用于与所述隔磁块进行连接。

进一步可选地，所述铁芯主体上位于两个所述第一槽壁之间的部分形成有连接块，所述连接块用于与所述隔磁块进行连接。

进一步可选地，所述连接块与两个所述第一槽壁相接的部分各形成有一个凸起结构，所述凸起结构用于与所述隔磁块进行卡接。

进一步可选地，所述隔磁块两侧形成两个卡钩结构，所述卡钩结构嵌入到所述连接豁口内，与所述铁芯外周块进行连接；

所述隔磁块上还形成有卡接槽，所述卡接槽用于与所述连接块进行卡接。

进一步可选地，所述卡接槽内壁上形成有内凹结构，所述内凹结构与所述连接块上的凸起结构进行卡接。

进一步可选地，所述铁芯主体、铁芯外周块和所述隔磁块采用拼装的方式形成一体结构。

进一步可选地，所述磁钢槽构造为V型槽。

进一步可选地，所述铁芯外周块的外侧壁形成圆弧面，所述隔磁块的外侧壁形成圆弧面，

多个所述铁芯外周块的外侧壁和多个所述隔磁块的外侧壁构成所述转子铁芯组件的圆筒形外周壁。

进一步可选地，所述隔磁块采用浇注的方式形成在设置在所述铁芯外周壁和所述铁芯主体之间。

进一步可选地，所述隔磁块由非导磁材料形成，所述隔磁块的材料密度＞2g/cm³，熔点＜700℃。

进一步可选地，所述隔磁块的端面面积为S，S＞k/h，S＞b/h，a＞1/6*360°/p，

其中，k为极弧直线长度，b为D轴磁钢底部到转子中心距离，p为电机极数。

第二方面，本实用新型提供一种转子，包括上述转子铁芯组件，所述磁钢槽内设置有磁钢。

进一步可选地，每个所述磁钢槽内设置两个磁钢，两侧磁钢呈V型布置。

第三方面，提供一种电机，包括上述转子。

本实用新型通过隔磁块分隔相邻的两个磁钢槽内的磁钢，避免产生漏磁，可大幅度提升电机的输出转矩，提升电机的功率密度及电机效率，有效降低电机运行时的相电流，对电控及用电安全提供有力保障。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，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的附图。

图1示出本实用新型实施例转子铁芯组件结构示意图；

图2示出本实用新型实施例铁芯主体的结构示意图；

图3示出图2中A处放大图；

图4示出本实用新型实施例铁芯外周块的结构示意图；

图5示出本实用新型实施例隔磁块的结构示意图。

图中：

10、铁芯主体；11、第一槽壁；12、连接块；13、凸起结构；20、铁芯外周块；21、第二槽壁；22、连接豁口；30、隔磁块；31、卡钩结构；32、卡接槽。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

本实用新型将转子铁芯设置成分体结构，在相邻的铁芯外周块之间即Q轴位置处采用非导磁材料浇铸形成隔磁块，通过隔磁块分隔相邻的两个磁钢槽内的磁钢，避免产生漏磁，可大幅度提升电机的输出转矩，提升电机的功率密度及电机效率，有效降低电机运行时的相电流，对电控及用电安全提供有力保障。以下结合具体实施例对本实用新型进行详细介绍：

如图1所示，本实用新型提供一种转子铁芯组件，包括：

铁芯主体10，铁芯主体10构造为柱状结构，其外周壁形成有多个第一槽壁11，多个第一槽壁11形状相同，并沿铁芯主体10的周向均匀分布；

铁芯外周块20，铁芯外周块20设置多个，每个铁芯外周块20对应一个磁钢槽壁设置，铁芯外周块20上形成有第二槽壁21，第二槽壁21和第一槽壁11相对设置，并在两者之间形成用于安装磁钢的磁钢槽；

隔磁块30，相邻的两个铁芯外周块20之间形成有间隙，隔磁块30设置在两个铁芯外周块20之间的间隙内，隔磁块30用于将相邻的两个磁钢槽内的磁钢产生的磁束进行分隔，

隔磁块30同时与相邻的两个铁芯外周块20以及铁芯主体10连接，使铁芯主体10和铁芯外周块20形成一体结构。例如可以通过拼装的方式形成一体结构。

如图2所示，优选地，第一槽壁11可以构造为平面结构，或V型面，使铁芯主体10构成棱柱结构，铁芯主体10的中心沿轴向设置有主轴孔，主轴孔的轴线与铁芯主体10的轴线共线。

在本实施例中，第一槽壁11构造为V型面，相对应地，铁芯外周壁上的第二槽壁21也构造为V型面，使磁钢槽形成V形槽，每个磁钢槽内对称设置有两个磁钢，两个磁钢呈V型布置。

铁芯外周块20与铁芯主体10的长度相同，铁芯外周块20上与第二槽壁21相对的侧壁构造圆弧形壁面，多个铁芯外周块20的圆弧形壁面共同构成铁芯组件的外周壁的一部分。

如图4所示，铁芯外周块20上位于第二槽壁21侧的部分形分别成有连接豁口22，连接用于与隔磁块30进行连接。优选地，连接豁口22沿铁芯外周块20的圆弧形侧避面延伸具有一定的弧度，进一步地，圆弧形侧避面沿周向延伸，使连接豁口22的外侧壁长于内侧壁，提高连接的可靠性。

如图2、图3所示，铁芯主体10上位于两个第一槽壁11之间的部分形成有连接块12，连接块12用于与隔磁块30进行连接，具体的，相邻两个第一槽壁11之间间隔一定距离，间隔部分沿铁芯主体10的径向延伸形成连接块12。进一步地，接块与两个第一槽壁11相接的部分各形成有一个凸起结构13，凸起结构13用于与隔磁块30进行卡接，优选地，凸起结构13为朝向连接块12的侧部形成的凸起，优选地可以为弧形凸起或其他形状凸起均可，以方便连接块12与隔磁块30形成卡接。

如图5所示，隔磁块30两侧形成两个卡钩结构31，两个卡钩结构31分别沿一定的弧度向隔磁块30的两侧弯曲延伸形成，卡钩结构31嵌入到连接豁口22内，与铁芯外周块20进行连接，优选地，卡钩结构31构造为与连接豁口22形状形同的结构，使其能够嵌入到连接豁口22内并完全填充连接豁口22。优选地，连接豁口22与卡钩结构31均具有一定的弧度，使两者的连接更加可靠。

隔磁块30上还形成有卡接槽32，卡接槽32形成在两个卡钩结构31之间，并朝向两个卡钩结构31弯曲的一侧，其形状与铁芯主体10上的连接块12适配，用于与连接块12进行卡接。

卡接槽32内壁上形成有内凹结构，内凹结构的位置与形状与凸起结构13相同，内凹结构与连接块12上的凸起结构13进行卡接。

隔磁块30的外侧壁形成圆弧面，装配完成后，多个铁芯外周块20的外侧壁和多个隔磁块30的外侧壁共同构成转子铁芯组件的圆筒形外周壁。

隔磁块30由非导磁材料形成，隔磁块30的材料密度＞2g/cm³，熔点＜700℃，以保证隔磁块30具有较高的抗拉强度，并且，浇筑或压铸过程中，不会由于温度过高对转子铁芯的涂层造成破坏，使得连接转子模块后同样可达到无漏磁效果。例如，隔磁块30可以为铝质结构。优选地，隔磁块30采用浇注的方式形成在设置在铁芯外周壁和铁芯主体10之间，例如可以将铝液通过一定压力进行浇铸，使形成的隔磁块30能够与铁芯外周块20和铁芯主体10能够完全适配，不会形成间隙，保证形成的铁芯组件具有足够的机械强度。

根据电机电磁转矩公式①，前半部分为电机永磁体产生的转矩，随着磁钢的漏磁减小，可以有效提升永磁体产生的磁链

从而使得永磁体产生的转矩增加，从而提升电机的电磁转矩T_em，进而提升电机的输出能力；

其中，T_em-电磁转矩；P-极对数；

永磁体磁链；i_s-定子电流；L_d-直轴电感；L_q-交轴电感；β-i_s与直轴的夹角；

旋转时转子受到径向磁拉力(沿旋转中心向外径方向的力)，浇铸的转子强度需要克服的力：

(径向电磁力)

其中，P_r-径向电磁力；B_r-径向气隙磁密；B_t-切向气隙磁密；μ₀-真空磁导率；

旋转时转子受到切向磁拉力(与转子外径相切方向的力)，浇铸的转子强度需要克服的切向方向力：

(切向电磁力)

其中，P_t-切向电磁力；B_r-径向气隙磁密；B_t-切向气隙磁密；μ₀-真空磁导率；

旋转时转子受到离心力(沿旋转中心向外径方向的力)，浇铸的转子强度需要克服的力：

(离心力)

其中，F-离心力；m-转子质量；V-旋转线速度；r-转子半径。

本实用新型中使用的浇铸材料，通过公式②③④可以看出，电机转子旋转产生的径向、切向电磁力以及离心力(轴向很小可忽略不计)，设单个Q轴位置的浇铸面积为S，通过对S以及边缘弯折钩的设计，增加机械强度，克服以上电机产生力的作用力。隔磁块30的端面面积为S，S＞k/h，S＞b/h，a＞1/6*360°/p，

本实用新型转子铁芯组件将Q轴处主要产生漏磁的部分剔除，使磁束无法通过磁桥进行漏磁，产生漏磁通，大幅度提升电机输出转矩，提升电机功率密度，有效解决了漏磁通的难题；并通过使用浇铸的模式，对转子铁芯进行拼装，拼装后同样形成具有较强机械强度的转子铁芯，且浇铸材料为非导磁结构，同样不会增加转子的漏磁。

本实用新型一种转子，包括上述转子铁芯组件，磁钢槽内设置有磁钢，优选地，当磁钢槽构造为V型槽时，磁钢槽内设置两个磁钢，两个磁钢呈V型布置地设置在磁钢槽内。

本实用新型还提供一种电机，包括定子和上述转子，本实用新型提供的电机各频段电机效率如下表：

由上表可见，本实用新型提供的电机在电机效率和最高输出转矩上均有所提升，其中低频段提升较为明显，同时由于转子磁场的利用提升，电机的最大输出转矩提升了12％。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。