CN215580608U - 转子结构及电机 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种转子结构及电机，转子结构包括：转子铁芯为棱柱形，转子铁芯至少包括相接的第一外侧面、第二外侧面，第一外侧面上设置有第一永磁体、第二永磁体；第二外侧面上设置有第三永磁体、第四永磁体；第一永磁体、第二永磁体的极性相反，第三永磁体与第四永磁体的极性相反；第二永磁体与第三永磁体极性相同，第二永磁体与第三永磁体拼接构成转子结构的斜极。本公开提供的转子结构，是一种永磁斜极转子，通过将斜极拆分为两部分永磁体，并将两部分永磁体分别布置在棱柱的相邻两个侧面上，从而永磁体的内周面可以加工成平面，相较于现有技术中永磁体内外周面均为圆弧面的方案，本公开转子结构的斜极永磁体更加易于加工和成型。

Description

转子结构及电机

技术领域

本公开属于电机技术领域，具体涉及一种转子结构及电机。

背景技术

电机是一种旋转式电动机器，能将电能转化为机械能。电机一般由定子和转子两个部件组成，电机定子由定子铁芯、绕组、绝缘材料组成，电机转子由转子铁芯和永磁体(或/和铸铝)组成。其中永磁同步电机由于具有效率高、输出转矩大、转速可调、体积小等特点，目前已经广泛的应用于很多领域中，并取得了良好的应用效果。

永磁同步电机在设计和应用过程中受到很多结构参数的影响，比如定子齿宽、定子轭宽、定子内径、定转子间隙、磁钢厚度等。另一方面，永磁同步电机在使用过程中还有很多设计评估指标，比如最大带载能力、最大功率、噪声振动、转矩脉动、反电动势谐波含量等。其中永磁同步电机的转矩脉动是对电机噪声振动影响较大的一个电机设计指标，而永磁同步电机的反电动势谐波含量是永磁同步电机驱动控制稳定性的一个重要参考指标。

对于内插式永磁同步电机，降低转矩脉动的主要方式有转子冲片开槽、转子斜极、定子斜槽，定子开辅助槽等。对于表贴式永磁同步电机一般采用永磁体切边、永磁体内外圆偏心、转子斜极、定子齿切边等方式实现降低转矩脉动的效果。以上方式中以转子斜极手段效果最好，但是其加工工艺复杂，尤其是对于铁氧体永磁体。因此，在实际生产中一般采用将转子沿轴向方向分多段制作并依次绕中心轴线交错旋转一个角度的方式等效代替转子斜极。对于以上两种永磁同步电机，采用转子斜极降低转矩脉动的同时，还能实现减低反电势谐波含量的效果。但是以上转子斜极结构都存在试制和加工困难，生产工艺性差等缺点。

发明内容

因此，本公开要解决的技术问题是转子斜极结构永磁体加工困难，生产工艺性差，从而提供一种转子结构及电机。

为了解决上述问题，本公开提供一种转子结构，包括：

转子铁芯，所述转子铁芯为棱柱形，所述转子铁芯至少包括相接的第一外侧面、第二外侧面，所述第一外侧面上设置有第一永磁体、第二永磁体；所述第二外侧面上设置有第三永磁体、第四永磁体；

所述第一永磁体、第二永磁体相对的两个侧面平行，且与所述转子铁芯的轴线成预设夹角A，所述第三永磁体、第四永磁体相对的两个侧面平行，且与所述转子铁芯的轴线成预设夹角A；

所述第一永磁体、第二永磁体的极性相反，所述第三永磁体与所述第四永磁体的极性相反；所述第二永磁体与所述第三永磁体极性相同，所述第二永磁体与所述第三永磁体拼接构成所述转子结构的斜极。

在一些实施例中，所述转子铁芯为正棱柱形，所述第一外侧面、第二外侧面为矩形面。

在一些实施例中，所述转子铁芯的底面的边数为N，所述转子结构的极对数为P，满足N＝2P。

在一些实施例中，所述第一永磁体、第二永磁体之间设有第一斜槽，所述第一斜槽与所述转子铁芯的轴线呈预设夹角A；所述第三永磁体、第四永磁体之间设有第二斜槽，所述第二斜槽与所述转子铁芯的轴线呈预设夹角A。

在一些实施例中，所述第二永磁体与所述第三永磁体相对的两个侧面，且均通过所述第一外侧面、第二外侧面共用的侧棱。

在一些实施例中，所述第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体、第四永磁体朝向所述转子铁芯的内侧面均为平面，背离所述转子铁芯的外侧面均为弧面。

在一些实施例中，所述第二永磁体、第三永磁体的远离所述转子铁芯的外侧面呈弧形平滑相接；和/或，所述第一永磁体、第二永磁体的远离所述转子铁芯的外侧面呈弧形平滑过渡；和/或，所述第三永磁体与所述第四永磁体的远离所述转子铁芯的外侧面呈弧形平滑过渡。

在一些实施例中，所述第一永磁体与所述第三永磁体的形状相同，所述第二永磁体与所述第四永磁体的形状相同。

在一些实施例中，所述第一永磁体的体积V1，所述第二永磁体的体积V2，所述第三永磁体的体积V3，所述第四永磁体的体积V4，满足V1＝V3≤V2＝V4。

在一些实施例中，所述第一永磁体、第二永磁体粘结在所述第一外侧面上；和/或，所述第三永磁体、第四永磁体粘结在所述第二外侧面上。

一种电机，采用上述的转子结构。

本公开提供的转子结构及电机至少具有下列有益效果：

本公开提供的转子结构，是一种永磁斜极转子，通过将斜极拆分为两部分永磁体，并将两部分永磁体分别布置在棱柱的相邻两个侧面上，从而永磁体的内周面可以加工成平面，相较于现有技术中永磁体内外周面均为圆弧面的方案，本公开转子结构的斜极永磁体更加易于加工和成型。

本公开的转子结构还具有降低永磁同步电机转矩脉动，降低反电动势谐波含量的效果，进而改善永磁同步电机振动噪音性能，以及提升永磁同步电机的驱动控制稳定性。

附图说明

图1为本公开实施例的转子结构的结构示意图；

图2为本公开实施例的转子铁芯的结构示意图；

图3为本公开实施例的第一永磁体与第二永磁体的位置示意图。

附图标记表示为：

1、转子铁芯；2、第一外侧面；3、第二外侧面；4、第一永磁体；5、第二永磁体；6、第三永磁体；7、第四永磁体；8、第一斜槽；9、第二斜槽。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开具体实施例及相应的附图对本公开技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

相关技术中，永磁同步电机的斜极结构，转子铁芯中间为圆形轴孔，外轮廓也为圆形结构，永磁体的内外表面为同心的圆形轮廓，左右两侧面为与转子中心轴线呈一定角度的平面，因此形成了转子斜极结构。这种结构的永磁体形状复杂，加工困难，尤其是对于永磁体材料为铁氧体时，仅能通过砂轮打磨成型，使得永磁体加工成型更加困难。

相关技术中，另一种永磁同步电机降低齿槽转矩和转矩脉动的转子错极结构。这种结构通过将转子沿轴向方向分成多段，并将每一段绕转子中心轴线接连或者交替旋转一定的角度形成错极的结构方式，从而实现类似于斜极的效果。该种结构形式对于永磁体来说没有增加生产工艺难度，除了高度上的变化其他方面都没变。但是却极大的增加转子组件整体的零件数量，并且具有较大的批量生产难度和复杂的生产工艺性。另一方面，该结构对于齿槽转矩、转矩脉动以及反电势谐波含量的优化效果与转子的轴向分段的数量有关系。转子轴向分段的数量越多时，效果越好，但是工艺性也差。

结合图1至图3所示，本公开实施例提供了一种转子结构，包括：转子铁芯1，所述转子铁芯1为棱柱形，所述转子铁芯1至少包括相接的第一外侧面2、第二外侧面3，所述第一外侧面2上设置有第一永磁体4、第二永磁体5；所述第二外侧面3上设置有第三永磁体6、第四永磁体7；所述第一永磁体4、第二永磁体5相对的两个侧面平行，且与所述转子铁芯1的轴线成预设夹角A，所述第三永磁体6、第四永磁体7相对的两个侧面平行，且与所述转子铁芯1的轴线成预设夹角A；所述第一永磁体4、第二永磁体5的极性相反，所述第三永磁体6与所述第四永磁体7的极性相反；所述第二永磁体5与所述第三永磁体6极性相同，所述第二永磁体5与所述第三永磁体6无缝拼接构成所述转子结构的斜极。第一外侧面2、第二外侧面3是棱柱外周面的多个平行四边形侧面的其中两个，本实施例以第一外侧面2、第二外侧面3作为基础结构，其余外侧面的永磁结构与第一外侧面2、第二外侧面3相同。

本公开实施例提供的转子结构，是一种永磁斜极转子，通过将斜极拆分为两部分永磁体，并将两部分永磁体分别布置在棱柱的相邻两个平行四边形侧面上，从而永磁体的内周面可以加工成平面，相较于现有技术中永磁体内外周面均为圆弧面的方案，本公开转子结构的斜极永磁体更加易于加工和成型，且具有容易实现批量生产的优点。

同时本公开的转子结构还具有降低永磁同步电机转矩脉动，降低反电动势谐波含量的效果，进而改善永磁同步电机振动噪音性能，以及提升永磁同步电机的驱动控制稳定性。

在一些实施例中，所述转子铁芯1为正棱柱形，所述第一外侧面2、第二外侧面3为矩形面。正棱柱形的转子铁芯1更易于加工，正棱柱中侧棱均与底面垂直，外侧面均为矩形面，拼接成斜极的两部分永磁体，如所述第二永磁体5与所述第三永磁体6，能够以第一外侧面2、第二外侧面3共用的侧棱作为加工和拼接的基准，更加易于加工。

在一些实施例中，所述转子铁芯1的底面的边数为N，所述转子结构的极对数为P，满足N＝2P。

本实施例的转子铁芯1为正棱柱形状，转子铁芯1采用正多边形的硅钢片叠压而成，或者可以在圆柱形转子铁芯1的基础上机加工而成，转子铁芯1的底面为正多边形，底面的边数N恰好等于转子结构的极对数P的两倍，便于对转子结构进行设计。本公开实施例的转子结构，采用正棱柱形状的转子铁芯，若为正六棱柱，则具有六个侧面，每个侧面均具有如前第一外侧面、第二外侧面相同的永磁体布置，其中任意外侧面的两部分永磁体，分别与其周向两个相邻的外侧面的一部分永磁体无缝拼接为斜极结构。例如正六棱柱，则具有6个斜极结构，对应的转子结构的极数为3。

在一些实施例中，所述第一永磁体4、第二永磁体5之间设有第一斜槽8，所述第一斜槽8与所述转子铁芯1的轴线呈预设夹角A；所述第三永磁体6、第四永磁体7之间设有第二斜槽9，所述第二斜槽9与所述转子铁芯1的轴线呈预设夹角A。

本实施例的转子结构中，第二永磁体5、第三永磁体6构成斜极结构后，第一斜槽8、第二斜槽9为相邻斜极结构之间的隔磁槽，从而保证斜极结构的斜极效果，预设夹角A即为斜极转子的斜极角度。

在一些实施例中，所述第二永磁体5与所述第三永磁体6相对的两个侧面，均通过所述第一外侧面2、第二外侧面3共用的侧棱。从而，两个永磁体相当于被侧棱与转子铁芯1的轴线确定的平面切割开来，两个接合面均为平面，斜极永磁体更加易于加工和成型，且具有容易实现批量生产的优点。

在一些实施例中，所述第一永磁体4、第二永磁体5、第三永磁体6、第四永磁体7朝向所述转子铁芯1的内侧面均为平面，背离所述转子铁芯1的外侧面均为弧面。从而，本实施例的四块永磁体更加易于加工和成型，且具有容易实现批量生产的优点。

在一些实施例中，所述第二永磁体5、第三永磁体6的远离所述转子铁芯1的外侧面呈弧形平滑相接。和/或，所述第一永磁体4、第二永磁体5的远离所述转子铁芯1的外侧面呈弧形平滑过渡。和/或，所述第三永磁体6与所述第四永磁体7的远离所述转子铁芯1的外侧面呈弧形平滑过渡。

从而本实施例的永磁体在两两无缝拼接成为斜极结构后，整个转子结构的外周面恢复至圆形状结构，保证转子结构的圆周度，转子结构旋转稳定性高，与定子的气隙统一，保证电机具有较好的性能。

在一些实施例中，所述第一永磁体4与所述第三永磁体6的形状相同，所述第二永磁体5与所述第四永磁体7的形状相同。

本实施例的四块永磁体采用两两相同的方式，从而减少了永磁体的种类，进一步提高了永磁体的加工和成型效率，更容易实现批量生产。

在一些实施例中，所述第一永磁体4的体积V1，所述第二永磁体5的体积V2，所述第三永磁体6的体积V3，所述第四永磁体7的体积V4，满足V1＝V3≤V2＝V4。

本实施例的转子结构，第一永磁体4与第三永磁体6通用，第二永磁体5与第四永磁体7通用，同时第一永磁体4与第三永磁体6相较于第二永磁体5与第四永磁体7的体积较小，能够保持转子永磁体的抗退磁能力不降低，原理是永磁体的抗退磁能力与永磁体的厚度有关系，越厚的话抗退磁能力越强，所以，斜极永磁体中间的缝隙需要尽量选在永磁体薄的地方，即尽可能偏离永磁体的中心最厚处，这样对永磁体抗退磁能力影响较小，转子不容易发生退磁现象。

在一些实施例中，所述第一永磁体4、第二永磁体5粘结在所述第一外侧面2上；和/或，所述第三永磁体6、第四永磁体7粘结在所述第二外侧面3上。

从而本实施例的转子结构形成一种表贴式永磁斜极转子结构，具有易于加工和成型，且容易实现批量生产，还具有降低永磁同步电机转矩脉动，降低反电动势谐波含量的效果，进而改善永磁同步电机振动噪音性能，以及提升永磁同步电机的驱动控制稳定性。

一种电机，采用上述的转子结构。

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。

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

Claims (11)

1.一种转子结构，其特征在于，包括：

转子铁芯(1)，所述转子铁芯(1)为棱柱形，所述转子铁芯(1)至少包括相接的第一外侧面(2)、第二外侧面(3)，所述第一外侧面(2)上设置有第一永磁体(4)、第二永磁体(5)；所述第二外侧面(3)上设置有第三永磁体(6)、第四永磁体(7)；

所述第一永磁体(4)、第二永磁体(5)相对的两个侧面平行，且与所述转子铁芯(1)的轴线成预设夹角A，所述第三永磁体(6)、第四永磁体(7)相对的两个侧面平行，且与所述转子铁芯(1)的轴线成预设夹角A；

所述第一永磁体(4)、第二永磁体(5)的极性相反，所述第三永磁体(6)与所述第四永磁体(7)的极性相反；所述第二永磁体(5)与所述第三永磁体(6)极性相同，所述第二永磁体(5)与所述第三永磁体(6)拼接构成所述转子结构的斜极。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述转子铁芯(1)为正棱柱形，所述第一外侧面(2)、第二外侧面(3)为矩形面。

3.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述转子铁芯(1)的底面的边数为N，所述转子结构的极对数为P，满足N＝2P。

4.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一永磁体(4)、第二永磁体(5)之间设有第一斜槽(8)，所述第一斜槽(8)与所述转子铁芯(1)的轴线呈预设夹角A；所述第三永磁体(6)、第四永磁体(7)之间设有第二斜槽(9)，所述第二斜槽(9)与所述转子铁芯(1)的轴线呈预设夹角A。

5.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第二永磁体(5)与所述第三永磁体(6)相对的两个侧面，均通过所述第一外侧面(2)、第二外侧面(3)共用的侧棱。

6.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一永磁体(4)、第二永磁体(5)、第三永磁体(6)、第四永磁体(7)朝向所述转子铁芯(1)的内侧面均为平面，背离所述转子铁芯(1)的外侧面均为弧面。

7.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，和/或，所述第二永磁体(5)、第三永磁体(6)的远离所述转子铁芯(1)的外侧面呈弧形平滑相接；所述第一永磁体(4)、第二永磁体(5)的远离所述转子铁芯(1)的外侧面呈弧形平滑过渡；和/或，所述第三永磁体(6)与所述第四永磁体(7)的远离所述转子铁芯(1)的外侧面呈弧形平滑过渡。

8.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一永磁体(4)与所述第三永磁体(6)的形状相同，所述第二永磁体(5)与所述第四永磁体(7)的形状相同。

9.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一永磁体(4)的体积V1，所述第二永磁体(5)的体积V2，所述第三永磁体(6)的体积V3，所述第四永磁体(7)的体积V4，满足V1＝V3≤V2＝V4。

10.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一永磁体(4)、第二永磁体(5)粘结在所述第一外侧面(2)上；和/或，所述第三永磁体(6)、第四永磁体(7)粘结在所述第二外侧面(3)上。

11.一种电机，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的转子结构。

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