CN219477702U - 转子铁芯及使用该转子铁芯的转子组件和永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转子铁芯及使用该转子铁芯的转子组件和永磁电机，包括位于两端的端部冲片和位于端部冲片之间的中间冲片；每个端部冲片和中间冲片均具有形成有中心轴孔的基部、周向地围绕基部布置的多个三角齿，以及一对一成形在每相邻的三角齿之间的多个永磁体定位槽；端部冲片的多个三角齿的外边缘通过外磁桥彼此相连；端部冲片上至少有一对彼此相对的内磁桥与基部相连；中间冲片的多个三角齿的外边缘彼此断离；中间冲片上至少有一对彼此相对的内磁桥与基部相连；以及端部冲片和中间冲片上的内磁桥均位于一对相邻的三角齿的尖端。本实用新型可以有效降低电机运行过程中的噪音。

Description

转子铁芯及使用该转子铁芯的转子组件和永磁电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种转子铁芯及使用该转子铁芯的转子组件和永磁电机。

背景技术

永磁无刷直流电机主要由定子总成、转子总成及端盖等零部件组成，转子总成安装在定子总成内，通过端盖压接后组装成电机，定子总成有直条铁芯绕线焊接成圆后，通过注塑模具与BMC塑封料注塑而成，转子总成主要有转子铁芯、转子轴、若干永磁体、PBT注塑料注塑而成，转子铁芯由若干种转子冲片通过高冲模具叠压成型。

更为具体的，永磁电机是利用永磁体提供磁场，按永磁体在转子安装的方式不同，永磁转子一般可分为表贴式永磁转子和内置式永磁转子，内置式永磁转子较表贴式转子明显优势在于减小电枢反应的退磁及高速运转时的离心力，但内置式转子在永磁体安装时由于永磁体在转子铁芯内部产生磁场，转子铁芯对磁场的干扰，磁阻转矩的增加，对整机的噪音产生一定影响。

更为具体的，结合附图1至3所示，传统永磁电机中的转子铁芯由端部冲片组(上端部和下端部)和中层冲片组组成，其中上下端部冲片组至少由冲片A组成，中层冲片组由若干个冲片B组成，其中冲片B的内磁桥3由两个一字形支柱4组成，且冲片B沿圆周同一方向旋转一个齿至相邻的齿，将冲片A/B均有对应的磁钢槽2尺寸长宽分别定义为a和b，同时每个冲片均有磁钢定位齿，且磁钢定位齿5与磁钢1中心直接接触，会导致磁钢1的磁力线从磁钢的N极(S极)经过磁钢定位齿5到达磁钢的S极(N极)，降低了有效磁通，产生漏磁问题，造成整机性能的损失。

此外，由于反电势谐波与电流基波，电流谐波与反电势基波的相互作用易产生整机的2P整数倍的频率噪音，造成此结构电机装在空调负载运转时，整机在不同波段的频率时电机噪音与整机产生负载共频噪音。

故而对于永磁无刷直流电机来说，有待进一步优化其结构来兼顾降低电机本身的电磁噪音及与使用场合中的负载的共振频率点。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种转子铁芯，以解决降低电磁噪音的技术问题。

本实用新型的第二目的是提供一种转子组件，以解决降低转子组件运行噪音的技术问题。

本实用新型的第三目的是提供一种永磁电机，以解决降低电机运行噪音的技术问题。

本实用新型的转子铁芯是这样实现的：

一种转子铁芯，包括：位于两端的端部冲片和位于端部冲片之间的中间冲片；

每个端部冲片和中间冲片均具有形成有中心轴孔的基部、周向地围绕所述基部布置的多个三角齿，以及一对一成形在每相邻的三角齿之间的多个永磁体定位槽；

所述端部冲片的多个三角齿的外边缘通过外磁桥彼此相连；所述端部冲片上至少有一对彼此相对的内磁桥与基部相连；

所述中间冲片的多个三角齿的外边缘彼此断离；所述中间冲片上至少有一对彼此相对的内磁桥与基部相连；以及

所述端部冲片和中间冲片上的内磁桥均位于一对相邻的三角齿的尖端。

在本实用新型可选的实施例中，所述端部冲片和中间冲片上的内磁桥均由呈大致垂直的两条直条支柱组成。

本实用新型的转子组件是这样实现的：

一种转子组件，适用于永磁电机，包括：所述的转子铁芯和与所述转子铁芯的基部配接的转子轴；

所述转子轴上设有至少一个减震结构。

在本实用新型可选的实施例中，所述减震结构为沿着转子轴的轴向呈圆周向的开槽结构。

在本实用新型可选的实施例中，每个所述减震结构的轴径都小于转子轴的轴径的75％～80％。

在本实用新型可选的实施例中，所述转子轴上沿轴向间隔地设有第一内卡环槽、滚径位、第二内卡环槽、防水圈槽、外卡环槽、扁位和螺纹部；其中

所述第一内卡环槽和第二内卡环槽均用于对电机中的轴承进行限位；所述滚径位用于与转子铁芯的基部过盈配合；所述防水圈槽适于配合防水圈来对电机进行防水；

所述外卡环槽适于配合外卡环对风叶进行限位；所述扁位用于装配风叶；所述螺纹部用于配合螺母来固定风叶。

在本实用新型可选的实施例中，所述转子轴上沿轴向间隔设有第一段减震结构、第二段减震结构和第三段减震结构；其中

第一段减震结构位于滚径位与第二内卡环槽之间；

第二段减震结构位于防水圈槽与外卡环槽之间；

第三段减震结构位于外卡环槽与扁位之间。

在本实用新型可选的实施例中，所述第一段减震结构、第二段减震结构和第三段减震结构的长度不尽相同。

在本实用新型可选的实施例中，所述第一段减震结构、第二段减震结构和第三段减震结构的外径不尽相同。

本实用新型的永磁电机是这样实现的：

一种永磁电机，包括所述的转子组件。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：本实用新型的转子铁芯及使用该转子铁芯的转子组件和永磁电机，对于转子铁芯来说，首先，通过在基部与永磁体定位槽之间设计了三角齿结构，可以提高转子铁芯的强度，从而可以降低电机运行时电磁力对转子的磁拉力引起转子铁芯变形影响磁场圆度导致的电磁噪音。再由成形在相邻的三角齿尖端的内磁桥的设计可以有效降低磁漏。

此外，通过在转子轴上设计的加减震结构达到降低转子轴的系统刚度，进而抑制风叶通过转子轴的传递噪音，同时降低电机应用在具体负载场合中时的运行噪音、风道噪音与空调壳体间共振频率，使电机噪音与风道噪音不在同个频率段上，达到降低这个负载噪音的效果。

故而，通过转子铁芯与转子轴的协同配合来优化整体电机的降噪效果。

附图说明

图1为现有技术中使用的转子铁芯的结构示意图；

图2为现有技术中使用的转子铁芯的冲片A的结构示意图；

图3为现有技术中使用的转子铁芯的冲片B的结构示意图；

图4为本实用新型的转子铁芯的第一视角结构示意图；

图5为本实用新型的转子铁芯的端部冲片C的结构示意图；

图6为本实用新型的转子铁芯的中间冲片D的结构示意图；

图7为本实用新型的转子铁芯的第二视角结构示意图；

图8为本实用新型的转子轴的结构示意图；

图9为本实用新型的转子轴应用在电机中的结构示意图；

图10为现有技术中的转子组件应用在电机中的扫频分析示意图；

图11为本实用新型的转子组件仅改进转子轴时应用在电机中的扫频分析示意图；

图12为本实用新型的转子组件同时改进转子轴和转子铁芯时应用在电机中的扫频分析示意图。

图中：磁钢1、磁钢槽2、内磁桥3、一字形支柱4、磁钢定位齿5、外磁桥6、转子轴7、第一内卡环槽71、滚径位72、第二内卡环槽73、防水圈槽74、外卡环槽75、扁位76、螺纹部77、第一段减震结构81、第二段减震结构82、第三段减震结构83、端部冲片C、中间冲片D、基部91、三角齿92、永磁体定位槽93。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图4至图7所示，本实施例提供了一种转子铁芯，包括：位于两端的端部冲片C和位于端部冲片C之间的中间冲片D；大致来说，每个端部冲片C和中间冲片D均具有形成有中心轴孔的基部91、周向地围绕基部91布置的多个三角齿92，以及一对一成形在每相邻的三角齿92之间的多个永磁体定位槽93。

基于上述结构，进一步来说，端部冲片C的多个三角齿92的外边缘通过外磁桥6彼此相连；端部冲片C上至少有一对彼此相对的内磁桥3与基部91相连。中间冲片D的多个三角齿92的外边缘彼此断离；中间冲片D上至少有一对彼此相对的内磁桥3与基部91相连。其中，端部冲片C和中间冲片D上的内磁桥3均位于一对相邻的三角齿92的尖端。

结合附图更为详细地说，在转子铁芯生产的过程中，将端部冲片C和若干中间冲片D堆叠地布置在一起，其中使得端部冲片C位于两端，若干中间冲片D位于中间，且使得每个冲片的基部91的中心轴孔轴向对齐，并且所有冲片的相应的永磁体安装槽93在轴向方向上分别对齐，以形成用于容纳磁钢1的多个磁钢定位通道。更为详细的过程如下：

先将一个端部冲片C放在第一层，再放第一层的中间冲片D，此时中间冲片D的对角齿冲片以端部的C冲片的对角齿冲片为基准沿圆周同一方向旋转一个齿至相邻的齿，而第二层的中间冲片D的对角冲片以第一层的中间冲片D的对角齿冲片为基准沿圆周同一方向旋转一个齿，以此类推直至最后的端部冲片C。

基于上述结构，本实施例采用的端部冲片C上至少有一对彼此相对的内磁桥3与基部91相连，协同中间冲片D上至少有一对彼此相对的内磁桥3与基部91相连的设计，可以提升整体转子铁芯的强度，降低采用该转子铁芯的转子组件在电机运行中电磁产生的磁拉力产生的形变量，通过增加转子铁芯的强度，改善磁场圆度。

再者来说，本实施例中的端部冲片和中间冲片上的内磁桥3均由呈大致垂直的两条直条支柱组成，两条直条支柱呈垂直分布的结构能最大程度的保证内磁桥3的稳定性。

此外，还需要说明的是，本实施例通过三角齿92与磁钢边角进行接触限位，能有效避免传统的转子铁芯通过磁钢定位柱产生的漏磁，而成形在相邻的三角齿92尖端的内磁桥3的设计能有效隔绝磁钢的N极(S极)直接到磁钢的S极(N极)避降低磁钢漏磁，提升整机性能。对比厚度相同的本实施例的转子铁芯与说明书背景技术的转子铁芯，设本实施例中的冲片C/D对应的磁钢槽尺寸长宽分别定义为C1和D1，若C＝C1,D＝D1，则说明书背景技术的转子铁芯的磁钢定位齿5及内磁桥3的长度会增加，这样会更加的导致转子铁芯的强度降低，从而带来整机运行时的噪音。

实施例2：

请参阅图4至图12所示，在实施例1的转子铁芯的基础上，本实施例提供了一种转子组件，适用于永磁电机，包括：实施例1的转子铁芯和与转子铁芯的基部91配接的转子轴7。本实施例中采用的转子轴7上设有至少一个减震结构，此处具体减震结构的设计数量和位置根据不同负载环境下使用的电机来适应性设计，本实施例不做绝对限定。此处结合附图举例一种可选的情况来说，本实施例采用的减震结构为沿着转子轴7的轴向呈圆周向的开槽结构。

接下来结合一种具体应用在空调负载上的电机中的转子组件的情况详细来说，由于要配合空调负载的使用需求，电机中的转子轴7上沿轴向间隔地设有第一内卡环槽71、滚径位72、第二内卡环槽73、防水圈槽74、外卡环槽75、扁位76和螺纹部77；其中第一内卡环槽71和第二内卡环槽73均用于对电机中的轴承100进行限位；滚径位72用于与转子铁芯的基部91过盈配合；防水圈槽74适于配合防水圈来对电机进行防水；外卡环槽75适于配合外卡环对风叶进行限位；扁位76用于装配风叶；螺纹部77用于配合螺母来固定风叶。

基于上述转子轴7的结构来说，本实施例做了如下设计：

转子轴7上沿轴向间隔设有第一段减震结构81、第二段减震结构82和第三段减震结构83；其中第一段减震结构81位于滚径位72与第二内卡环槽73之间；第二段减震结构82位于防水圈槽74与外卡环槽75之间；第三段减震结构83位于外卡环槽75与扁位76之间。

还需要加以说明的是，首先，第一段减震结构81、第二段减震结构82和第三段减震结构83的轴径都小于转子轴7的轴径的75％～80％。其次，第一段减震结构81、第二段减震结构82和第三段减震结构83的长度不尽相同，此处的不尽相同指的是三段减震结构的长度可以是都不同，也可以是其中两段的减震结构相同。再者，第一段减震结构81、第二段减震结构82和第三段减震结构83的外径不尽相同，此处的不尽相同指的是三段减震结构的外径可以是都不同，也可以是其中两段的减震结构相同。

对于采用常规技术中的转子组件的电机来说，通过扫频分析发现，如图10所示，在低转速下的整机频率异音主要集中在500-600HZ范围内的共振噪音，测试显示在500HZ下整机噪音在58db左右，600HZ下整机噪音高达74db，其中600HZ的高分贝噪音主要为6倍转频的共振噪音，当该频段与整机负载固频点接近时，将产生共振异响。再深层次的对该6倍转频噪音进行原理上的分析，主要是转子的反电势谐波与电流基波，电流谐波与反电势基波的相互作用形成，反电动势中的5次谐波与7次谐波噪音产生，所以降低该转子的6倍转频的固有频率成为主要因素，同时分析500HZ下的噪音主要为电磁噪音。

对于采用本实施例的转子组件的电机来说，采用本实施例的转子轴7配合常规技术中的转子铁芯时，通过扫频分析发现，通过转子轴7进行优化后，整个转子组件的固有频率变为516HZ，转子固有频率降低，可以避开与整机的共振频率，还可以抑制风叶通过转子轴7的传递噪音，同时降低电机噪音、风道噪音与空调壳体间共振频率，使电机噪音与风道噪音不在同个频率段上，达到降低这个负载噪音的效果，解决频率在580～600HZ下的噪音问题，由图11可见，通过优化转子轴7的结构，能有效的将600HZ左右下的共振噪音从原先的71db降低至42db,改善效果相当明显，那么在原500HZ下的噪音点依然存在，达到48db，仍需要进行解决。基于此情况，将本实施例的转子轴7的改进配合本实施例中的转子铁芯的改进，通过扫频分析发现，如图所示12，可以将原先500HZ左右下的电磁噪音分贝值由48db降低至25db,同时由于转子铁芯的整机强度增加，改善整机运行时的磁场圆度，导致整机的电磁噪音改善明显，改善后的整机噪音整体噪音控制在35db以下。

综上，对于本实施例的转子组件来说，通过转子铁芯与转子轴7的协同配合来优化整体电机的降噪效果。

实施例3：

在实施例2的转子组件的基础上，本实施例提供了一种永磁电机，包括实施例2的转子组件。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语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设备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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (9)

1.一种转子铁芯，其特征在于，包括：位于两端的端部冲片和位于端部冲片之间的中间冲片；

每个端部冲片和中间冲片均具有形成有中心轴孔的基部、周向地围绕所述基部布置的多个三角齿，以及一对一成形在每相邻的三角齿之间的多个永磁体定位槽；

所述端部冲片的多个三角齿的外边缘通过外磁桥彼此相连；所述端部冲片上至少有一对彼此相对的内磁桥与基部相连；

所述中间冲片的多个三角齿的外边缘彼此断离；所述中间冲片上至少有一对彼此相对的内磁桥与基部相连；以及

所述端部冲片和中间冲片上的内磁桥均位于一对相邻的三角齿的尖端；

所述端部冲片和中间冲片上的内磁桥均由呈大致垂直的两条直条支柱组成。

2.一种转子组件，适用于永磁电机，其特征在于，包括：如权利要求1所述的转子铁芯和与所述转子铁芯的基部配接的转子轴；

所述转子轴上设有至少一个减震结构。

3.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，所述减震结构为沿着转子轴的轴向呈圆周向的开槽结构。

4.根据权利要求3所述的转子组件，其特征在于，每个所述减震结构的轴径都小于转子轴的轴径的75%～80%。

5.根据权利要求2～4任一项所述的转子组件，其特征在于，所述转子轴上沿轴向间隔地设有第一内卡环槽、滚径位、第二内卡环槽、防水圈槽、外卡环槽、扁位和螺纹部；其中

所述第一内卡环槽和第二内卡环槽均用于对电机中的轴承进行限位；所述滚径位用于与转子铁芯的基部过盈配合；所述防水圈槽适于配合防水圈来对电机进行防水；

所述外卡环槽适于配合外卡环对风叶进行限位；所述扁位用于装配风叶；所述螺纹部用于配合螺母来固定风叶。

6.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，所述转子轴上沿轴向间隔设有第一段减震结构、第二段减震结构和第三段减震结构；其中

第一段减震结构位于滚径位与第二内卡环槽之间；

第二段减震结构位于防水圈槽与外卡环槽之间；

第三段减震结构位于外卡环槽与扁位之间。

7.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，所述第一段减震结构、第二段减震结构和第三段减震结构的长度不尽相同。

8.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，所述第一段减震结构、第二段减震结构和第三段减震结构的外径不尽相同。

9.一种永磁电机，其特征在于，包括如权利要求2～8任一项所述的转子组件。