CN219535735U - 一种不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电机技术领域,公开了一种不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构。采用分开的一字型磁极结构,在磁极中间设置等宽隔磁桥,并增设通孔及导磁凸起,能够改善电机冲片的机械强度及转子叠片的安全系数,并减少磁钢之间的漏磁,提高电机的动力性能。在转子外轮廓上设置有由不同形式的圆弧线段和斜线段组成的不均匀气隙线组,使得电机的气隙为不均匀气隙,能够减小气隙磁场的畸变率,改善反电势波形的正弦度,降低电机的齿槽转矩和转矩脉动,改善电机的NVH性能。设置三角形减重孔和四边形减重孔;开设不同形状的减重孔,较大程度的减小电机转子的转动惯量,利于电机减重,满足电机的轻量化需求,提高电机的转矩密度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机技术领域,具体涉及一种不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构。
背景技术
中国专利CN 208337264 U公开了一种磁钢内置式转子及包含该磁钢内置式转子的永磁同步电机,在该专利中提出了一种磁钢内置式转子,如下图1所示。该专利中记载的铁芯的外周面为一圆柱面,在铁芯内周向间隔开设有若干轴向贯通的磁钢槽;在铁芯内位于每一磁钢槽的外侧位置分别间隔开设有两个通孔,并在铁芯的外周面上设置有一轴向延伸的V型凹槽。
上述专利在每一磁钢槽的外侧位置分别间隔开设有两个呈眼睛形状的通孔,虽然能够降低了永磁同步电机反电动势的谐波含量,改善反电动势波形的正弦度,改善电机的齿槽转矩,降低了电机运行噪音。但是,其通孔形状的尖锐性,会大大影响对应冲片模具的使用寿命,另外其磁极拓扑为较长的一字型结构,在电机高速运行时,其冲片的机械强度及转子叠片的安全系数也会受到影响。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述缺陷,提供了一种不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,增加机械强度,利于高速化,提高电机的动力性能;另外,使得电机的气隙为不均匀气隙,能够减小气隙磁场的畸变率,改善反电势波形的正弦度,降低电机的齿槽转矩和转矩脉动,改善电机的NVH性能。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,包括转子冲片本体和设于转子冲片本体中心的轴孔,转子冲片本体分为若干个单元磁极;其特征在于:
在每个单元磁极上均设有关于d轴中心线对称布设的一字型磁钢槽组和不均匀气隙线组;
在一字型磁钢槽组中部设有等宽隔磁桥,等宽隔磁桥将一字型磁钢槽组分割为左磁钢槽和右磁钢槽,等宽隔磁桥、以及左磁钢槽和右磁钢槽均分别关于d轴中心线对称布设,在左磁钢槽和右磁钢槽内分别设有左磁钢和右磁钢;
相邻单元磁极的不均匀气隙线组之间通过转子外圆边线相连;不均匀气隙线组包括关于d轴中心线对称布设的第二圆弧段,在第二圆弧段两侧均由内至外依次分布有第二斜线段、第一圆弧段以及第一斜线段。
按上述技术方案,左磁钢槽或右磁钢槽包括首尾依次相连的与等宽隔磁桥边线重合的内侧短边线、垂直于内侧短边线的外侧长边线、与转子外圆边线平行的第一磁钢槽边线、与q轴中心线平行的第二磁钢槽边线、呈直线布设的第三磁钢槽边线、磁钢限位、以及垂直于内侧短边线的内侧长边线;等宽隔磁桥的宽度H1的取值范围为1.4mm~2.0mm,第一磁钢槽边线与转子外圆边线的宽度H2的取值范围为1.2mm~1.6mm,第二磁钢槽边线与q轴中心线的距离W2的取值范围为2.5mm~3.5mm,磁钢限位的长度L2的取值范围为2.0mm~2.5mm,磁钢限位和第三磁钢槽边线的夹角α1的取值范围70°~80°,磁钢限位和第三磁钢槽边线的倒角R2的取值范围为0.5mm~0.8mm。
按上述技术方案,在左磁钢槽或右磁钢槽的内侧长边线上均设有通孔,通孔包括边线垂直于内侧长边线的矩形孔段、以及设于矩形段另一端的半圆孔段;矩形的一侧边线位于等宽隔磁桥边线的延长线上,矩形的另一侧边线与磁钢槽内侧长边线连接处设有倒角R1,倒角R1的取值范围为0.3mm~0.8mm,矩形段两侧边线的宽度W1的取值范围为1.5mm~2.0mm,半圆孔段的直径φ1取值范围等于W1,通孔最远点距离内侧长边线的距离L1的取值范围为1.8mm~2.2mm。
按上述技术方案,在左磁钢槽和右磁钢槽的外侧长边线上均设有导磁凸起,导磁凸起包括与磁钢槽外侧长边线垂直的垂直段、以及连接垂直段的另一端和磁钢槽边线的斜边段;导磁凸起的垂直段与磁钢靠近q轴中心线的短边线的距离W3的取值范围为3.8mm~4.5mm,导磁凸起最远点距离外侧长边线的距离L3的取值范围为0.7mm~0.8mm,导磁凸起的垂直段和斜边段之间的夹角α2的取值范围70°~80°,导磁凸起的垂直段和斜边段连接处的倒圆R3的取值范围为0.3mm~0.5mm,导磁凸起的垂线段和与磁钢槽外侧长边线连接处的倒角R4的取值范围为0.3mm~0.5mm。
按上述技术方案,第一圆弧段与转子外圆边线共圆心布设,第二圆弧段的圆心落在d轴中心线上。
按上述技术方案,第一斜线段的起点位于磁钢靠近q轴中心线的短边线延长线与转子外圆边线的交点,第一斜线段与磁钢靠近q轴中心线的短边线延长线的夹角β1的取值范围82°~88°;第一圆弧段与转子外圆边线的距离L4的取值范围为0.1mm~0.12mm;第二斜线段的起点位于第一圆弧段所在的圆上,且与转子圆心的连线与d轴中心线的夹角β2的取值范围7°~8°,第二斜线段的终点位于半径比转子外圆半径小L5的圆上,L5的取值范围为0.6mm~0.7mm,其终点与转子圆心的连线同起点与转子圆心的连线的夹角β3的取值范围1.5°~2.5°;第二圆弧段的两侧端点与两侧的第二斜线段的终点重合,第二圆弧段的直径的取值范围为58mm~62mm。
按上述技术方案,还包括铆钉孔,铆钉孔的圆心落在d轴中心线上,铆钉孔的直径φ3的取值范围为4.1mm~5.1mm,铆钉孔的圆心与通孔距离内侧长边线最远点的距离L7的取值范围为5.0mm~6.0mm。
按上述技术方案,还包括关于d轴中心线对称布设且落在d轴中心线上的三角形减重孔和关于q轴中心线对称布设且落在q轴中心线上的四边形减重孔,四边形减重孔位于转子轴孔和一字型磁钢槽组之间,三角形减重孔位于转子轴孔和铆钉孔之间,四边形减重孔位于相邻两个三角形减重孔之间。
按上述技术方案,三角形减重孔包括与d轴中心线相交的底边线和关于d轴对称的两条侧边线,底边线和转子轴孔之间的间距W4的取值范围为5.0mm~7.0mm,位于三角形减重孔的三个顶点处的倒圆R5的取值范围为3.0mm~3.5mm,三角形减重孔的两侧边线之间的夹角γ1的取值范围为60°~65°,三角形减重孔的两侧边线之间的夹角与通孔距离内侧长边线最远点的距离L6的取值范围为10mm~12mm;
四边形减重孔采用近似菱形结构,由4条菱形边线组合,四边形减重孔的菱形边线与三角形减重孔的侧边线之间的距离W5的取值范围为3.8mm~4.5mm,四边形减重孔位于q轴中心线上的夹角倒圆R7的取值范围5.0mm~6.0mm,位于q轴中心线某一侧的两条相邻的菱形边线的夹角γ2的取值范围为65°~75°,夹角γ2的倒圆R6的取值范围3.0mm~3.5mm。
按上述技术方案,在转子轴孔内设有带偏移角度的键槽和标记槽。
本实用新型具有以下有益效果:
1、采用分开的一字型磁极结构,在磁极中间设置等宽隔磁桥,增加机械强度,利于高速化,提高电机的动力性能。另外,在转子外轮廓上设置有由不同形式的圆弧线段和斜线段组成的不均匀气隙线组,使得电机的气隙为不均匀气隙,能够减小气隙磁场的畸变率,改善反电势波形的正弦度,降低电机的齿槽转矩和转矩脉动,改善电机的NVH性能。
2、在一字型磁钢槽组上增设通孔及导磁凸起,结合分开的一字型磁极结构,能够改善电机冲片的机械强度及转子叠片的安全系数,并减少磁钢之间的漏磁,提高电机的动力性能。
3、设置关于d轴中心线对称布设且落在d轴中心线上的三角形减重孔和关于q轴中心线对称布设且落在q轴中心线上的四边形减重孔;开设不同形状的减重孔,较大程度的减小电机转子的转动惯量,利于电机减重,满足电机的轻量化需求,提高电机的转矩密度。
4、在转子轴孔内设有带偏移角度的键槽9和标记槽10,利于电机的分段轴向斜极,改善电机的扭矩脉动和NVH性能。
附图说明
图1是现有转子冲片图;
图2是本实用新型提供实施例的转子冲片图;
图3是本实用新型提供实施例的转子冲片拓扑图;
图4是本实用新型提供实施例的单元磁极的细节图;
图5是本实用新型提供实施例的不均匀气隙线组的细节图;
图6是本实用新型提供实施例的减重孔的细节图;
图中,1、冲片本体;1-1、转子外圆边线;2、轴孔;3、一字型磁钢槽组;3-1、通孔;3-2、导磁凸起;4、不均匀气隙线组;4-1、第一斜线段;4-2、第一圆弧段;4-3、第二斜线段;4-4、第二圆弧段;5、磁钢;6、铆钉孔;7、三角形减重孔;8、四边形减重孔;9、键槽;10、标记槽;A、d轴中心线;B、q轴中心线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
参照图2~图3所示,本实用新型提供的一种不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,包括转子冲片本体1和设于转子冲片本体中心的轴孔2,转子冲片本体分为若干个单元磁极。
在每个单元磁极上均设有关于d轴中心线A对称布设的一字型磁钢槽组3和不均匀气隙线组4。
在一字型磁钢槽组中部设有等宽隔磁桥,等宽隔磁桥将一字型磁钢槽组分割为左磁钢槽和右磁钢槽,等宽隔磁桥、以及左磁钢槽和右磁钢槽均分别关于d轴中心线对称布设,在左磁钢槽和右磁钢槽内分别设有左磁钢和右磁钢(即图中磁钢5)。
相邻单元磁极的不均匀气隙线组之间通过转子外圆边线1-1相连;不均匀气隙线组包括关于d轴中心线对称布设的第二圆弧段4-4,在第二圆弧段两侧均由内至外依次分布有第二斜线段4-3、第一圆弧段4-2以及第一斜线段4-1。即单元磁极的外轮廓线由转子外圆边线、第一斜线段、第一圆弧段、第二斜线段、第二圆弧段、第二斜线段、第一圆弧段、第一斜线段、以及转子外圆边线依次收尾相连组成。
本实施方式采用分开的一字型磁极结构,在磁极中间设置等宽隔磁桥,增加机械强度,利于高速化,提高电机的动力性能。另外,在转子外轮廓上设置有由不同形式的圆弧线段和斜线段组成的不均匀气隙线组,使得电机的气隙为不均匀气隙,能够减小气隙磁场的畸变率,改善反电势波形的正弦度,降低电机的齿槽转矩和转矩脉动,改善电机的NVH性能。
如图4所示,进一步,左磁钢槽或右磁钢槽包括首尾依次相连的与等宽隔磁桥边线重合的内侧短边线、垂直于内侧短边线的外侧长边线、与转子外圆边线平行的第一磁钢槽边线、与q轴中心线B平行的第二磁钢槽边线、呈直线布设的第三磁钢槽边线、磁钢限位、以及垂直于内侧短边线的内侧长边线;等宽隔磁桥的宽度H1的取值范围为1.4mm~2.0mm,第一磁钢槽边线与转子外圆边线的宽度H2的取值范围为1.2mm~1.6mm,第二磁钢槽边线与q轴中心线的距离W2的取值范围为2.5mm~3.5mm,磁钢限位的长度L2(即磁钢限位的起点与内侧长边线的距离)的取值范围为2.0mm~2.5mm,磁钢限位和第三磁钢槽边线的夹角α1的取值范围70°~80°,磁钢限位和第三磁钢槽边线的倒角R2的取值范围为0.5mm~0.8mm。
在一些实施例中,在左磁钢槽或右磁钢槽的内侧长边线上均设有通孔3-1,通孔包括边线垂直于内侧长边线的矩形孔段、以及设于矩形段另一端的半圆孔段;矩形的一侧边线位于等宽隔磁桥边线的延长线上,矩形的另一侧边线与磁钢槽内侧长边线连接处设有倒角R1,倒角R1的取值范围为0.3mm~0.8mm,矩形段两侧边线的宽度W1的取值范围为1.5mm~2.0mm,半圆孔段的直径φ1取值范围等于W1,通孔最远点距离内侧长边线的距离L1的取值范围为1.8mm~2.2mm。
在一些实施例中,在左磁钢槽和右磁钢槽的外侧长边线上均设有导磁凸起,导磁凸起包括与磁钢槽外侧长边线垂直的垂直段、以及连接垂直段的另一端和磁钢槽边线的斜边段;导磁凸起的垂直段与磁钢靠近q轴中心线的短边线的距离W3的取值范围为3.8mm~4.5mm,导磁凸起最远点距离外侧长边线的距离L3的取值范围为0.7mm~0.8mm,导磁凸起的垂直段和斜边段之间的夹角α2的取值范围70°~80°,导磁凸起的垂直段和斜边段连接处的倒圆R3的取值范围为0.3mm~0.5mm,导磁凸起的垂线段和与磁钢槽外侧长边线连接处的倒角R4的取值范围为0.3mm~0.5mm。
如图5所示,进一步,第一圆弧段与转子外圆边线共圆心布设,第二圆弧段的圆心落在d轴中心线上。
具体的,第一斜线段的起点位于磁钢靠近q轴中心线的短边线延长线与转子外圆边线的交点,第一斜线段与磁钢靠近q轴中心线的短边线延长线的夹角β1的取值范围82°~88°;第一圆弧段与转子外圆边线的距离L4的取值范围为0.1mm~0.12mm;第二斜线段的起点位于第一圆弧段所在的圆上,且与转子圆心的连线与d轴中心线的夹角β2的取值范围7°~8°,第二斜线段的终点位于半径比转子外圆半径小L5的圆上,L5的取值范围为0.6mm~0.7mm,其终点与转子圆心的连线同起点与转子圆心的连线的夹角β3的取值范围1.5°~2.5°;第二圆弧段的两侧端点与两侧的第二斜线段的终点重合,第二圆弧段的直径的取值范围为58mm~62mm。
如图6所示,在一些实施例中,还包括铆钉孔6,铆钉孔的圆心落在d轴中心线上,铆钉孔的直径φ3的取值范围为4.1mm~5.1mm,铆钉孔的圆心与通孔距离内侧长边线最远点的距离L7的取值范围为5.0mm~6.0mm。
在一些实施例中,还包括关于d轴中心线对称布设且落在d轴中心线上的三角形减重孔7和关于q轴中心线对称布设且落在q轴中心线上的四边形减重孔8,四边形减重孔位于转子轴孔和一字型磁钢槽组之间,三角形减重孔位于转子轴孔和铆钉孔之间,四边形减重孔位于相邻两个三角形减重孔之间。开设不同形状的减重孔,较大程度的减小电机转子的转动惯量,利于电机减重,满足电机的轻量化需求,提高电机的转矩密度。
具体的,三角形减重孔包括与d轴中心线相交的底边线和关于d轴对称的两条侧边线,底边线和转子轴孔之间的间距W4的取值范围为5.0mm~7.0mm,位于三角形减重孔的三个顶点处的倒圆R5的取值范围为3.0mm~3.5mm,三角形减重孔的两侧边线之间的夹角γ1的取值范围为60°~65°,三角形减重孔的两侧边线之间的夹角与通孔距离内侧长边线最远点的距离L6的取值范围为10mm~12mm。
四边形减重孔采用近似菱形结构,由4条菱形边线组合,四边形减重孔的菱形边线与三角形减重孔的侧边线之间的距离W5的取值范围为3.8mm~4.5mm,四边形减重孔位于q轴中心线上的夹角倒圆R7的取值范围5.0mm~6.0mm,位于q轴中心线某一侧的两条相邻的菱形边线的夹角γ2的取值范围为65°~75°,夹角γ2的倒圆R6的取值范围3.0mm~3.5mm。
在一些实施例中,在转子轴孔内设有带偏移角度的键槽9和标记槽10,利于电机的分段轴向斜极,改善电机的扭矩脉动和NVH性能。
以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化,仍属本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,包括转子冲片本体和设于转子冲片本体中心的轴孔,转子冲片本体分为若干个单元磁极;其特征在于:
在每个单元磁极上均设有关于d轴中心线对称布设的一字型磁钢槽组和不均匀气隙线组;
在一字型磁钢槽组中部设有等宽隔磁桥,等宽隔磁桥将一字型磁钢槽组分割为左磁钢槽和右磁钢槽,等宽隔磁桥、以及左磁钢槽和右磁钢槽均分别关于d轴中心线对称布设,在左磁钢槽和右磁钢槽内分别设有左磁钢和右磁钢;
相邻单元磁极的不均匀气隙线组之间通过转子外圆边线相连;不均匀气隙线组包括关于d轴中心线对称布设的第二圆弧段,在第二圆弧段两侧均由内至外依次分布有第二斜线段、第一圆弧段以及第一斜线段。
2.根据权利要求1所述的不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,其特征在于:左磁钢槽或右磁钢槽包括首尾依次相连的与等宽隔磁桥边线重合的内侧短边线、垂直于内侧短边线的外侧长边线、与转子外圆边线平行的第一磁钢槽边线、与q轴中心线平行的第二磁钢槽边线、呈直线布设的第三磁钢槽边线、磁钢限位、以及垂直于内侧短边线的内侧长边线;等宽隔磁桥的宽度H1的取值范围为1.4mm~2.0mm,第一磁钢槽边线与转子外圆边线的宽度H2的取值范围为1.2mm~1.6mm,第二磁钢槽边线与q轴中心线的距离W2的取值范围为2.5mm~3.5mm,磁钢限位的长度L2的取值范围为2.0mm~2.5mm,磁钢限位和第三磁钢槽边线的夹角α1的取值范围70°~80°,磁钢限位和第三磁钢槽边线的倒角R2的取值范围为0.5mm~0.8mm。
3.根据权利要求2所述的不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,其特征在于:在左磁钢槽或右磁钢槽的内侧长边线上均设有通孔,通孔包括边线垂直于内侧长边线的矩形孔段、以及设于矩形段另一端的半圆孔段;矩形的一侧边线位于等宽隔磁桥边线的延长线上,矩形的另一侧边线与磁钢槽内侧长边线连接处设有倒角R1,倒角R1的取值范围为0.3mm~0.8mm,矩形段两侧边线的宽度W1的取值范围为1.5mm~2.0mm,半圆孔段的直径φ1取值范围等于W1,通孔最远点距离内侧长边线的距离L1的取值范围为1.8mm~2.2mm。
4.根据权利要求2所述的不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,其特征在于:在左磁钢槽和右磁钢槽的外侧长边线上均设有导磁凸起,导磁凸起包括与磁钢槽外侧长边线垂直的垂直段、以及连接垂直段的另一端和磁钢槽边线的斜边段;导磁凸起的垂直段与磁钢靠近q轴中心线的短边线的距离W3的取值范围为3.8mm~4.5mm,导磁凸起最远点距离外侧长边线的距离L3的取值范围为0.7mm~0.8mm,导磁凸起的垂直段和斜边段之间的夹角α2的取值范围70°~80°,导磁凸起的垂直段和斜边段连接处的倒圆R3的取值范围为0.3mm~0.5mm,导磁凸起的垂线段和与磁钢槽外侧长边线连接处的倒角R4的取值范围为0.3mm~0.5mm。
5.根据权利要求1-4任一所述的不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,其特征在于:第一圆弧段与转子外圆边线共圆心布设,第二圆弧段的圆心落在d轴中心线上。
6.根据权利要求5所述的不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,其特征在于:第一斜线段的起点位于磁钢靠近q轴中心线的短边线延长线与转子外圆边线的交点,第一斜线段与磁钢靠近q轴中心线的短边线延长线的夹角β1的取值范围82°~88°;第一圆弧段与转子外圆边线的距离L4的取值范围为0.1mm~0.12mm;第二斜线段的起点位于第一圆弧段所在的圆上,且与转子圆心的连线与d轴中心线的夹角β2的取值范围7°~8°,第二斜线段的终点位于半径比转子外圆半径小L5的圆上,L5的取值范围为0.6mm~0.7mm,其终点与转子圆心的连线同起点与转子圆心的连线的夹角β3的取值范围1.5°~2.5°;第二圆弧段的两侧端点与两侧的第二斜线段的终点重合,第二圆弧段的直径的取值范围为58mm~62mm。
7.根据权利要求3所述的不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,其特征在于:还包括铆钉孔,铆钉孔的圆心落在d轴中心线上,铆钉孔的直径φ3的取值范围为4.1mm~5.1mm,铆钉孔的圆心与通孔距离内侧长边线最远点的距离L7的取值范围为5.0mm~6.0mm。
8.根据权利要求7所述的不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,其特征在于:还包括关于d轴中心线对称布设且落在d轴中心线上的三角形减重孔和关于q轴中心线对称布设且落在q轴中心线上的四边形减重孔,四边形减重孔位于转子轴孔和一字型磁钢槽组之间,三角形减重孔位于转子轴孔和铆钉孔之间,四边形减重孔位于相邻两个三角形减重孔之间。
9.根据权利要求8所述的不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,其特征在于:三角形减重孔包括与d轴中心线相交的底边线和关于d轴对称的两条侧边线,底边线和转子轴孔之间的间距W4的取值范围为5.0mm~7.0mm,位于三角形减重孔的三个顶点处的倒圆R5的取值范围为3.0mm~3.5mm,三角形减重孔的两侧边线之间的夹角γ1的取值范围为60°~65°,三角形减重孔的两侧边线之间的夹角与通孔距离内侧长边线最远点的距离L6的取值范围为10mm~12mm;
四边形减重孔采用近似菱形结构,由4条菱形边线组合,四边形减重孔的菱形边线与三角形减重孔的侧边线之间的距离W5的取值范围为3.8mm~4.5mm,四边形减重孔位于q轴中心线上的夹角倒圆R7的取值范围5.0mm~6.0mm,位于q轴中心线某一侧的两条相邻的菱形边线的夹角γ2的取值范围为65°~75°,夹角γ2的倒圆R6的取值范围3.0mm~3.5mm。
10.根据权利要求1所述的不均匀气隙的永磁电机转子冲片结构,其特征在于:在转子轴孔内设有带偏移角度的键槽和标记槽。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |