CN220857727U - 转子铁芯、转子组件及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种转子铁芯、转子组件及电机，所述转子铁芯包括设置有中心轴孔的环形部以及从所述环形部周侧凸出设置的多个扇形铁芯部，每相邻的两个所述扇形铁芯部之间限定出一用于安装磁钢的磁钢槽，其中，各所述扇形铁芯部通过多个内磁桥连接至所述环形部上，所述环形部上形成有沿周向分布且与所述多个磁钢槽对应的多个应力释放孔；其中，各所述应力释放孔沿所述转子铁芯周向相对的两侧缘对应的圆心角为β，处在各所述磁钢槽沿所述转子铁芯周向的两侧的两个内磁桥对应的圆心角为α，β＞α。

Description

转子铁芯、转子组件及电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及转子铁芯、转子组件及电机。

背景技术

伺服系统需要精准的实现位置与速度的控制，因此对伺服的转速波动及转矩波动都有较高的要求，传统电机对采用表贴式结构来降低转矩及转速波动，近年来随着电机的快速发展，内置式转子铁芯的电机开始出现，相比表贴式电机，内置式电机具有更高的转矩密度，成本也更低。然而，内置式转子由于多个隔磁桥的存在，漏磁较为严重，导致磁钢用量增加。

实用新型内容

通常采用外磁桥断开的形式对转子铁芯进行优化，从而减少漏磁，然而，当外磁桥断开后，转子的强度就会存在问题，在高度转动过程中存在断裂的风险。

鉴于此，本实用新型的主要目的是提出一种转子铁芯、转子组件及电机，旨在优化内部应力孔的位置和外形来减小根部应力，避免根部断裂。

为实现上述目的，本实用新型提出一种转子铁芯，包括：设置有中心轴孔的环形部以及从所述环形部周侧凸出设置的多个扇形铁芯部，每相邻的两个所述扇形铁芯部之间限定出一用于安装磁钢的磁钢槽，其中，各所述扇形铁芯部通过多个内磁桥连接至所述环形部上，所述环形部上形成有沿周向分布且与所述多个磁钢槽对应的多个应力释放孔；其中，各所述应力释放孔沿所述转子铁芯周向相对的两侧缘对应的圆心角为β，处在各所述磁钢槽沿所述转子铁芯周向的两侧的两个内磁桥对应的圆心角为α，β＞α。

在一具体的实施例中，所述圆心角为α为处在所述两个内磁桥相背离的两侧边形成的圆心角。

在一具体的实施例中，50/p≤β≤160/p，其中，p为电机极对数。

在一具体的实施例中，各所述磁钢槽沿转子铁芯径向的中心线与各所述应力释放孔沿转子铁芯径向的中心线处在同一直线上；和/或，

所述磁钢槽的数量与所述应力释放孔的数量一致。

在一具体的实施例中，各所述应力释放孔的外侧边与所述环形部的外侧边的最小间距为L1，所述环形部的内孔的半径为R1，其中，

0.15R1≤L1≤0.35R1；和/或，

各所述应力释放孔的内侧边与所述环形部的内侧边之间的最小间距为L2，所述环形部的内孔的半径为R1，其中，0.1R1≤L2≤0.3R1。

在一具体的实施例中，所述应力释放孔沿所述转子铁芯径向的两侧边呈弧形设置，且与所述环形部的内孔同心设置。

在一具体的实施例中，所述应力释放孔沿所述转子铁芯径向的内侧边通过倒角连接。

在一具体的实施例中，所述应力释放孔沿所述转子铁芯的圆周方向延伸，所述应力释放孔的形状为腰形；和/或，所述应力释放孔沿所述转子铁芯的圆周方向延伸，所述应力释放孔径向方向的尺寸沿着转子铁芯的周向的一侧到另一侧成呈先增大再平稳再减小趋势。

在一具体的实施例中，所述磁钢槽相对的两侧壁相对凹设形成两个磁障槽，且各所述磁障槽处在所述磁钢与所述转子铁芯的周侧面所形成的各缺口之间。

本实用新型还提出一种转子组件，包括上述的转子铁芯和设置于所述磁钢槽内的磁钢。

本实用新型还提出一种电机，包括定子组件，及包括套设于所述定子组件内的转子组件。

本实用新型的技术方案中，转子铁芯设置多个扇形铁芯部，各所述扇形铁芯部通过多个内磁桥连接在所述环形部上，此时，在转子铁芯高速转动的过程中，内磁桥具有较高的断裂风险，通过限定所述应力释放孔的位置为与磁钢槽对应，即与外磁桥断开对应，同时限定的各所述应力释放孔的外形，将其外形最大尺寸与对应外磁桥断开处的两个内磁桥之间的最大尺寸关联，即设计应力释放孔形成的圆心角为β大于对应的两个内磁桥形成的圆心角为α，从而使其具有更好的应力释放效果，能够有效减小内磁桥与环形部连接处的应力，从而避免在转轴和转子铁芯的过盈量较大时，内磁桥出现局部应力过大而在转动过程中断裂的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的转子铁芯一实施例的示意图；

图2为图1中转子铁芯的局部放大示意图；

图3为图1中配合面的示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	转子铁芯	133	斜面段
11	环形部	14	磁钢槽
				111	应力释放孔	141	磁障槽
12	扇形铁芯部	15	内磁桥
				131	第一弧面段	a	外磁桥
132	第二弧面段

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

伺服系统需要精准的实现位置与速度的控制，因此对伺服的转速波动及转矩波动都有较高的要求，传统电机对采用表贴式结构来降低转矩及转速波动，近年来随着电机的快速发展，内置式转子铁芯的电机开始出现，相比表贴式电机，内置式电机具有更高的转矩密度，成本也更低。然而，内置式转子由于多个隔磁桥的存在，漏磁较为严重，导致磁钢用量增加。通常采用外磁桥断开的形式对转子铁芯进行优化，从而减少漏磁，然而，当外磁桥断开后，转子的强度就会存在问题，当转子上施加切向力并按照最大转速运行时，若轴和转子铁芯的过盈量较大，这时转子与轴之间的过盈会导致内侧磁桥根部应力超材料屈服强度，便会出现局部应力过大的情况，存在断裂的风险。

鉴于此，本实用新型提供一种转子铁芯、转子组件及电机，通过优化内部应力释放孔位置和形状来减小内磁桥的根部应力，避免磁桥断裂。图1至图3为本实用新型提供的转子铁芯的实施例。

请参照图1至图3，转子铁芯1包括设置有中心轴孔的环形部11以及从所述环形部11周侧凸出设置的多个扇形铁芯部12，每相邻的两个所述扇形铁芯部12之间限定出用于安装磁钢的一磁钢槽14，各所述扇形铁芯部12通过多个内磁桥15连接至环形部11上，环形部11上形成有沿周向分布且与多个磁钢槽14对应的多个应力释放孔111，其中，各所述应力释放孔111沿所述转子铁芯1周向相对的两侧缘对应的圆心角为β，处在各磁钢槽14沿转子铁芯1周向的两侧的两个内磁桥15对应的圆心角为α，β＞α，具体地，圆心角为α为处在两个内磁桥15相背离的两侧边形成的圆心角。

本实用新型的技术方案中，由于外磁桥a断开因此形成了多个扇形铁芯部12，各所述扇形铁芯部12通过多个内磁桥15连接在所述环形部11上，此时，在转子铁芯1高速转动的过程中，内磁桥15具有较高的断裂风险，通过限定所述应力释放孔111的位置为与磁钢槽14对应，即与外磁桥a断开对应，同时限定的各所述应力释放孔111的外形，将其外形最大尺寸与对应外磁桥a断开处的两个内磁桥15之间的最大尺寸关联，使得应力释放孔111形成的圆心角为β大于对应的两个内磁桥15形成的圆心角为α，从而使其具有更好的应力释放效果，能够有效减小内磁桥15与环形部11连接处的应力，从而避免在转轴和转子铁芯1的过盈量较大时，内磁桥15出现局部应力过大而在转动过程中断裂的情况。

具体的，设计50/p≤β≤160/p，其中，p为电机极对数，β单位为度，以具体的产品为例，对应的产品为10极电机，计算得到的β的取值范围为8°≤β≤32°。

在所述应力释放孔111的设置位置上，应当使其不会距离对应的所述磁桥组过近也不会过远，在一个实施例中，各所述应力释放孔111的外侧边与所述环形部11的外侧边的最小间距为L1，所述环形部11的内孔的半径为R1，其中，0.15R1≤L1≤0.35R1。在另一个实施例中，各所述应力释放孔111的内侧边与所述环形部11的内侧边之间的最小间距为L2，所述环形部11的内孔的半径为R1，其中，0.1R1≤L2≤0.3R1。在本实施例中，同时要求L1和L2满足与半径R1的数值关系，从而使应力释放孔111处在合适的位置上。

需要说明的是，此处所说的内侧边是基于应力释放孔111自身而言的，应力释放孔的孔内为内侧，孔外为外侧。

进一步的，各所述磁钢槽14的沿转子铁芯1径向的中心线与各所述应力释放孔111的沿转子铁芯1径向的中心线处在同一直线上，即二者呈正对应关系。

不仅如此，磁钢槽14的数量与应力释放孔111的数量可以相同，也可以不同，本实施例中二者的数量一致，在其他实施例中，也可以设置应力释放孔111的数量大于磁钢槽14的数量，此时的应力释放孔111的尺寸更小，在此不做详细说明。

可以理解的是，由于环形部11本身为具有弧度的结构，而应力释放孔111的外形可能是直线或者曲线结构，因此二者之间的距离可能存在变化，因此限定了最小距离值进行比值限定。

应当理解的是，多个应力释放孔111沿转子铁芯1的圆周呈均匀分布，其数量应当与断开位置的数量一致，并且各应力释放孔111的外形的极数相同。在其形状设置上，可以将其设计为圆形孔、腰型孔或者其他规则或者不规则的形状，在本实施例中，应力释放孔111沿转子铁芯1径向的两内侧边呈弧形设置，且与环形部11的内孔同心设置。

进一步的，应力释放孔111沿转子铁芯1径向的内侧边通过倒角连接。弧形段与倒角配合的形式，能够在不改变过盈量的条件下，满足转子的最大应力要求，无需降低过盈量的公差范围，能够降低加工成本。需要说明的是，此处所说的内侧边是基于应力释放孔111自身而言的，应力释放孔的孔内为内侧，孔外为外侧。

不仅如此，应力释放孔111沿所述转子铁芯1的圆周方向延伸，应力释放孔111径向方向的尺寸沿着转子铁芯1的周向的一侧到另一侧成呈先增大再平稳再减小趋势。即应力释放孔111的外形类似于腰形结构，而非常用的圆形、椭圆形结构，其尺寸呈变化设计，基于弧形段和倒角段的配合形式，可知，在进行到小设计时，两个倒角均呈外扩式设计，但是底部通过圆弧内收，从而得到先增大后减小的尺寸结构。

外磁桥a断开后，磁钢在弱磁时抗去磁能力减弱，本实施例中，所述磁钢槽14相对的两侧壁相对凹设形成两个磁障槽141，且各所述磁障槽141处在所述磁钢与所述缺口之间。通过所述磁障槽141的设计减小磁钢局部退磁的风险，应当理解的是，在组装完成后，所述磁障槽141内是空气，磁钢并不会延伸至该处对其进行遮挡。

进一步的，为了保证磁障槽141的效果，在一个实施例中，磁障槽141沿转子铁芯1径向的尺寸为w1，各磁钢沿所述转子铁芯1径向的尺寸为h1，其中，1/10h1≤w1≤1/6h1；在其他实施例中，磁障槽141沿所述转子铁芯1周向的尺寸为w2，各磁钢沿转子铁芯1周向的尺寸为h2，其中，1/3h2≤w2≤1/2h2。在本实施例中，对磁障槽141的形状不做限定，可以是规则或者不规则的形状，而仅对其槽深和槽宽的尺寸与磁钢对应的尺寸关联，从而进行设置。

本实用新型还提出一种转子组件，包括转轴和上述的转子铁芯1，转子铁芯1套设于转轴外周，以及设置于磁钢槽14内的磁钢。转子组件包括上述的转子铁芯1的全部技术特征，因此，也具有上述全部技术特征带来的技术效果，此处不再一一赘述。

本实用新型还提供一种电机，包括上述的转子组件，转子组件包括上述的转子铁芯1的全部技术特征，因此，所述电机也具有上述全部技术特征带来的技术效果，此处不再一一赘述。

所述电机还包括定子组件，转子铁芯1的处在环形定子的内孔中，且转子铁芯1的周侧面环形定子之间形成气隙。

在一个具体的实施例中，沿所述转子铁芯1的周向，气隙至少部分段落的宽度不同。即转子铁芯1与环形定子之间形成的气隙呈不均匀设置，这种设计方式能够降低齿槽转矩与转矩波动，提升电机性能本实用新型不限制气隙的不均匀的设计方式，在一个实施例中，每相邻的两个缺口之间限定出一气隙段，沿气隙段的中部向对应的两个所述缺口的方向，气隙段的宽度逐渐增大设置。即在整个转子铁芯1结构中，气隙的均匀性分布以缺口处作为分隔，形成多个气隙段均匀排布的形式，且由于缺口设计，该处与环形定子之间的气隙本身就发生了变化，每个气隙段对应的间隙尺寸都是呈变化的，从而在周向上形成了不均匀的气隙结构。

进一步的，可以通过改变转子铁芯1外侧圆弧的形状自然的形成气隙尺寸的过渡，在本实施例中，转子铁芯1的周侧面被多个缺口分隔形成多个配合面，各配合面形成有第一弧面段131、连接第一弧面段131两端的两个第二弧面段132、连接所述两个第二弧面段132的两个斜面段133，第一弧面段131的外形用于与环形定子适配。即在设计时，转子铁芯1修形部分采用弧形、直线与缺口三部分组合的形式。第二弧面段132与斜面段133并存的好处是降低气隙磁密的谐波含量，减小转矩波动。

基于上述结构形式，各缺口、以及连接各缺口的两个斜面段133、两个第二弧面段132共同组成修形部分，修形部分与所述转子铁芯1的圆心形成的圆心角即为单各不均匀的气隙角a，具体的，设定50/p≤α≤160/p，α单位为度，p为电机极对数。

更进一步的，修形部分沿周向上的总长为T，两个所述第二弧面段132的长度之和为T1，其中，T1≥1/3T。即通过比值设计对个段落的尺寸范围进行约束，保证气隙的整体分布。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种转子铁芯，其特征在于，包括：

设置有中心轴孔的环形部以及从所述环形部周侧凸出设置的多个扇形铁芯部，每相邻的两个所述扇形铁芯部之间限定出一用于安装磁钢的磁钢槽，其中，各所述扇形铁芯部通过多个内磁桥连接至所述环形部上，所述环形部上形成有沿周向分布且与所述多个磁钢槽对应的多个应力释放孔；

其中，各所述应力释放孔沿所述转子铁芯周向相对的两侧缘对应的圆心角为β，处在各所述磁钢槽沿所述转子铁芯周向的两侧的两个内磁桥对应的圆心角为α，β＞α。

2.如权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述圆心角为α为处在所述两个内磁桥相背离的两侧边形成的圆心角。

3.如权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，50/p≤β≤160/p，其中，p为电机极对数。

4.如权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，各所述磁钢槽沿转子铁芯径向的中心线与各所述应力释放孔沿转子铁芯径向的中心线处在同一直线上；和/或，

所述磁钢槽的数量与所述应力释放孔的数量一致。

5.如权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，各所述应力释放孔的外侧边与所述环形部的外侧边的最小间距为L1，所述环形部的内孔的半径为R1，其中，0.15R1≤L1≤0.35R1；和/或，

各所述应力释放孔的内侧边与所述环形部的内侧边之间的最小间距为L2，所述环形部的内孔的半径为R1，其中，0.1R1≤L2≤0.3R1。

6.如权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述应力释放孔沿所述转子铁芯径向的两侧边呈弧形设置，且与所述环形部的内孔同心设置。

7.如权利要求5所述的转子铁芯，其特征在于，所述应力释放孔沿所述转子铁芯径向的内侧边通过倒角连接。

8.如权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述应力释放孔沿所述转子铁芯的圆周方向延伸，所述应力释放孔的形状为腰形；和/或，

所述应力释放孔沿所述转子铁芯的圆周方向延伸，所述应力释放孔径向方向的尺寸沿着转子铁芯的周向的一侧到另一侧成呈先增大再平稳再减小趋势。

9.如权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述磁钢槽相对的两侧壁相对凹设形成两个磁障槽，且各所述磁障槽处在所述磁钢与所述转子铁芯的周侧面所形成的各缺口之间。

10.一种转子组件，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的转子铁芯和设置于所述磁钢槽内的磁钢。

11.一种电机，其特征在于，包括定子组件，及包括套设于所述定子组件内的如权利要求10所述的转子组件。