CN106469953A - 一种电机及其转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机的转子，包括转子铁芯和永磁体，在转子铁芯周向设置有多个永磁体槽，并且永磁体嵌入与其适配的永磁体槽内，永磁体槽包括弧形槽和两段方形槽，这两段方形槽与弧形槽形成U型槽结构；永磁体包括设置在弧形槽内的弧形磁钢和设置在方形槽内的方形磁钢，方形磁钢与弧形磁钢的交点与弧形磁钢的圆心形成的连线与方形磁钢的夹角范围为70°-110°。该转子同时具有方形磁钢和弧形磁钢，最大程度的嵌入了更多的永磁体，提高了电机磁通面积，进而增大了电机的最大转矩输出。将方形磁钢和弧形磁钢交点与弧形磁钢的圆心的连线设置为其与方形磁钢的角度范围在70°-110°，充分利用方形磁钢与弧形磁钢的磁动势，提高磁钢体积的利用率。

Description

一种电机及其转子

技术领域

本发明涉及驱动装置技术领域，更具体的说，是涉及一种电机及其转子。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，电磁式电动机包括定子和转子，而转子结构包括转子铁芯和永磁体组，具体地，转子铁芯上设置有永磁体槽，而永磁体嵌入永磁体槽内。

目前，永磁电机的磁钢形状大多为方形结构或弧形结构，而在同一台电机中的磁钢一般采用同一种形状，如只采用弧形磁钢或者方形磁钢。但是这种只采用一种磁钢结构使得转子结构的设计收到限制，不能很好的利用转子的体积，以嵌入更多永磁体，这限制了电机磁通面积的提高，也就是限制了电机的最大转矩的输出。

因此，如何提高永磁电机输出转矩的能力，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电机的转子，以提高永磁电机输出转矩的能力，本发明还提供了一种具有该转子的电机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电机的转子，包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯沿周向均匀设置有多个永磁体槽，所述永磁体嵌入与其适配的所述永磁体槽内，其中，

所述永磁体槽包括：弧形槽和两段方形槽，两段所述方形槽和所述弧形槽组合形成U型槽结构；

所述永磁体包括：设置在所述弧形槽内的弧形磁钢和设置在所述方形槽内的方形磁钢，且所述方形磁钢和所述弧形磁钢的交点与所述弧形磁钢的圆心的连线与所述方形磁钢的夹角范围为70°-110°。

优选地，上述的转子中，两段所述方形槽关于转子的一条直径对称布置；

相邻两个所述永磁体槽中相邻两个所述方形槽平行布置，并且关于转子的另一条直径对称布置。

优选地，上述的转子中，所述弧形槽与两段所述方形槽均连通。

优选地，上述的转子中，所述弧形槽与两段所述方形槽之间均设置有导磁桥。

优选地，上述的转子中，所述方形磁钢的充磁方式为沿垂直于所述方形磁钢的长边的方向充磁，所述弧形磁钢的充磁方式为沿所述弧形磁钢的径向充磁。

优选地，上述的转子中，所述弧形槽的对称轴与该永磁体槽的两段方形槽的对称轴重合。

优选地，上述的转子中，所述弧形槽的内弧和外弧为同心的圆弧。

优选地，上述的转子中，所述弧形槽的内弧为圆弧，外弧为平行于所述内弧切线的直线。

优选地，上述的转子中，所述方形槽对应的转子外圈处为直线段。

优选地，上述的转子中，转子外圈为所述直线段与圆弧段相间布置。

优选地，上述的转子中，所述直线段与所述方形槽的端部平行，且相邻两个所述永磁体槽中相邻两个所述方形槽关于转子外圈的直线段的中垂线对称布置。

优选地，上述的转子中，所述直线段的长度大于与该直线段相对的两个所述方形槽的外侧边之间的距离。

一种电机，包括转子，其中，所述转子为如上述任一项所述的转子。

经由上述的技术方案可知，本发明公开了一种电机的转子，包括转子铁芯和永磁体，在转子铁芯周向设置有多个永磁体槽，并且永磁体嵌入与其适配的永磁体槽内，其中，上述的永磁体槽包括弧形槽和两段方形槽，并且这两段方形槽与弧形槽形成U型槽结构；永磁体包括设置在弧形槽内的弧形磁钢和设置在方形槽内的方形磁钢，并且方形磁钢与弧形磁钢的交点与弧形磁钢的圆心形成的连线与方形磁钢的夹角范围为70°-110°。本申请中公开的永磁体槽包括方形槽和弧形槽，相应地，设置的永磁体也包括方形磁钢和弧形磁钢，即该转子同时具有方形磁钢和弧形磁钢，可根据需要设置为U型结构，最大程度的嵌入了更多的永磁体，提高了电机磁通面积，进而增大了电机的最大转矩输出。此外，将方形磁钢和弧形磁钢交点与弧形磁钢的圆心的连线设置为其与方形磁钢的角度范围在70°-110°，以充分利用方形磁钢与弧形磁钢的磁动势，进而提高磁钢体积的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电机的转子的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电机的转子充磁方式的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电机的转子在a较大时的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种电机的转子的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的再一种电机的转子的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的第四种电机的转子的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电机的转子，以提高永磁电机输出转矩的能力，本发明的另一核心是提供一种具有该转子的电机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-图6所示，本发明公开了一种电机的转子，包括转子铁芯和永磁体，在转子铁芯周向设置有多个永磁体槽，并且永磁体嵌入与其适配的永磁体槽内，其中，上述的永磁体槽包括弧形槽2和两段方形槽1，并且这两段方形槽1与弧形槽2形成U型槽结构；永磁体包括设置在弧形槽2内的弧形磁钢4和设置在方形槽1内的方形磁钢3，并且方形磁钢3与弧形磁钢4的交点与弧形磁钢4的圆心形成的连线与方形磁钢3的夹角范围为70°-110°。

本申请中公开的永磁体槽包括方形槽1和弧形槽2，相应地，设置的永磁体也包括方形磁钢3和弧形磁钢4，即该转子同时具有方形磁钢3和弧形磁钢4，可根据需要设置为U型结构，最大程度的嵌入了更多的永磁体，提高了电机磁通面积，进而增大了电机的最大转矩输出。此外，将方形磁钢3和弧形磁钢4交点与弧形磁钢4的圆心的连线设置为其与方形磁钢3的角度范围在70°-110°，以充分利用方形磁钢3与弧形磁钢4的磁动势，进而提高磁钢体积的利用率。

当a角度偏小时方形磁钢3与弧形磁钢4交界处的磁化方向相交，其合成磁动势大小小于两个磁动势之和，也就是削弱了各自磁钢产生的磁动势。当a角度偏大时(图3)，使得弧形磁钢4中心的厚度hpm偏小，导致弧形磁钢4的磁动势降低。当a角度在70～110度时，可以充分利用方形磁钢3与弧形磁钢4的磁动势，提高磁钢体积的利用率。

具体的实施例中，将每个永磁体槽中的两段方形槽1设置为关于转子的一条直径对称布置，并将相邻两个永磁体槽中的相邻两个方形槽1平行布置。永磁体槽中的两段方形槽1关于转子的直径对称布置，可使永磁体槽沿周向规则布置，以保证转子各个部分的磁性相同，防止出现磁性突变的现象，保证了该转子的稳定性。通过平行设置使得相邻的永磁体槽中相邻的两个方形槽1之间没有夹角，即保证方形槽1的端部与转子的外圈切线平行，可增大方形槽1的大小，进而可增大永磁体的大小，提高了永磁电机输出转矩的能力。

在一具体实施例中，将弧形槽2与两段方形槽1均连通，以进一步增大磁钢占用的体积，增大电机输出转矩。

在实际中还可根据不同的需要将弧形槽2与两段方形槽1分成三部分设置，这样设置可加强转子结构的强度，进一步的，可在弧形槽2与方形槽1之间设置到导磁桥5，由于存在导磁桥5，当存在退磁磁场时，退磁磁动势的一部分经过导磁桥5进行分流，而经过磁钢的退磁磁势相应减少，进而提高电机的抗退磁能力。

优选的实施例中，上述的方形磁钢的充磁方式为沿垂直于方形磁钢3的长边的方向充磁，而弧形磁钢4的充磁方式为沿弧形磁钢4的径向充磁。对于径向充磁的弧形磁钢4，其磁化方向的交点大致在弧形磁钢4的圆心位置，当弧形槽2为圆弧槽时，弧形磁钢4两端的延长线交于弧形磁钢4的圆心。通过平行充磁和径向充磁的搭配组合，可提高磁钢的利用率。

在上述技术方案的基础上，本申请的转子中弧形槽2的对称轴与该永磁体的两段方形槽1的对称轴重合，即U型槽结构为关于转子的一个直径对称，通过将永磁体槽设置为左右对称的方式可提高永磁体分布的均匀性。

进一步的实施例中，将弧形槽2的内弧和外弧设置为同心的圆弧。设置为圆弧可便于对弧形槽2和弧形磁钢4的加工。

此外，还可将弧形槽2的内弧设置为圆弧，而将外弧设置为平行于内弧切线的直线。具体的，外弧的直线段与方形磁钢3的直线段件由圆弧过渡连接。该结构的弧形槽2可在保证转子结构强度，也就是在保证磁钢槽与转子内径间的最小距离不变的前提下，进一步增加磁钢槽的面积，因此可以嵌入更多体积的磁钢，进而提高电机转矩输出能力。

在上述技术方案的基础上，本申请的另一发明点在于将方形槽1对应的转子外圈处设置为直线段。具体地，该直线段为原整圆转子的弦，即该转子的外圈轮廓具有直线段，这样设置可增大永磁体端部对应位置的转子部分与定子之间的气隙间隔，从而降低磁密，降低铁损现象。

具体的实施例中，将转子外圈设置为直线段与圆弧段相间布置的结构。在实际中也可根据不同的需要对圆弧段进行改进，且均在保护范围内。

在一具体实施例中，将转子的直线段与方形槽1的端部平行设置，该直线段与方形槽1为相对布置。进一步的，将相邻两个永磁体槽的相邻两个方形槽1设置为关于外圈的直线段的中垂线对称布置。通过上述设置可将整个转子设置为关于直径对称的结构，使得转子的磁场分布对称，以提高电机工作的稳定性。

为了降低电机的噪声，本申请中将转子外圈的直线段的长度设置为大于该直线段相对的两个方形槽1的外侧边之间的距离，此处的两个方形槽1为相邻的两个永磁体槽的相邻两个方形槽1，外侧边为这两个方形槽1相对远的一边。这样设置可减小直线段端部处与定子之间的气隙间隔，从而削弱永磁体端部对应位置的气隙磁密，减小相应的电磁力幅值，进而减小电机的振动噪声。对应直线段与方形槽1的长度比还可通过另外的参数进行说明，例如将平行布置的两个方形槽1的外侧边的顶点对应的弧度设置为θc，而将直线段对应的最大弧度设置为θr，并设定θr≥θc。

此外，本申请还保护了一种电机，该电机具有上述实施公开的转子，因此，具有该转子的电机也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种电机的转子，包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯沿周向均匀设置有多个永磁体槽，所述永磁体嵌入与其适配的所述永磁体槽内，其特征在于，

所述永磁体槽包括：弧形槽(2)和两段方形槽(1)，两段所述方形槽(1)和所述弧形槽(2)组合形成U型槽结构；

所述永磁体包括：设置在所述弧形槽(2)内的弧形磁钢(4)和设置在所述方形槽(1)内的方形磁钢(3)，且所述方形磁钢(1)和所述弧形磁钢(4)的交点与所述弧形磁钢(4)的圆心的连线与所述方形磁钢(3)的夹角范围为70°-110°。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，两段所述方形槽(1)关于转子的一条直径对称布置；

相邻两个所述永磁体槽中相邻两个所述方形槽(1)平行布置，并且关于转子的另一条直径对称布置。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述弧形槽(2)与两段所述方形槽(1)均连通。

4.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述弧形槽(2)与两段所述方形槽(1)之间均设置有导磁桥(5)。

5.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述方形磁钢(3)的充磁方式为沿垂直于所述方形磁钢(3)的长边的方向充磁，所述弧形磁钢(4)的充磁方式为沿所述弧形磁钢(4)的径向充磁。

6.根据权利要求1-5任一项所述的转子，其特征在于，所述弧形槽(2)的对称轴与该永磁体槽的两段方形槽(1)的对称轴重合。

7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述弧形槽(2)的内弧和外弧为同心的圆弧。

8.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述弧形槽(2)的内弧为圆弧，外弧为平行于所述内弧切线的直线。

9.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述方形槽(1)对应的转子外圈处为直线段。

10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，转子外圈为所述直线段与圆弧段相间布置。

11.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，所述直线段与所述方形槽(1)的端部平行，且相邻两个所述永磁体槽中相邻两个所述方形槽(1)关于转子外圈的直线段的中垂线对称布置。

12.根据权利要求11所述的转子，其特征在于，所述直线段的长度大于与该直线段相对的两个所述方形槽(1)的外侧边之间的距离。

13.一种电机，包括转子，其特征在于，所述转子为如权利要求1-12任一项所述的转子。