CN108736601B - 转子、具有该转子的马达以及降低转子的转矩链波的方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种转子、具有该转子的马达以及降低转子的转矩链波的方法。该转子以旋转轴线为中心旋转，该转子具有：沿轴向层叠的电磁钢板；以及沿轴向贯穿电磁钢板的多个磁通屏障，其中，沿轴向观察时，从该转子的中心经过至少一个该磁通屏障并向径向外侧延伸的任意两条假想直线中，该两条假想直线分别与磁通屏障重合的线段的长度总和都保持一致。通过本发明实施例，能够降低转子的转矩链波，进而降低设置有该转子的马达的震动、噪声及损耗。

Description

转子、具有该转子的马达以及降低转子的转矩链波的方法

技术领域

本申请涉及马达，特别涉及一种转子、具有该转子的马达以及降低转子的转矩链波的方法。

背景技术

在同步磁阻马达中，通常在转子上设计磁通屏障来提高马达的特性，当磁通流过转子时，由于磁通屏障的阻挡，磁阻在磁通屏障层增加。转子的磁阻的差异越大，则相同的电流所产生的磁阻转矩就越大，因此，在马达转动时，转子的磁阻瞬间波动(变化)过大，造成剧烈的转矩链波(即转矩波动、转矩脉冲)，由此导致马达具有较大的震动、噪声以及额外损耗。

为了解决这一问题，公知的可以在转子上形成多个磁通屏障，通过使转子的磁通屏障的端部和定子的相对关系不同来降低转矩涟波，以降低噪音。然而，由于磁通屏障的形状及位置的限制，使得磁阻有不连续或快速的波动变化，产生高次谐波的成分。高次谐波成分最后会造成转矩涟波提高并以震动噪音及热能的方式呈现，进而影响到最终马达的效率及转矩下降。

应当注意，上面对背景技术的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

为了解决背景技术指出的上述问题，本发明实施例提供了一种转子、具有该转子的马达以及降低转子的转矩链波的方法。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种转子，该转子以旋转轴线为中心旋转，其特征在于，该转子具有：沿轴向层叠的电磁钢板；以及沿轴向贯穿该电磁钢板的多个磁通屏障，其中，沿轴向观察时，从该转子的中心经过至少一个磁通屏障并向径向外侧延伸的任意两条假想直线中，该两条假想直线分别与磁通屏障重合的线段的长度总和都保持一致。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种马达，该马达具有定子以及上述第一方面所述的转子。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种降低转子的转矩链波的方法，该转子以旋转轴线为中心旋转，且具有沿轴向层叠的电磁钢板以及沿轴向贯穿该电磁钢板的多个磁通屏障，该方法包括：对该转子进行加工，使得下述条件被满足：沿轴向观察时，从该转子的中心经过至少一个磁通屏障并向径向外侧延伸的任意两条假想直线中，该两条假想直线分别与磁通屏障重合的线段的长度总和都保持一致。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明实施例，能够降低转子的转矩链波，进而降低设置有该转子的马达的震动、噪声及损耗。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的实施方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因此而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其他实施方式中使用，与其他实施方式中的特征相组合，或替代其他实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、整件、或组件的存在，但并不排除一个或更多个其他特征、整件或组件的存在或附加。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，本发明实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1是本发明实施例1的转子的外观示意图。

图2是本发明实施例1的转子的一个俯视图。

图3是本发明实施例1的转子的另一个俯视图。

图4是转子的磁通屏障的气隙分布的形成原理示意图。

图5是以往的转子的磁通屏障的气隙分布随转子角度从0°增大至90°的变化曲线的示意图。

图6是以往的转子的磁通屏障的气隙分布随转子角度从0°增大至90°的变化曲线和本发明实施例的转子的磁通屏障的气隙分布随转子角度从0°增大至90°的变化曲线的对比示意图。

图7是本发明实施例2的马达的俯视图。

图8是本发明实施例3的方法的流程图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，而是包括落入所附权利要求的范围内的全部修改变型以及等同物。

在本发明的下述说明中，为了说明的方便，将转子能够绕其进行旋转的中心线称为“旋转轴线”，将与沿该旋转轴线延伸的方向平行的方向称为“轴向”，将以该旋转轴线为中心的半径方向称为“径向”，将以该旋转轴线为中心的圆周方向称为“周向”。

下面将结合附图对本发明实施例的转子、马达以及降低转子的转矩链波的方法进行具体说明。

实施例1

本实施例1提供一种转子。图1是本实施例的转子的外观示意图，图2是本实施例的转子的一个俯视图。

如图1和图2所示，转子10以旋转轴线O为中心旋转，转子10具有沿轴向层叠的电磁钢板11，以及沿轴向贯穿电磁钢板11的多个磁通屏障12(包括12a和12b)。

在本实施例中，如图2所示，沿轴向观察时，从转子10的中心经过至少一个磁通屏障12并向径向外侧延伸的任意两条假想直线中，该两条假想直线分别与磁通屏障12重合的线段(即图1中粗实线表示的线段)的长度总和都保持一致。也就是说，以周向上某一条穿过转子10的中心但未穿过任何磁通屏障12的直线为参照，周向上任意角度的假想直线上与磁通屏障12重合的线段的长度之和都保持一致。

在上述实施例中，通过使任意两条假想直线分别与磁通屏障12重合的线段的长度之和都保持一致，对变化较为剧烈的角度处的磁通屏障进行了修正。因此，能够降低转子的转矩链波，进而降低设置有该转子的马达的震动、噪声及损耗。

在本实施例中，保持一致的判定标准可根据实际情况具体设定。例如，可以设定为相等。此外，由于实际测量和加工中存在误差，因此也可以将保持一致的判定标准设定为相互之间的差在规定范围内。

在本实施例中，在将保持一致的标准设定为“相互之间的差在规定范围内”时，在沿轴向观察时，可以将上述转子10配置为任意一条假想直线上经过磁通屏障12的线段的长度之和，与任意另一条假想直线上的经过磁通屏障12的线段的长度之和的差不大于规定阈值，也可以将上述转子10配置为任意一条假想直线上经过磁通屏障12的线段的长度之和，与任意另一条假想直线上的经过磁通屏障12的线段的长度之和的差小于规定阈值。

在本实施例中，上述阈值可以根据实际需要设为任意值，且当设置为上述差不大于规定阈值时，该阈值可设为零，此时实际上要求上述差为零，等同于用于计算上述差的两个长度之和相等的情况。

下面以图2为例对上述假想直线以及线段进行说明。

如图2所示，将从中心O向纸面左侧延伸的直线(图2中以点划线示出)设为0°直线，此时，从中心O向纸面上侧、右侧、下侧延伸的直线的角度分别为90°、180°、270°。这些直线并不经过磁通屏障，因此不是假想直线。以下为了便于描述，将0°直线作为基准直线，从中心O向径向外侧延伸的任意直线相对于基准直线的角度，称为该任意直线的“转子角度”，基准直线即转子角度为0°的直线。

如图2所示，转子角度为10°、25°、35°、55°、65°、80°的直线均为从中心O经过至少一个磁通屏障12并向径向外侧延伸的直线，即假想直线，下面以这些假想直线为例进行说明。如图2所示，转子角度为10°的假想直线与磁通屏障12重合的线段的长度之和为(L10A+L10B)，类似地，转子角度为25°、35°、55°、65°、80°的假想直线与磁通屏障12重合的线段的长度之和分别为(L25A+L25B+L25C)、(L35A+L35B+L35C+L35C+L35D)、(L55A+L55B+L55C+L55D)、(L65A+L65B+L65C)、(L80A+L80B)。

在本实施例中，以转子角度为10°、25°、35°、55°、65°、80°的假想直线为例，则上述长度之和保持一致可以是：

L10A+L10B≈

L25A+L25B+L25C≈

L35A+L35B+L35C+L35C+L35D≈

L55A+L55B+L55C+L55D≈

L65A+L65B+L65C≈

L80A+L80B。

在本实施例中，如图2所示，磁通屏障12可以包括磁通屏障12a和磁通屏障12b。其中，磁通屏障12a设置于转子10的外周面的径向内侧，磁通屏障12b是转子10的外周面上设置的向径向内侧凹陷的凹部。由此，每个凹部12b作为多个磁通屏障12中的一个。也即，通过对转子10的外周面的加工，形成作为磁通屏障的凹部12b，可以使得任意假想直线与磁通屏障12(即磁通屏障12a以及凹部12b)重合的线段的长度之和都保持一致。

这里，假想直线与凹部12b重合的线段的长度是指，沿假想直线的方向，从凹部12b的底端到以旋转轴线O为中心、以转子的半径R为半径的圆的距离。

在本实施例中，凹部12b可以形成为任意形状，例如可以是弧形，也可以是多边形(例如矩形、梯形等)等其他形状。

在本实施例中，磁通屏障12还可以仅包括磁通屏障12a，而不包括设置在转子的外周面上的凹部12b。此时，为了使任意两条假想直线分别与磁通屏障12(此时磁通屏障12即磁通屏障12a)重合的线段的长度之和都保持一致，可通过调整磁通屏障12a的尺寸、形状、位置、数量中的至少一个来使被调整的磁通屏障12a在沿假想直线的方向上的线段增大或减小，从而使上述长度之和保持一致。

在本实施例中，磁通屏障12a可以根据实际需求设置为任意形状。例如，可以设置为圆弧形或多边形。如图1和图2所示，磁通屏障12a为圆弧形。图3是本实施例的转子的另一个俯视图。如图3所示，转子30的磁通屏障32a为多边形。

在本实施例中，多个磁通屏障12可以构成为多组磁通屏障群。例如，如图2所示，以0°/360°直线、90°直线、180°直线、270°直线对该多个磁通屏障12进行划分，则该多个磁通屏障12构成四组磁通屏障群，即角度在0°-90°范围内的一组磁通屏障群、角度在90°-180°范围内的一组磁通屏障群、角度在180°-270°范围内的一组磁通屏障群、角度在270°-360°范围内的一组磁通屏障群。但本发明实施例不以此作为限制，多个磁通屏障12可以构成为例如六组、八组屏障群等。

在本实施例中，该多组磁通屏障群可相对于旋转轴线O对称配置。例如，如图2所示，上述四组磁通屏障群相对于旋转轴线O对称配置。由此，能够在整个转子中均匀地降低转矩链波。

图4是转子的磁通屏障的气隙分布的形成原理示意图。转子中的磁通屏障作为空气气隙发挥作用。转子的磁通屏障的气隙分布对应于转子的中心O朝向定子的方向(即径向外侧)上的所有空气气隙的累计总和。如图4所示，磁通屏障可以相对于转子角度为45°的方向对称，例如图4中的角度θ的作用气隙方向和角度θ’的作用气隙方向即相对于45°方向对称。

因此，为了更容易分辨本发明实施例的转子与本发明实施例以外的其他转子之间的差异，下面取转子的中心O朝向定子的方向上的空气气隙的累计总和随转子角度从0°增大至90°的变化情况作为示例来进行说明。

图5示出了作为本发明实施例的比较例的以往的转子的磁通屏障的气隙分布随转子角度从0°增大至90°的变化曲线的一个示例。图5中的纵轴表示磁通屏障的气隙长度，其能够表征磁通屏障的气隙分布，横轴表示转子角度。任何曲线均可分解为多次正弦波形的迭加总和，但如果曲线变化剧烈，则其等效的正弦波形中就会包含有高次谐波，进而产生震动、噪声以及额外损耗。如图5所示，以往的转子的磁通屏障的气隙分布往往在某些转子角度处存在较为剧烈的变化。具体而言，作为一个示例，在图5中，变化较为剧烈的转子角度为10°、25°、35°、55°、65°、80°。

在实施例中，通过使任意两条假想直线分别与磁通屏障12重合的线段的长度之和都保持一致，能够在与变化较为剧烈的转子角度10°、25°、35°、55°、65°、80°所对应的位置对磁通屏障12进行修正，以使变化较为剧烈的转子角度上的气隙长度得到补偿。

换言之，本实施例能够使得在修正后的磁通屏障的气隙分布中，无论在任何角度处，都不存在剧烈变化，修正后的磁通屏障的气隙分布曲线更加平滑。因此，能够降低气隙分布曲线中的等效正弦波形中的高次谐波成分，降低转子的转矩链波，进而降低马达中的震动、噪声及损耗。

图6示出了作为本发明实施例的比较例的(修正前的)以往的转子的磁通屏障的气隙分布随转子角度从0度增大至90度的变化曲线(即图6中以实线示出该曲线)，以及本发明实施例的(修正后的)转子的磁通屏障的气隙分布随转子角度从0度增大至90度的变化曲线(即图6中以虚线示出的曲线)。由图6可以看出，修正后的转子的磁通屏障的气隙分布曲线比修正前的转子的磁通屏障的气隙分布曲线更加平滑，也就是说，转子的转矩链波得到了有效降低。

通过本实施例，能够降低转子的转矩链波，进而降低设置有该转子的马达的震动、噪声及损耗。

实施例2

本实施例2提供一种马达。图7是本实施例的马达70的俯视图。

如图7所示，马达70具有转子71以及定子72。

在本实施例中，转子71可以是如实施例1所述的转子。如图7所示，在本实施例中，定子72可以包括定子铁芯722和线圈721，定子铁芯722沿周向设有多个齿723，线圈721通过多个齿723缠绕于定子铁芯722。关于该马达的其他组成部分和结构，可以参考现有技术，此处不再赘述。

通过本实施例，能够降低马达的震动、噪声及损耗。

在本实施例中，上述马达可以是同步磁阻马达。该同步磁阻马达的转子极数可以为任意值，如图7所示，例如极数可以为4。上述实施例1中(例如图1至图3)也示出了极数为4的磁阻马达中应用的转子。当然，也可以采用其他极数的转子。

在本实施例中，该马达可用于任意电气设备。例如可以作为空调机的室内机、空调机的室外机、饮水机、洗衣机、扫除机、压缩机、送风机、搅拌机等家电设备中的马达使用，或者，作为各种信息设备、工业设备等中的马达使用。

实施例3

本实施例3提供一种降低转子的转矩链波的方法，该转子的结构如实施例1所述，此处不再赘述。

图8是该方法的流程图，请参照图8，该方法包括：

步骤801：对转子进行加工，使得下述条件被满足：沿轴向观察时，从该转子的中心经过至少一个磁通屏障并向径向外侧延伸的任意两条假想直线中，该两条假想直线分别与磁通屏障重合的线段的长度总和都保持一致。

在本实施例中，通过对转子进行加工，使得转子满足以上条件，可以降低转子的转矩涟波，降低安装该转子的马达的震动、噪声以及损耗。

在本实施例的一个实施方式中，如图8所示，该方法还可以包括：

步骤800：检查转子的转矩链波是否满足要求，在该转子的转矩链波不满足要求时，执行步骤801，也即对该转子进行加工，以使得该转子满足上述条件。

在本实施例中，步骤800是可选的，也可以直接对该转子进行加工，以使得该转子满足上述条件。

在本实施例中，检查转子的转矩链波是否满足要求的方式可以根据实际需要任意设定，本实施例对此不作限制。例如，可以根据转子的磁通屏障的气隙分布(例如图5所示的气隙分布)，确定转子的转矩链波是否满足要求。

在本实施例中，可通过对转子的外周面进行加工，形成向径向内侧凹陷的凹部(例如图1或图2所示的凹部12b)，来满足上述条件。这样，该凹部构成为多个磁通屏障(例如图1或图2所示的磁通屏障12)中的一个。该凹部的具体结构可如实施例1所述。或者，也可对多个磁通屏障(例如图2所示的磁通屏障12a)中的一个或多个进行加工，使得被加工的磁通屏障在沿假想直线的方向上的线段增大或减小，以满足上述条件。该加工的具体方式可如实施例1所述。此外，也可以通过在外周面上形成凹部和对已有的磁通屏障进行加工这二者的组合来使得上述条件被满足。

通过本实施例的方法，能够降低转子的转矩链波，进而降低设置有该转子的马达的震动、噪声及损耗。

以上参照附图详细叙述了本发明实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。然而应当理解，本发明的实施不限于上述实施例的方式，还包括不脱离本发明主旨范围的所有改变、修改和等同等。

Claims (10)

1.一种转子，所述转子以旋转轴线为中心旋转，其特征在于，

所述转子具有：

沿轴向层叠的电磁钢板；以及

沿轴向贯穿所述电磁钢板的多个磁通屏障，

其中，沿轴向观察时，从所述转子的中心经过至少一个所述磁通屏障并向径向外侧延伸的任意两条假想直线中，一条假想直线与所述磁通屏障重合的线段的长度总和与另一条假想直线与所述磁通屏障重合的线段的长度总和保持一致。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

在沿轴向观察时，任意一条所述假想直线上经过磁通屏障的线段的长度之和，与任意另一条所述假想直线上的经过磁通屏障的线段的长度之和的差不大于规定阈值或小于规定阈值。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述转子的外周面上设置有向径向内侧凹陷的凹部，所述凹部作为所述多个磁通屏障中的一个。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述多个磁通屏障为圆弧形和/或多边形。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述多个磁通屏障构成为多组磁通屏障群，所述多组磁通屏障群相对于所述旋转轴线对称配置。

6.一种马达，其特征在于，所述马达具有定子以及权利要求1-5中任一项所述的转子。

7.一种降低转子的转矩链波的方法，所述转子以旋转轴线为中心旋转，且具有沿轴向层叠的电磁钢板以及沿轴向贯穿所述电磁钢板的多个磁通屏障，其特征在于，所述方法包括：

对所述转子进行加工，使得下述条件被满足：沿轴向观察时，从所述转子的中心经过至少一个所述磁通屏障并向径向外侧延伸的任意两条假想直线中，一条假想直线与所述磁通屏障重合的线段的长度总和与另一条假想直线与所述磁通屏障重合的线段的长度总和保持一致。

8.根据权利要求7所述的降低转子的转矩链波的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检查所述转子的转矩链波是否满足要求，

在所述转子的转矩链波不满足要求时，对所述转子进行加工。

9.根据权利要求7所述的降低转子的转矩链波的方法，其特征在于，对所述转子进行加工，包括：

对所述转子的外周面进行加工，形成向径向内侧凹陷的凹部，所述凹部构成为所述多个磁通屏障中的一个，以满足所述条件。

10.根据权利要求7或9所述的降低转子的转矩链波的方法，其特征在于，对所述转子进行加工，包括：

对所述多个磁通屏障中的一个或多个进行加工，使得被加工的磁通屏障在沿所述假想直线的方向上的所述线段增大或减小，以满足所述条件。

Images