CN110445270B - 转子冲片、转子和电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，公开一种转子冲片、转子和电机。转子冲片的外周面上形成有多个周向间隔布置的磁瓦容纳槽，磁瓦容纳槽的槽底面的用于与设置在磁瓦容纳槽内的磁瓦的端部对应的位置中的至少一个位置处形成有径向向内延伸的凹腔。当磁瓦设置在磁瓦容纳槽内时，由于凹腔在磁瓦的周向两端形成的避开空间，因此，可以在不影响磁瓦的主磁路的情况下，可以减少磁瓦边缘漏磁，并可有效减小或避免磁瓦退磁，同时还可以一定程度降低转矩脉动和齿槽转矩，从而提高电机最大输出转矩，增加电机效率，使得电机的应用范围增大。

Description

转子冲片、转子和电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体地，涉及一种转子冲片、一种转子和一种电机。

背景技术

目前，永磁电机以其功率密度高、动态性能好以及形状和尺寸灵活多样等显著优点，越来越广泛的应用于各行各业。永磁电机的转子结构目前大致分为表贴式和内置式两大类。

对于表贴式转子结构，在转子冲片的外周面上冲出或切出凹槽，当多个转子冲片轴向层叠时，多个凹槽将形成轴向延伸的磁瓦容纳槽，这样，磁瓦可以直接设置在该磁瓦容纳槽内，从而将磁瓦设置在整个转子的外周面上。

但是，本申请人的技术人员在实践中发现，这种表贴式转子结构中，磁瓦边缘漏磁较多，影响电机输出转矩；同时磁瓦的边缘处极易产生不可逆退磁，电机的最大输出转矩会受限，电机转矩脉动恶化，严重影响电机性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种转子冲片，该转子冲片能够在不影响主磁路的情况下，减少磁瓦边缘漏磁，同时有效减小磁瓦退磁风险，从而提高电机最大输出转矩，增加电机效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种转子冲片，所述转子冲片的外周面上形成有多个周向间隔布置的磁瓦容纳槽，其中，所述磁瓦容纳槽的槽底面的用于与设置在磁瓦容纳槽内的磁瓦的端部对应的位置中的至少一个位置处形成有径向向内延伸的凹腔。

通过上述技术方案，由于转子冲片的外周面上形成的磁瓦容纳槽的槽底面的用于与设置在磁瓦容纳槽内的磁瓦的端部对应的位置中的至少一个位置处形成有径向向内延伸的凹腔，这样，当磁瓦设置在磁瓦容纳槽内时，由于凹腔在磁瓦的对应端部形成避开空间，该避开空间的导磁能力相对于转子冲片的本体的导磁能力而言较弱，从而减少磁力线通过，因此，可以在不影响或者基本不影响磁瓦的主磁路的情况下，可以减少磁瓦边缘漏磁，并可有效减小或避免磁瓦退磁，同时还可以一定程度降低转矩脉动和齿槽转矩，从而提高电机最大输出转矩，增加电机效率，使得电机的应用范围增大。比如，可以使得电机承受4.5倍及以上额定电流，不产生不可逆退磁，同时电机的转矩脉动可控制在1％以内，齿槽转矩在额定转矩的1％以内，从而使得电机最大转矩提高，使得电机应用范围更广泛。

进一步地，所述磁瓦容纳槽的槽底面的两端分别形成有所述凹腔；和/或，所述磁瓦容纳槽的槽底面为平直面。

进一步地，所述凹腔的两侧边与所述磁瓦容纳槽的槽底面和槽侧面相切连接。

进一步地，所述凹腔为弧形凹腔，其中，所述弧形凹腔的一边与所述磁瓦容纳槽的槽侧面相切连接。

更进一步地，所述磁瓦容纳槽的槽底面的周向长度为L，弧形凹腔的半径为dr1，其中，0.01*L≤dr1≤0.08*L，优选地0.03*L≤dr1≤0.06*L。

进一步地，所述弧形凹腔的另一边形成为凸面向外的弧形连接段，所述弧形连接段与所述磁瓦容纳槽的槽底面相切连接。

更进一步地，弧形连接段的半径为dr2，其中，0.05*L≤dr1+dr2≤0.15*L。

更进一步地，dr1≤dr2。

另外，本发明提供一种转子，所述转子包括磁瓦和多个轴向层叠的以上任意所述的转子冲片，其中，所述磁瓦设置在所述磁瓦容纳槽内。

进一步地，所述磁瓦的周向两端面分别抵接在所述磁瓦容纳槽的槽侧面上，所述磁瓦覆盖所述凹腔上。

此外，本发明提供一种电机，所述电机设置有以上任意所述的转子。这样，如上所述的，该电机的整体品质得到有效提升。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明具体实施方式提供的一种转子冲片的结构示意图；

图2是图1的转子冲片的局部结构放大示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的一种转子的轴向端视结构示意图；

图4是本发明的转子中磁瓦容纳槽内设置的磁瓦的磁力线分布示意图；

图5是现有技术的转子中磁瓦容纳槽内设置的磁瓦的磁力线分布示意图；

图6是本发明的电机的转矩和转动脉动的变化曲线图；

图7是本发明的电机的齿槽转矩峰峰值的变化曲线图。

附图标记说明

1-转子冲片，2-磁瓦容纳槽，3-凹腔，4-弧形连接段，5-磁瓦。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参考图1、图2和图3，本发明提供的一种转子冲片1的外周面上形成有多个周向间隔布置的磁瓦容纳槽2，多个磁瓦容纳槽2之间的间隔可以相同，也可以不等，其中，磁瓦容纳槽2的槽底面的用于与设置在磁瓦容纳槽内的磁瓦的端部对应的位置中的至少一个位置处形成有径向向内延伸的凹腔3，比如，如图1所示的，磁瓦容纳槽2的周向两端处分别形成有径向向内延伸的凹腔3。

在该技术方案中，由于转子冲片1的外周面上形成的磁瓦容纳槽2的槽底面的用于与设置在磁瓦容纳槽内的磁瓦的端部对应的位置中的至少一个位置处形成有径向向内延伸的凹腔3，这样，当磁瓦5设置在磁瓦容纳槽2内时，由于凹腔3在磁瓦5的对应端部形成避开空间，该避开空间的导磁能力相对于转子冲片的本体的导磁能力而言较弱，从而减少磁力线通过，如图4和图5所示的，在图4中，本申请中由于凹腔3的存在，磁瓦5在凹腔3的位置处的磁力线的数量明显少于图5显示的现有技术中未设置有凹腔3时磁瓦5端部的磁力线分布数量，因此，可以在不影响或者基本不影响磁瓦5的主磁路的情况下，可以减少磁瓦5边缘漏磁，并可有效减小或避免磁瓦5退磁，同时还可以一定程度降低转子的转矩脉动和齿槽转矩，从而提高电机最大输出转矩，增加电机效率，使得电机的应用范围增大。比如，可以使得电机承受4.5倍及以上额定电流，不产生不可逆退磁，同时电机的转矩脉动可控制在1％以内，齿槽转矩在额定转矩的1％以内，从而使得电机最大转矩提高，使得电机应用范围更广泛。

另外，为了进一步减少磁瓦5的边缘漏磁，磁瓦容纳槽2可以形成有两个凹腔3，即分别对应磁瓦的相应端部，例如，磁瓦容纳槽2的槽底面的两端分别形成有凹腔3，从而减少磁瓦5两端的边缘漏磁。同时，在磁瓦5装配时，磁瓦5的两端面可以抵接在磁瓦容纳槽2的两侧侧表面上，而使得磁瓦5卡装在磁瓦容纳槽2内。

当然，应当理解的是，磁瓦容纳槽2可以根据实际所需来设置所需的形状，但不论采用哪种形状，只要能够容纳设置磁瓦5即可。比如，一种形状中，磁瓦容纳槽2可以为弧形槽，也就是，磁瓦容纳槽2的槽底面具有一定的弧度，比如外凸或内凹；或者，如图2所示的另一种形状中，磁瓦容纳槽2的槽底面为平直面，这样，不仅便于在转子冲片上形成比如冲出或切出磁瓦容纳槽2，还可以便于磁瓦5成型，使得磁瓦5设置在磁瓦容纳槽2时，磁瓦5的平直底面和磁瓦容纳槽2的平直面之间形成稳定可靠的贴合。

当然，凹腔3的两个侧边可以分别与磁瓦容纳槽2的槽底面和槽侧面通过适当的形状连接，比如，凹腔3的两个侧边分别与磁瓦容纳槽2的槽底面和槽侧面之间成夹角地连接。或者，如图2所示的，为了进一步减小磁瓦5的边缘漏磁并进一步减小磁瓦5退磁，凹腔3的两侧边分别与磁瓦容纳槽2的槽底面和槽侧面相切连接，这样，如图3所示的，当磁瓦5设置在磁瓦容纳槽2内时，磁瓦5的底面和凹腔3的侧边之间的间隙将逐渐过渡，比如，在图3顺时针方向，同一个瓷王容纳槽2右边的凹腔3的侧边和磁瓦5的底面之间的间隙将逐渐扩大，相应地，同一个磁瓦容纳槽2左边的凹腔3的侧边和磁瓦5的底面之间的间隙将逐渐缩小。

另外，凹腔3可以具有多种形状，比如，可以为矩形凹腔、梯形凹腔或半圆形凹腔，或者，如图2所示的，凹腔3为弧形凹腔，其中，弧形凹腔的一边与磁瓦容纳槽2的槽侧面相切连接。这样，可以使得凹腔3的内表面形成连续的曲面，从而能够进一步减小磁瓦5的边缘漏磁并进一步减小磁瓦5退磁。

另外，如图2所示的，磁瓦容纳槽2的槽底面的周向长度为L，也就是磁瓦容纳槽2的两个槽侧面之间的长度，比如磁瓦容纳槽2的槽底面为平直面时的平直长度，或者磁瓦容纳槽2的槽底面为外凸面或内凹面时槽底面的周向曲线长度，其中，弧形凹腔的半径为dr1，其中，0.01*L≤dr1≤0.08*L，优选地，0.03*L≤dr1≤0.06*L。优选地，dr1＝0.05*L。这样尺寸的弧形凹腔能够使得电机转矩脉动与齿槽转矩均较小，提升电机承受额定电流以上电流的能力，使得电机不产生不可逆退磁，同时电机的额定输出转矩不受影响，电机的最大转矩提高，极大提升了电机性能。

另外，周向长度L可以根据转子的半径和磁瓦的具体尺寸选择所需的竖直，比如，周向长度L可以为15-30mm，优选地为20mm。当然，也可以选用除此之外的其他数值。

进一步地，弧形凹腔的另一边形成为凸面向外的弧形连接段4，弧形连接段4与磁瓦容纳槽2的槽底面相切连接。这样，凹腔3的两侧边分别与磁瓦容纳槽2的槽侧面和槽底面之间相切，使得凹腔3的内表面形成连续的曲面，从而能够更进一步减小磁瓦5的边缘漏磁并更进一步减小磁瓦5退磁。

更进一步地，弧形连接段4的半径为dr2，其中，0.01*L≤dr2≤0.08*L，其中，优选地，0.05*L≤dr1+dr2≤0.15*L。优选地，0.07*L≤dr1+dr2≤0.12*L，更优选地，dr1+dr2＝0.1*L。这样，能够使得电机转矩脉动与齿槽转矩进一步减小，进一步提升电机承受额定电流以上电流的能力，使得电机不产生不可逆退磁，同时电机的额定输出转矩不受影响，电机的最大转矩提高，极大提升了电机性能。

更进一步地，dr1≤dr2，这样，能够使得电机转矩脉动与齿槽转矩更进一步减小，更进一步提升电机承受额定电流以上电流的能力，使得电机不产生不可逆退磁，同时电机的额定输出转矩不受影响，电机的最大转矩提高，极大提升了电机性能。比如，可以使得电机承受4.5倍及以上额定电流，不产生不可逆退磁，同时电机的转矩脉动可控制在1％以内，齿槽转矩在额定转矩的1％以内。

例如，在图6和图7中，序号5、10、15、20、30…的点表示dr1、dr2的一种具体取值，另外，图6和图7中相同的序号点处具有相同取值，比如具有相同取值的dr1。

图6和图7中，其中dr1从0.01*L变化至0.08*L，dr2从0.01*L变化至0.08*L，例如L＝20mm。从图6和图7的变化曲线可以看出，在其中一个序号段10-20之间，图7中转子的齿槽转矩峰峰值较小，对应地，图6中的转子的齿槽转矩(计算转矩)相应地下降，同时转矩脉动明显下降。

另外，本发明提供一种转子，该转子包括磁瓦5和多个轴向层叠的以上任意所述的转子冲片，其中，磁瓦5设置在磁瓦容纳槽2内。这样，如上所述的，通过上述的转子冲片，该转子的性能得到有效提升。

当然，磁瓦5设置在磁瓦容纳槽2内后，磁瓦5的周向端部可以至少部分伸入到凹腔3上，或者，如图3所示的，磁瓦5的周向两端面分别抵接在磁瓦容纳槽2的槽侧面上，磁瓦5覆盖凹腔3上，从而提升凹腔3如上所述的作用效果。

最后，本发明提供一种电机，该电机设置有以上任意所述的转子。如上所述的，该电机的整体品质得到有效提升，适用范围扩大。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种转子冲片，其特征在于，所述转子冲片(1)的外周面上形成有多个周向间隔布置的磁瓦容纳槽(2)，其中，所述磁瓦容纳槽(2)的槽底面的用于与设置在磁瓦容纳槽内的磁瓦的端部对应的位置中的至少一个位置处形成有径向向内延伸的凹腔(3)；

其中，所述凹腔(3)为弧形凹腔，其中，所述弧形凹腔的一边与所述磁瓦容纳槽的槽侧面相切连接，所述弧形凹腔的另一边形成为凸面向外的弧形连接段(4)，所述弧形连接段(4)与所述磁瓦容纳槽(2)的槽底面相切连接。

2.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述磁瓦容纳槽(2)的槽底面的两端分别形成有所述凹腔(3)。

3.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述磁瓦容纳槽(2)的槽底面的周向长度为L，弧形凹腔的半径为dr1，其中，0.01*L≤dr1≤0.08*L。

4.根据权利要求3所述的转子冲片，其特征在于，0.03*L≤dr1≤0.06*L。

5.根据权利要求3所述的转子冲片，其特征在于，所述弧形连接段(4)的半径为dr2，其中，0.05*L≤dr1+dr2≤0.15*L。

6.根据权利要求5所述的转子冲片，其特征在于，dr1≤dr2。

7.一种转子，其特征在于，所述转子包括磁瓦(5)和多个轴向层叠的权利要求1-6中任意一项所述的转子冲片，其中，所述磁瓦(5)设置在所述磁瓦容纳槽(2)内。

8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，所述磁瓦(5)的周向两端面分别抵接在所述磁瓦容纳槽(2)的槽侧面上，所述磁瓦(5)覆盖所述凹腔(3)上。

9.一种电机，其特征在于，所述电机设置有权利要求7或8所述的转子。

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