CN112448503A - 转子、马达以及驱动装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种转子、马达以及驱动装置，所述转子由层叠的电磁钢板构成，所述电磁钢板具有贯通所述电磁钢板的多个贯通孔群，每个所述贯通孔群具有多个贯通孔，其中：在每个所述贯通孔群的至少一个所述贯通孔中容纳有磁铁，在每个所述贯通孔群中未容纳有所述磁铁的至少一部分设置有导电材料，在沿轴向观察所述转子时，在靠近所述磁铁的周向两侧，所述磁铁的一侧的磁通通路的宽度大于所述磁铁的另一侧的磁通通路的宽度。通过本申请实施例，能够改善磁通密度的饱和的情况，从而能够更有效地利用磁铁来提升马达的性能。

Description

转子、马达以及驱动装置

技术领域

本申请实施例涉及马达领域。

背景技术

在传统的同步磁阻马达的转子中，构成转子的电磁钢板中间具有多个贯通孔，这些贯通孔形成名为磁通屏障的气隙，这些气隙造成磁阻的差异，当马达通入电流时，因磁阻差异而产生磁阻转矩。

为了进一步增加马达的效率，提高马达的功率系数，现有技术中，通常在磁通屏障中***磁铁，以产生额外的磁通并贡献出磁通转矩，从而使得马达的输出包含了磁阻转矩和磁通转矩的合成，由此可获得较高的效率。

在现今的由磁铁辅助的同步磁阻马达中，由于***了磁铁，马达在旋转时，除了定子产生的磁通，还有磁铁产生的磁通，而当磁铁产生的磁通与定子产生的磁通汇合时，会使转子在旋转方向上的磁通量过高，造成该旋转方向上的磁通密度过于饱和的问题，从而使得无法有效地利用磁铁来提升马达的性能。

为了改善旋转方向上的磁通密度过于饱和的问题，目前已经提出了对每一个磁通屏障中***不同尺寸的磁铁的方案，以调整最适当的磁铁用量；还有方案提出了在转子的磁通屏障内设置肋状件的结构，以使磁铁产生的部分磁通从该肋状件流通。

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

然而，发明人发现，现有方案中，由于需要磁铁的多种尺寸，因此在量产的制作上不太方便，并且，部分磁铁的尺寸增大会影响马达的自启动特性；对于增加肋状件的方案，对转子的结构进行了较大的变动修改，因此会影响马达的磁阻特性，导致了磁阻转矩的弱化。

为了解决上述问题的至少一个，本申请实施例提供了一种转子、马达以及驱动装置，能够改善磁通密度局部饱和的情况，从而能够更有效地利用磁铁来提升马达的性能。

根据本申请实施例的一方面，提供了一种转子，所述转子由层叠的电磁钢板构成，所述电磁钢板具有贯通所述电磁钢板的多个贯通孔群，每个所述贯通孔群具有多个贯通孔，其中：在每个所述贯通孔群的至少一个所述贯通孔中容纳有磁铁，在每个所述贯通孔群中未容纳有所述磁铁的至少一部分设置有导电材料，在沿轴向观察所述转子时，在靠近所述磁铁的周向两侧，所述磁铁的一侧的磁通通路的宽度大于所述磁铁的另一侧的磁通通路的宽度。

根据本申请实施例的另一方面，提供了一种马达，其中，所述马达具有：定子，所述定子由层压铁芯构成，具有周向配置的极槽，形成在相邻极槽之间的齿，以及容纳在所述极槽的线圈；以及根据上述第一方面所述的转子，所述转子与所述定子径向对置，且以所述马达的轴向轴线为中心可旋转。

根据本申请实施例的又一方面，提供了一种驱动装置，其中，该驱动装置具有上述方面所述的马达。

本申请实施例的有益效果之一在于：通过扩大磁铁的一侧的磁通通路的宽度，能够改善磁通密度的饱和的情况，从而能够更有效地利用磁铁来提升马达的性能。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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获得其他的附图。在附图中：

图1A、图1B和图1C分别是本申请第一方面的实施例的转子的一个实施例的俯视图；

图2A、图2B和图2C是本申请第一方面的实施例的转子的另一个实施例的俯视图；

图3A、图3B和图3C是本申请第一方面的实施例的转子的又一个实施例的俯视图；

图4A、图4B和图4C是本申请第一方面的实施例的转子的再一个实施例的俯视图；

图5是图3A的虚线框A1的放大图；

图6是图3B的虚线框A2的放大图；

图7是图3C的虚线框A3的放大图；

图8是本申请第二方面的实施例的马达的分解示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请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。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本申请实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。

在本申请的下述说明中，为了说明的方便，将沿转子(马达)的中心轴线延伸的方向或与其平行的方向称为“轴向”，将以中心轴线为中心的半径方向称为“径向”，将围绕中心轴线的方向称为“周向”，但这只是为了说明的方便，并不限定转子(马达)使用和制造时的朝向。

第一方面的实施例

本申请第一方面的实施例提供了一种转子。

图1A、图1B和图1C是本申请第一方面的实施例的转子的一个实施例的俯视图；图1A、图1B和图1C分别表示了容纳有一层磁铁、两层磁铁和三层磁铁的情况。图2A、图2B和图2C是本申请第一方面的实施例的转子的另一个实施例的俯视图；图2A、图2B和图2C分别表示了容纳有一层磁铁、两层磁铁和三层磁铁的情况。由于转子是由在轴向上层叠的电磁钢板构成，因此在图1和图2中表示的是一个电磁钢板轴向上的一个端面。

如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，转子10由层叠的电磁钢板11构成，电磁钢板11具有贯通电磁钢板11的多个贯通孔群12，其中的1个贯通孔群12可以如图1A、图1B和图1C中的虚线框所示，每个贯通孔群12具有多个贯通孔13，即，1A、图1B和图1C各自示出了四个贯通孔群12，每个贯通孔群12具有3个贯通孔13。

如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，在每个贯通孔群12的至少一个贯通孔13中容纳有磁铁131，在每个贯通孔群12中未容纳有磁铁131的至少一部分设置有导电材料(图中未示出)，在沿轴向观察转子10时，在靠近磁铁131的周向两侧，磁铁131的一侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的另一侧S2的磁通通路的宽度d2。

例如，如图1A所示，当在每个贯通孔群12的靠径向最内侧的贯通孔13中容纳有磁铁131时，磁铁131的逆时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的顺时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2，此时，由该转子10的结构构成的马达逆时针旋转；

如图1B所示，当在每个贯通孔群12的靠径向内侧的两层贯通孔13中分别容纳有磁铁131时，磁铁131的逆时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的顺时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2，此时，由该转子10的结构构成的马达逆时针旋转；

如图1C所示，当在每个贯通孔群12的每层贯通孔13中分别容纳有磁铁131时，可以使中间一层贯通孔13中的磁铁131的逆时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的顺时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2，此时，由该转子10的结构构成的马达逆时针旋转。在每层贯通孔13中均容纳有磁铁131时，不限于如图1C所示的中间一层的磁通通路的宽度不同，也可以是靠径向最内侧的两层贯通孔13中的磁铁131的逆时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的顺时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2，或者还可以是三层贯通孔13中的磁铁131的逆时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1都大于磁铁131的顺时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2；

如图2A所示，当在每个贯通孔群12的靠径向最内侧的贯通孔13中容纳有磁铁131时，磁铁131的顺时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的逆时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2，此时，由该转子10的结构构成的马达顺时针旋转；

如图2B所示，当在每个贯通孔群12的靠径向内侧的两层贯通孔13中分别容纳有磁铁131时，磁铁131的顺时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的逆时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2，此时，由该转子10的结构构成的马达顺时针旋转；

如图2C所示，当在每个贯通孔群12的每层贯通孔13中分别容纳有磁铁131时，可以使中间一层贯通孔13中的磁铁131的顺时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的逆时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2，此时，由该转子10的结构构成的马达顺时针旋转。在每层贯通孔13中均容纳有磁铁131时，不限于如图2C所示的中间一层的磁通通路的宽度不同，也可以是靠径向最内侧的两层贯通孔13中的磁铁131的顺时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的逆时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2，或者还可以是三层贯通孔13中的磁铁131的顺时针方向侧S1的磁通通路的宽度d1都大于磁铁131的逆时针方向侧S2的磁通通路的宽度d2。

由此结构，通过扩大磁铁的一侧的磁通通路的宽度，能够改善磁通密度的饱和的情况，并且能够保持马达的自启动特性，提高磁阻转矩，从而能够更有效地利用磁铁来提升马达的性能。

在一个或多个实施例中，如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，在沿轴向观察时，磁铁131例如可位于该磁铁所在的贯通孔13的在周向上的大致中间的位置。由此，可增加转子10的磁通转矩。但本申请不限于此，磁铁131可位于该磁铁所在的贯通孔13中的任意位置。

在一个或多个实施例中，如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，在沿轴向观察时，各个贯通孔群12在周向上等间距配置，并且，每个贯通孔群12中的多个贯通孔13在径向上相互平行地排列。

由此结构，可使转子10中的磁力线均衡，以实现磁通均匀。

在一个或多个实施例中，如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，电磁钢板11可具有4个贯通孔群12。但本申请不限于此，贯通孔群12的个数还可以包括其他数量，通常贯通孔群的个数可以由磁阻马达的极数来决定。

并且，图中示出了每个贯通孔群12中的贯通孔13的数量为3个，但本申请对此不作限制，即，每个贯通孔群12中的贯通孔13的个数还可以包括其他数量。

在一个或多个实施例中，在每个贯通孔群12中容纳有磁铁131的贯通孔13位于该贯通孔群12的径向内侧，也就是说，例如，如图1A和图2A所示，在每个贯通孔群12的一层贯通孔13中容纳有磁铁131时，该磁铁131位于靠径向最内侧的一层贯通孔13中，如图1B和图2B所示，在每个贯通孔群12的两层贯通孔13中容纳有磁铁131时，该磁铁131位于靠径向内侧的两层贯通孔13中。

在一个或多个实施例中，未容纳有磁铁131的各个贯通孔13设置有导电材料(图中未示出)，该导电材料例如可充满各个贯通孔13中未容纳有磁铁131的空间，由此结构，可有效保证具有该转子10的马达的自启动特性。但本申请不限于此，也可以是各个贯通孔13中未容纳有磁铁131的空间的一部分设置有导电材料。

图3A、图3B和图3C是本申请第一方面的实施例的转子的又一个实施例的俯视图；图3A、图3B和图3C分别表示了容纳有一层磁铁、两层磁铁和三层磁铁的情况。图4A、图4B和图4C是本申请第一方面的实施例的转子的再一个实施例的俯视图；图4A、图4B和图4C分别表示了容纳有一层磁铁、两层磁铁和三层磁铁的情况。图5是图3A的虚线框A1的放大图。图6是图3B的虚线框A2的放大图。图7是图3C的虚线框A3的放大图。

在一个或多个实施例中，使得磁铁131的一侧S1的磁通通路的宽度d1大于磁铁131的另一侧S2的磁通通路的宽度d2的方式可以如下。

例如，如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，使容纳有磁铁131的贯通孔13的径向宽度不一致，当沿轴向观察转子10时，紧靠磁铁131的一侧S1的贯通孔13的径向宽度D1小于磁铁131的径向宽度D。其中，如图1A、图1B、和图1C所示，紧靠磁铁131的逆时针方向侧S1的贯通孔13的径向宽度D1小于磁铁131的径向宽度D，此时，具有该转子10的结构的马达逆时针旋转；如图2A、图2B、和图2C所示，紧靠磁铁131的顺时针方向侧S1的贯通孔13的径向宽度D1小于磁铁131的径向宽度D，此时，具有该转子10的结构的马达顺时针旋转。

除图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示的转子结构之外，在本申请实施例中，例如还可以是紧靠磁铁131处的贯通孔13的径向宽度D1小于磁铁131的径向宽度D，也就是说，紧靠磁铁131的周向两侧的贯通孔13的径向宽度D1都小于磁铁131的径向宽度D，此时，具有该转子10的结构的马达既可以逆时针旋转也顺时针旋转。

再例如，如图3A、图3B、图3C、图4A、图4B和图4C所示，沿轴向观察转子10时，在每个贯通孔群12中，除靠径向最内侧的磁铁131之外的其他磁铁131的一侧S1的端部靠径向外侧倾斜。例如，如图3B和图6所示，中间一层的磁铁131的逆时针方向侧S1的端部向径向外侧倾斜，或者，如图3C和图7所示，中间一层的磁铁131和最外层的磁铁131的逆时针方向侧S1的端部向径向外侧倾斜，此时，具有该转子10的结构的马达逆时针旋转；如图4B所示，中间一层的磁铁131的顺时针方向侧S1的端部向径向外侧倾斜，或者，如图4C所示，中间一层的磁铁131和最外层的磁铁131的顺时针方向侧S1的端部向径向外侧倾斜，此时，具有该转子10的结构的马达顺时针旋转。

如图3A和图5所示，图3A和图5所示的磁铁131仅位于靠径向最内侧一层的贯通孔13中，此时，如图5所示，可使未容纳有磁铁131的贯通孔13的中间部分向径向外侧偏移，由于此时磁铁131仅位于靠径向最内侧一层的贯通孔13中，磁通密度饱和的情况只可能发生在最内层的磁通通路中，因此，此时使中间层的贯通孔13的径向内侧边L1的中间部分的左侧向径向外侧倾斜(倾斜后的L1如虚线所示，图3A中的L1为向径向外侧倾斜后的实线)，径向内侧边L1的中间部分的右侧不变，中间层的贯通孔13的径向外侧边L2、最外层的贯通孔13的径向内侧边L3以及最外层的贯通孔13的径向外侧边L4分别向径向外侧平移(平移后的L2、L3和L4如虚线所示，图3A中的L2、L3和L4为向径向外侧平移后的实线)，此时，具有该转子10的结构的马达逆时针旋转。图4A所示的结构与图3A所示的类似，具有图4A所示的转子10的结构的马达顺时针旋转。

由此结构，同样可以扩大磁铁131的一侧S1的磁通通路的宽度，从而改善磁通密度的饱和的情况。

在本申请实施例中，如图6和图7所示，以转子10的磁极的中心轴为d轴，以与d轴相差45度的轴为q轴。

进一步地，沿轴向观察转子10时，磁铁10的中心在q轴上，在每个贯通孔群12中，除靠径向最内侧的磁铁131之外的其他磁铁131的另一侧S2的端部靠径向内侧倾斜(图6和图7中未示出)。由此结构，可进一步扩大磁铁131的一侧S1的磁通通路的宽度，从而进一步改善磁通密度的饱和的情况。

进一步地，在每个贯通孔群12中，除靠径向最内侧的磁铁131之外的其他磁铁131相对贯通孔13的其他部分向q轴的径向外侧偏移。也就是说，在图6中，中间一层的贯通孔13的中间部分相对该贯通孔13的其他部分向q轴的径向外侧偏移，磁铁131位于该贯通孔13的中间部分，因此相当于中间一层的磁铁131相对贯通孔13的其他部分向q轴的径向外侧偏移，最外层的未容纳有磁铁131的贯通孔13的中间部分向径向外侧偏移(平移后如虚线所示，偏移方式与图5类似，在此不再赘述)；在图7中，中间一层和最外层的贯通孔13的中间部分相对该贯通孔13的其他部分分别向q轴的径向外侧偏移，磁铁131位于该贯通孔13的中间部分，因此相当于中间一层和最外层的磁铁131相对贯通孔13的其他部分向q轴的径向外侧偏移。由此结构，可进一步扩大磁铁131的一侧S1的磁通通路的宽度，从而进一步改善磁通密度的饱和的情况。

在本申请实施例中，磁铁131的一侧S1的磁通通路的宽度大于另一侧S2的磁通通路的宽度不限于上述实施方式，即，任何使磁铁131的一侧S1的磁通通路的宽度大于另一侧S2的磁通通路的宽度的方式都包含在本申请中。

通过本申请实施例的转子的结构，扩大了磁铁10的一侧的磁通通路的宽度，能够改善磁通密度的饱和的情况，从而能够更有效地利用磁铁来提升马达的性能。

第二方面的实施例

本申请第二方面的实施例提供了一种马达，图8是本申请第二方面的实施例的马达的分解示意图。

如图8所示，马达80可具有：定子81，定子81由层压铁芯构成，具有周向配置的极槽(未示出)，形成在相邻极槽之间的齿(未示出)，以及容纳在该极槽的线圈(未示出)；以及转子10，转子10与定子81径向对置，且以马达80的轴向轴线为中心可旋转。由于在本申请第一方面的实施例中，已经对转子10的结构进行了详细说明，其内容被包含于此，在此不再赘述。

在一个或多个实施例中，马达80的其他构成部件与现有技术相同，在此不再赘述。

通过本申请实施例的马达的转子的结构，扩大了磁铁10的一侧的磁通通路的宽度，能够改善磁通密度的饱和的情况，从而能够更有效地利用磁铁来提升马达的性能。

第三方面的实施例

本申请第三方面的实施例提供了一种驱动装置，该驱动装置具有本申请第二方面的实施例所述的马达，由于在本申请第二方面的实施例中，已经对该马达的主要结构进行了详细说明，其内容被包含于此，在此不再赘述。

在一个或多个实施例中，该驱动装置可以是任一种安装马达的设备，该马达可应用于工业电机、压缩泵已经家用设备等的动力传动。

通过本申请实施例的驱动装置的马达的结构，可调整产生最大的磁阻转矩时对应的电流夹角，从而可使产生最大的磁通转矩时对应的电流夹角与产生最大的磁阻转矩时对应的电流夹角尽量接近或一致，从而可实现磁阻转矩和磁通转矩合成的最优化，由此实现磁铁辅助的最佳利用率。

以上结合具体的实施例对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (12)

1.一种转子，所述转子由层叠的电磁钢板构成，所述电磁钢板具有贯通所述电磁钢板的多个贯通孔群，每个所述贯通孔群具有多个贯通孔，

其特征在于：

在每个所述贯通孔群的至少一个所述贯通孔中容纳有磁铁，在每个所述贯通孔群中未容纳有所述磁铁的至少一部分设置有导电材料，

在沿轴向观察所述转子时，在靠近所述磁铁的周向两侧，所述磁铁的一侧的磁通通路的宽度大于所述磁铁的另一侧的磁通通路的宽度。

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，所述磁铁位于该至少一个贯通孔的在周向上的中间位置。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

容纳有所述磁铁的所述至少一个贯通孔的径向宽度不一致，当沿轴向观察所述转子时，紧靠所述磁铁的一侧的贯通孔的径向宽度小于所述磁铁的径向宽度。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

在沿轴向观察时，各个所述贯通孔群在周向上等间距配置。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

在沿轴向观察时，每个贯通孔群中的多个贯通孔在径向上相互平行地排列。

6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

在每个所述贯通孔群中容纳有所述磁铁的贯通孔位于该贯通孔群的径向内侧。

7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

未容纳有所述磁铁的各个所述贯通孔设置有所述导电材料。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的转子，其特征在于，

沿轴向观察所述转子时，在每个所述贯通孔群中，除靠径向最内侧的所述磁铁之外的其他磁铁的一侧的端部靠径向外侧倾斜。

9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，

沿轴向观察所述转子时，以所述转子的磁极的中心轴为d轴，以与所述d轴相差45度的轴为q轴，

所述磁铁的中心在所述q轴上，在每个所述贯通孔群中，除靠径向最内侧的所述磁铁之外的其他磁铁的另一侧的端部靠径向内侧倾斜。

10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，

在每个所述贯通孔群中，除靠径向最内侧的所述磁铁之外的其他磁铁相对贯通孔的其他部分向所述q轴的径向外侧偏移。

11.一种马达，其特征在于，所述马达具有：

定子，所述定子由层压铁芯构成，具有周向配置的极槽，形成在相邻极槽之间的齿，以及容纳在所述极槽的线圈；以及

根据权利要求1～10中任一项所述的转子，所述转子与所述定子径向对置，且以所述马达的轴向轴线为中心可旋转。

12.一种动力装置，其特征在于，所述动力装置具有权利要求11所述的马达。

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