CN112865362B - 转子铁芯组件、转子和电机 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种转子铁芯组件、转子和电机。该转子铁芯组件包括铁芯，包括磁钢槽，所述磁钢槽沿所述铁芯的径向延伸设置；所述铁芯的圆心与所述铁芯的外周圆弧的圆心重合；磁钢，设在所述磁钢槽内；所述磁钢远离所述圆心的端部设有第一倒角结构，与对应的所述磁钢槽壁之间存在缝隙。采用非偏心转子铁芯结构，使得磁钢槽相对延长，从而磁钢的长度得到加长，增大了磁通量；同时将磁钢的外端设为倒角结构，形成隔磁孔，等效构成不等气隙，降低了非偏心转子的转矩脉动，实现了和偏心转子设计相似的作用。

Description

转子铁芯组件、转子和电机
技术领域
本申请属于电机技术领域，具体涉及一种转子铁芯组件、转子和电机。
背景技术
直流电机应用范围广泛，其原理是通过通电后定子绕组中的环形电流由于法拉第电磁感应定律产生感应磁场，进而吸引转子中的磁钢带动转子进行旋转，从而获得动力。直流电机增效优化的方向就在于如何提高其磁通强度或降低转子铁芯的漏磁现象。
传统内嵌式转子电机的转子铁芯，如图1所示，为了降低转矩脉动，通常的方法是将转子铁芯做为偏心转子，即转子外圈圆弧段的圆心与转子铁芯的圆心不重合。这样可以保证转子铁芯***气隙不均等，气隙不等可有效改善转矩脉动，但偏心转子同样会略微降低磁钢用量，降低磁通效率。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种转子铁芯组件、转子和电机，能够降低转矩脉动同时提升磁通量。
为了解决上述问题，本申请提供一种转子铁芯组件，包括：
转子铁芯，包括磁钢槽，所述磁钢槽沿所述转子铁芯的径向延伸设置；所述转子铁芯的圆心与所述转子铁芯的外周圆弧的圆心重合；
磁钢，设在所述磁钢槽内；所述磁钢远离所述圆心的端部设有第一倒角结构，与对应的所述磁钢槽壁之间存在缝隙。
可选地，所述磁钢槽远离所述圆心的侧壁设有豁口。
可选地，所述磁钢槽靠近所述圆心的端部设为倒角结构，所述磁钢对应端设有第二倒角结构。
可选地，所述磁钢和所述磁钢槽上设有防呆结构。
可选地，所述防呆结构包括设在所述磁钢沿所述转子铁芯周向侧壁上的防呆凸台，所述防呆凸台位于所述磁钢延伸方向上的中心线位置；所述磁钢槽对应位置上设有防呆槽。
可选地，所述缝隙填充有塑封料。
根据本申请的另一方面，提供了一种转子，包括如上所述的转子铁芯组件。
可选地，所述转子的极对数为P，所述磁钢槽沿周向上的宽度L1，相邻所述磁钢槽在靠近所述圆心端之间的壁厚L2，所述转子铁芯的直径D，存在下述关系式：
Figure GDA0003354213240000021
可选地，所述第一倒角结构或所述第二倒角结构均包括斜切面，所述斜切面与所述磁钢沿径向延伸的侧面间的夹角为：所述第一倒角结构处的夹角为a，
Figure GDA0003354213240000022
所述第二倒角结构处的夹角为b，
Figure GDA0003354213240000023
根据本申请的再一方面，提供了一种电机，包括如上所述的转子铁芯组件或如上所述的转子。
本申请提供的一种转子铁芯组件，包括：转子铁芯，包括磁钢槽，所述磁钢槽沿所述转子铁芯的径向延伸设置；所述转子铁芯的圆心与所述转子铁芯的外周圆弧的圆心重合；磁钢，设在所述磁钢槽内；所述磁钢远离所述圆心的端部设有第一倒角结构，与对应的所述磁钢槽壁之间存在缝隙。采用非偏心转子铁芯结构，使得磁钢槽相对延长，从而磁钢的长度得到加长，增大了磁通量；同时将磁钢的外端设为倒角结构，形成隔磁孔，等效构成不等气隙，降低了非偏心转子的转矩脉动，实现了和偏心转子设计相似的作用。
附图说明
图1为本申请实施例的传统转子铁芯的结构示意图；
图2为本申请实施例的转子铁芯结构示意图；
图3为本申请实施例的磁钢结构示意图；
图4为本申请实施例的磁钢的轴测图；
图5为本申请实施例的磁钢和转子铁芯的装配示意图；
图6为本申请实施例的转子包塑结构示意图。
附图标记表示为：
1、转子铁芯；11、磁钢槽；111、豁口；112、防呆槽；2、磁钢；21、防呆凸起；22、斜切面；3、塑封料。
具体实施方式
结合参见图1至图6所示，根据本申请的实施例，一种转子铁芯1组件，包括：
转子铁芯1，包括磁钢槽11，所述磁钢槽11沿所述转子铁芯1的径向延伸设置；所述转子铁芯1的圆心与所述转子铁芯1的外周圆弧的圆心重合；
磁钢2，设在所述磁钢槽11内；所述磁钢2远离所述圆心的端部设有第一倒角结构，与对应的所述磁钢槽11壁之间存在缝隙。
本申请的转子铁芯1的外周的圆弧所在的圆心，与该转子铁芯1旋转圆心重合，也即不存在偏心结构，相对传统转子铁芯1而言，磁钢槽11所在的外周缘径向长度较长，因此可设置较长的磁钢2，从而提高了磁钢2用量和磁通强度。
同时设在磁钢槽11中磁钢2在外端设置倒角结构，使得端部与磁钢槽11侧壁之间有缝隙，等效形成了不等气隙，有效改善转矩脉动。
转子铁芯1取消了偏心结构，更有利于大批量生产，降低了转子铁芯1生产难度。
在一些实施例中，磁钢槽11远离所述圆心的侧壁设有豁口111。
磁钢槽11外侧的侧壁上设置豁口111，使得外隔磁桥断开，降低了漏磁现象。
在一些实施例中，磁钢槽11靠近所述圆心的端部设为倒角结构，所述磁钢2对应端设有第二倒角结构。
在磁钢2槽11内侧的端部设置倒角结构，致使相邻的磁钢2槽11之间的内隔磁桥的长度加成，能减少漏磁；相应磁钢2在对应位置上设有第二倒角结构。
磁钢2整体结构上出现了外端和内端上的两处倒角结构，形成多边形结构，提高了磁通强度和转子的功率密度。
在一些实施例中，磁钢2和所述磁钢槽11上设有防呆结构。
传统内嵌式转子电机的磁钢2，通常为长方体结构，采用平行充磁，在磁钢2的一面形成N极，在磁钢2的另一面形成S极，然后将磁钢2***转子铁芯1磁钢槽11当中。在一个扇形单元的转子铁芯1两侧，要求是同一极性的磁钢2面，即N极对齐N极，S极对齐S极，这样才能保证一个扇形单元的转子铁芯1形成有效的磁场。但在实际生产过程中，由于磁钢2为对称结构，没有定位防呆设计，偶尔会有生产工人将磁钢2插反的情况，导致部分扇形单元铁芯没能形成有效磁场，转子无法使用，因此本申请在磁钢2和磁钢槽11上设置对应的防呆结构，能克服上述问题。
在一些实施例中，防呆结构包括设在所述磁钢2沿所述转子铁芯1周向侧壁上的防呆凸台，所述防呆凸台位于所述磁钢2延伸方向上的中心线位置；所述磁钢槽11对应位置上设有防呆槽112。
在磁钢2的中心位置上设置防呆凸起21，在磁钢槽11对应位置的侧壁上设置防呆槽112，这样可保证磁钢2***转子铁芯1磁钢槽11的方向是唯一确定的，不会出现插反的情况，解决了解决磁钢2插反导致转子报废的问题。
在一些实施例中，缝隙填充有塑封料3。
由于本申请转子铁芯1的外隔磁桥全部断开，为保证结构强度，在磁钢2***转子铁芯1后，会用塑封料3填充于缝隙中，甚至对整个转子铁芯1进行包塑，可以增加磁钢2与转子铁芯1装配的可靠性，优于普通胶水黏合。
根据本申请的另一方面，提供了一种转子，包括如上所述的转子铁芯1组件。
采用上述转子铁芯1组件的转子，能降低漏磁，提高效率。
在一些实施例中，转子的极对数为P，所述磁钢槽11沿周向上的宽度L1，相邻所述磁钢槽11在靠近所述圆心端之间的壁厚L2，所述转子铁芯1的直径D，存在下述关系式：
Figure GDA0003354213240000051
一般地，内隔磁桥长度L2越长，漏磁回路的磁阻越大，隔磁效果越好，漏磁降低，故增长隔磁桥为降低漏磁的一种手段。但L2根据电机转子体积确定，通常取0.5--1mm；本申请通过对转子铁芯1外径、转子极对数、内隔磁桥宽度与磁钢槽11宽度进行模型化分析，最终可得到同时兼顾结构强度并降低漏磁，且尽量增大磁钢2用量的磁钢槽11最佳宽度，提升转子的功率密度和电机的效率。
在一些实施例中，第一倒角结构或所述第二倒角结构均包括斜切面22，所述斜切面22与所述磁钢2沿径向延伸的侧面间的夹角为：所述第一倒角结构处的夹角为a，
Figure GDA0003354213240000052
所述第二倒角结构处的夹角为b，
Figure GDA0003354213240000053
Figure GDA0003354213240000054
磁钢2采用倒角后，在非偏心的转子铁芯1外圆处会形成隔磁孔，减小了在磁钢2两侧铁芯上的磁通，变相降低了漏磁，起到了与不均等气隙相类似的作用，降低电机的转矩脉动。
根据本申请的再一方面，提供了一种电机，包括如上所述的转子铁芯1组件或如上所述的转子。
本申请转子采用非偏心转子铁芯1与磁钢2的配合形式，增长磁钢2长度、改变磁钢2形状等效形成不等气隙结构，能改善电机转矩脉动；外隔磁桥断开的同时，加长内隔磁桥长度，降低转子漏磁。并在磁钢2和转子铁芯1上设计定位防呆结构，保证磁钢2***转子铁芯1后，每个扇形单元的转子铁芯1两侧，均是同一极性的磁钢2面，整个转子能够形成一个完整有效的转子磁场。
磁钢2采用倒角后，在非偏心的转子铁芯1外圆处会形成隔磁孔，减小了在磁钢2两侧铁芯上的磁通，变相降低了漏磁，起到了与不均等气隙相类似的作用，降低电机的转矩脉动。在转子铁芯1内圆处，磁钢2的倒角设计可以加长转子铁芯1内隔磁桥的长度，减少铁芯内隔磁桥的漏磁，提升转子的功率密度和电机的效率。
为解决磁钢2插反导致转子报废的问题，在磁钢2的一面设计有定位防呆凸台，防呆凸台的分布特征为在磁钢2左右对称的中心线上，充磁方向均是从防呆凸台侧进行平行充磁。同时在转子铁芯1的扇形单元上，对应开有定子防呆槽112，防呆槽112的分布特征为在“N”极扇形单元上左右对称分布，“S”极扇形单元上则不开制防呆槽112，这样可保证磁钢2***转子铁芯1磁钢槽11的方向是唯一确定的，不会出现插反的情况，解决了解决磁钢2插反导致转子报废的问题。
同时由于该新型高功率密度内嵌转子的外隔磁桥全部断开，为保证结构强度，在磁钢2***转子铁芯1后，会用塑封料3将其进行整体包塑。铁芯上预留的注塑槽和注塑孔会填满塑封料3，可以增加磁钢2与转子铁芯1装配的可靠性。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各实施方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种转子铁芯组件，其特征在于，包括：
转子铁芯(1)，包括磁钢槽(11)，所述磁钢槽(11)沿所述转子铁芯(1)的径向延伸设置；所述转子铁芯(1)的圆心与所述转子铁芯(1)的外周圆弧的圆心重合；
磁钢(2)，设在所述磁钢槽(11)内；所述磁钢(2)远离所述圆心的端部设有第一倒角结构，与对应的所述磁钢槽(11)壁之间存在缝隙；
所述磁钢槽(11)靠近所述圆心的端部设为倒角结构，所述磁钢(2)对应端设有第二倒角结构；
所述第一倒角结构或所述第二倒角结构均包括斜切面(22)，所述斜切面(22)与所述磁钢(2)沿径向延伸的侧面间的夹角为：所述第一倒角结构处的夹角为a，
Figure FDA0003502013990000011
所述第二倒角结构处的夹角为b，
Figure FDA0003502013990000012
p为转子的极对数。
2.根据权利要求1所述的转子铁芯组件，其特征在于，所述磁钢槽(11)远离所述圆心的侧壁设有豁口(111)。
3.根据权利要求1所述的转子铁芯组件，其特征在于，所述磁钢(2)和所述磁钢槽(11)上设有防呆结构。
4.根据权利要求3所述的转子铁芯组件，其特征在于，所述防呆结构包括设在所述磁钢(2)沿所述转子铁芯(1)周向侧壁上的防呆凸台，所述防呆凸台位于所述磁钢(2)延伸方向上的中心线位置；所述磁钢槽(11)对应位置上设有防呆槽(112)。
5.根据权利要求1所述的转子铁芯组件，其特征在于，所述缝隙填充有塑封料(3)。
6.一种转子，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的转子铁芯组件。
7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述磁钢槽(11)沿周向上的宽度L1，相邻所述磁钢槽(11)在靠近所述圆心端之间的壁厚L2，所述转子铁芯(1)的直径D，存在下述关系式：
Figure FDA0003502013990000021
8.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的转子铁芯组件或如权利要求6-7任一项所述的转子。
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