CN113315281A - 转子冲片、转子组件及电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子冲片、转子组件及电机，其中，转子冲片具有通孔以及设置在转子冲片周缘的凹槽，凹槽具有开口、底壁和两个侧壁，底壁位于两个侧壁之间，开口与底壁相向设置，凹槽用于容纳磁钢，两个侧壁用于一一对应地与位于凹槽内的磁钢的两端限位配合；凹槽为多个，多个凹槽沿转子冲片的周缘间隔设置。采用该方案，由于凹槽的两个侧壁能够一一对应地包住位于凹槽内的磁钢的两端，这样避免了磁钢的端部凸出于转子冲片，从而在将转子冲片与定子装配后，可使得转子冲片与定子之间的气隙在转子冲片周向的不同位置宽度比较均匀，进而磁力线可以顺畅通过，降低了电机的转矩波动，从而可以降低振动噪音，提高性能。

Description

转子冲片、转子组件及电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种转子冲片、转子组件及电机。

背景技术

现有的车用电动空调压缩机驱动电机，多采用分数槽集中绕阻电机和转子磁钢内置式电机，但反电势波形不是很好，齿槽转矩也不理想，从而会极大的影响电机振动噪音，无法满足电动汽车高效、平稳、静音等要求。

具体地，此种方式的电机由于受汽车上空间限制，将体积都尽量做小，这也制约着电机的外径尺寸和定子槽数。极数较小时，电机齿谐波电动势次数较低，数值较大，这些都会使绕组产生的感应电动势得不到很好的正弦波形，增加电机的附加损耗。并且，永磁体和有槽电枢铁心相互作用，不可避免地产生电机齿槽转矩，导致转矩波动，引起振动和噪声，影响***的控制精度。

因此，对电机的内部结构进行优化设计，降低转矩波动很有必要。

发明内容

本发明提供了一种转子冲片、转子组件及电机，以优化现有的转子冲片及电机的结构，降低转矩波动。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种转子冲片，所述转子冲片具有通孔以及设置在所述转子冲片周缘的凹槽，所述凹槽具有开口、底壁和两个侧壁，所述底壁位于两个所述侧壁之间，所述开口与所述底壁相向设置，所述凹槽用于容纳磁钢，两个所述侧壁用于一一对应地包住位于所述凹槽内的磁钢的两端；所述凹槽为多个，多个所述凹槽沿所述转子冲片的周缘间隔设置。

进一步地，两个所述侧壁均为朝向所述转子冲片的周向凹陷或凸出的弧形结构。

进一步地，所述转子冲片的周缘为圆形，所述转子冲片的周缘的直径为D；所述凹槽的底壁为弧形，多个所述凹槽的底壁均为预设圆周的一部分，所述预设圆周的直径为d；其中，1.10≤D/d≤1.12。

进一步地，所述转子冲片的周缘为圆形，所述转子冲片的周缘的直径为D；所述凹槽的底壁为弧形，多个所述凹槽的底壁均为预设圆周的一部分，所述预设圆周的直径为d；在所述转子冲片的周缘上，相邻两个所述凹槽之间的距离为L；其中，1.33≤2L/(D-d)≤1.34。

进一步地，所述转子冲片上设置有多个减重孔及多个工艺孔，多个所述减重孔和多个所述工艺孔均围绕所述通孔设置。

进一步地，所述凹槽的个数为所述减重孔个数的2倍，所述减重孔的个数等于所述工艺孔的个数；相邻两个所述减重孔之间设置有一个所述工艺孔，相邻两个所述工艺孔之间具有一个所述减重孔。

进一步地，所述减重孔具有相向设置的第一弧形壁和第二弧形壁，所述第一弧形壁位于与所述通孔同心设置的第一圆周上，所述第一圆周的半径为r1，所述第二弧形壁位于与所述通孔同心设置的第二圆周上，所述第二圆周的半径为r2，所述通孔的半径为r3；其中，1.44≤r1/r2≤1.45，1.44≤r2/r3≤1.45。

根据本发明的另一方面，提供了一种子组件，所述转子组件包括转子冲片和磁钢，所述转子冲片为上述的转子冲片，所述磁钢设置在所述转子冲片的凹槽内，所述磁钢的外表面位于所述转子冲片的外周面上。

进一步地，所述转子冲片为多个，多个所述转子冲片重叠放置，所述转子组件还包括：两个挡板，多个所述转子冲片位于两个所述挡板之间；多个连接杆，多个所述连接杆一一对应地穿入所述转子冲片的多个工艺孔中。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，所述电机包括上述的转子组件。

应用本发明的技术方案，提供了一种转子冲片，转子冲片具有通孔以及设置在转子冲片周缘的凹槽，凹槽具有开口、底壁和两个侧壁，底壁位于两个侧壁之间，开口与底壁相向设置，凹槽用于容纳磁钢，两个侧壁用于一一对应地与位于凹槽内的磁钢的两端限位配合；凹槽为多个，多个凹槽沿转子冲片的周缘间隔设置。采用该方案，由于凹槽的两个侧壁能够一一对应地包住位于凹槽内的磁钢的两端，这样避免了磁钢的端部凸出于转子冲片，从而在将转子冲片与定子装配后，可使得转子冲片与定子之间的气隙在转子冲片周向的不同位置宽度比较均匀，进而磁力线可以顺畅通过，降低了电机的转矩波动。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例提供的转子冲片的结构示意图；

图2示出了图1中的转子冲片与磁钢的装配图；

图3示出了图2中的磁钢的结构示意图；

图4示出了本发明的实施例提供的转子组件的结构示意图；

图5示出了本发明的实施例提供的电机在优化前和优化后的齿反电势比较。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子冲片；11、通孔；12、凹槽；121、底壁；122、侧壁；13、减重孔；131、第一弧形壁；132、第二弧形壁；14、工艺孔；20、磁钢；30、挡板；40、连接杆。

具体实施方式

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如附图所示，本发明的实施例提供了一种转子冲片，转子冲片10具有通孔11以及设置在转子冲片10周缘的凹槽12，凹槽12具有开口、底壁121和两个侧壁122，底壁121位于两个侧壁122之间，开口与底壁121相向设置，凹槽12用于容纳磁钢20，两个侧壁122用于一一对应地包住位于凹槽12内的磁钢20的两端；凹槽12为多个，多个凹槽12沿转子冲片10的周缘间隔设置。

应用本发明的技术方案，提供了一种转子冲片10，转子冲片10具有通孔11以及设置在转子冲片10周缘的凹槽12，凹槽12具有开口、底壁121和两个侧壁122，底壁121位于两个侧壁122之间，开口与底壁121相向设置，凹槽12用于容纳磁钢20，两个侧壁122用于一一对应地与位于凹槽12内的磁钢20的两端限位配合；凹槽12为多个，多个凹槽12沿转子冲片10的周缘间隔设置。采用该方案，由于凹槽12的两个侧壁122能够一一对应地包住位于凹槽12内的磁钢20的两端，这样避免了磁钢20的端部凸出于转子冲片10，从而在将转子冲片10与定子装配后，可使得转子冲片10与定子之间的气隙在转子冲片10周向的不同位置宽度比较均匀，进而磁力线可以顺畅通过，降低了电机的转矩波动，进而可降低电机的噪音。

现有技术中，对磁钢的固定通常是将磁钢放置到转子冲片的凹槽内，然后再转子冲片与磁钢的外周套上一个筒状结构或其他限位结构对磁钢的径向进行限位，以防止磁钢从转子冲片上脱离。

在本实施例中，两个侧壁122均为朝向转子冲片10的周向凹陷或凸出的弧形结构。将侧壁122设置为朝向转子冲片10的实体部分凹陷或凸出的弧形结构，便于与磁钢20的端部限位配合，这样可通过凹槽12的两个侧壁122对磁钢20进行限位，从而将磁钢20固定在转子冲片10上。采用此种方式不需要使用套等限位结构即可实现对磁钢20的可靠限位。因此可以简化结构、减少零部件数量、方便装配，从而可以降低成本，并且还能够减小电机的尺寸，结构紧凑。

在本实施例中，转子冲片10的周缘为圆形，转子冲片10的周缘的直径为D；凹槽12的底壁121为弧形，多个凹槽12的底壁121均为预设圆周的一部分，预设圆周的直径为d；其中，1.10≤D/d≤1.12。通过上述设置可实现较高的体积效率比，即使得电机在体积较小的同时具有较高的效率，实现电机的轻量化。

在本实施例中，转子冲片10的周缘为圆形，转子冲片10的周缘的直径为D；凹槽12的底壁121为弧形，多个凹槽12的底壁121均为预设圆周的一部分，预设圆周的直径为d；在转子冲片10的周缘上，相邻两个凹槽12之间的距离为L；其中，1.33≤2L/(D-d)≤1.34。这样可使得转子冲片10在保证机械强度的情况下，使电机在运行时具有较好的波形，即齿槽转矩波形和反电势波形较好，提高电机的性能。

在本实施例中，转子冲片10上设置有多个减重孔13及多个工艺孔14，多个减重孔13和多个工艺孔14均围绕通孔11设置。通过设置多个减重孔13可以降低转子冲片10的重量并且节约材料。通过设置工艺孔14便于将多个叠放的转子冲片10连接。

在本实施例中，凹槽12的个数为减重孔13个数的2倍，减重孔13的个数等于工艺孔14的个数；相邻两个减重孔13之间设置有一个工艺孔14，相邻两个工艺孔14之间具有一个减重孔13。这样可使得电机的波形较好，提高电机的性能。而且，上述设置使得转子冲片10的动平衡性能好，提高在转动时的稳定性。

在本实施例中，减重孔13具有相向设置的第一弧形壁131和第二弧形壁132，第一弧形壁131位于与通孔11同心设置的第一圆周上，第一圆周的半径为r1，第二弧形壁132位于与通孔11同心设置的第二圆周上，第二圆周的半径为r2，通孔11的半径为r3；其中，1.44≤r1/r2≤1.45，1.44≤r2/r3≤1.45。采用上述设置，可以在保证转子冲片10的结构强度的同时，较大地提高减重效果。

本发明的另一实施例提供了一种转子组件，转子组件包括转子冲片10和磁钢20，转子冲片10为上述的转子冲片10，磁钢20设置在转子冲片10的凹槽12内，磁钢20的外表面位于转子冲片10的外周面上。采用上述设置，由于凹槽12的两个侧壁122能够一一对应地包住位于凹槽12内的磁钢20的两端，磁钢20的外表面位于转子冲片10的外周面上，这样避免了磁钢20的端部凸出于转子冲片10，从而在将转子冲片10与定子装配后，可使得转子冲片10与定子之间的气隙在转子冲片10周向的不同位置宽度比较均匀，进而磁力线可以顺畅通过，降低了电机的转矩波动。具体地，在本实施例中，磁钢20的截面为弧形结构。

进一步地，转子冲片10为多个，多个转子冲片10重叠放置，转子组件还包括：两个挡板30，多个转子冲片10位于两个挡板30之间；多个连接杆40，多个连接杆40一一对应地穿入转子冲片10的多个工艺孔14中。通过上述设置，可实现多个转子冲片10的可靠连接。可选地，连接杆40穿过挡板30，且连接杆40的端部与挡板30铆接，从而实现连接杆40与挡板30的可靠连接。

本发明的另一实施例提供了一种电机，电机包括上述的转子组件。采用此种设置，电机的转矩波动小，噪音小，性能高。具体地，电机可用于压缩机，压缩机可用于汽车。

可选地，电机还包括定子，转子组件穿设在定子中，定子的槽数/转子冲片的极对数为分数，即不是整数。这样能够削弱磁极磁场非正弦分布所产生的高次谐波电势；能有效削弱齿谐波电势的幅值，改善电动势的波形；可减小因气隙磁导变化引起的每级磁通的脉振幅值，减少磁极表面的脉振损耗。凹槽的数量是极对数的两倍。转子组件的转子冲片与定子之间为空腔，转子组件的磁钢与定子之间为空腔。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种转子冲片，其特征在于，所述转子冲片(10)具有通孔(11)以及设置在所述转子冲片(10)周缘的凹槽(12)，所述凹槽(12)具有开口、底壁(121)和两个侧壁(122)，所述底壁(121)位于两个所述侧壁(122)之间，所述开口与所述底壁(121)相向设置，所述凹槽(12)用于容纳磁钢(20)，两个所述侧壁(122)用于一一对应地包住位于所述凹槽(12)内的磁钢(20)的两端；所述凹槽(12)为多个，多个所述凹槽(12)沿所述转子冲片(10)的周缘间隔设置。

2.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，两个所述侧壁(122)均为朝向所述转子冲片(10)的周向凹陷或凸出的弧形结构。

3.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，

所述转子冲片(10)的周缘为圆形，所述转子冲片(10)的周缘的直径为D；

所述凹槽(12)的底壁(121)为弧形，多个所述凹槽(12)的底壁(121)均为预设圆周的一部分，所述预设圆周的直径为d；

其中，1.10≤D/d≤1.12。

4.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，

所述转子冲片(10)的周缘为圆形，所述转子冲片(10)的周缘的直径为D；

所述凹槽(12)的底壁(121)为弧形，多个所述凹槽(12)的底壁(121)均为预设圆周的一部分，所述预设圆周的直径为d；

在所述转子冲片(10)的周缘上，相邻两个所述凹槽(12)之间的距离为L；

其中，1.33≤2L/(D-d)≤1.34。

5.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述转子冲片(10)上设置有多个减重孔(13)及多个工艺孔(14)，多个所述减重孔(13)和多个所述工艺孔(14)均围绕所述通孔(11)设置。

6.根据权利要求5所述的转子冲片，其特征在于，所述凹槽(12)的个数为所述减重孔(13)个数的2倍，所述减重孔(13)的个数等于所述工艺孔(14)的个数；相邻两个所述减重孔(13)之间设置有一个所述工艺孔(14)，相邻两个所述工艺孔(14)之间具有一个所述减重孔(13)。

7.根据权利要求5所述的转子冲片，其特征在于，

所述减重孔(13)具有相向设置的第一弧形壁(131)和第二弧形壁(132)，所述第一弧形壁(131)位于与所述通孔(11)同心设置的第一圆周上，所述第一圆周的半径为r1，所述第二弧形壁(132)位于与所述通孔(11)同心设置的第二圆周上，所述第二圆周的半径为r2，所述通孔(11)的半径为r3；

其中，1.44≤r1/r2≤1.45，1.44≤r2/r3≤1.45。

8.一种转子组件，其特征在于，所述转子组件包括转子冲片(10)和磁钢(20)，所述转子冲片(10)为权利要求1至7中任一项所述的转子冲片(10)，所述磁钢(20)设置在所述转子冲片(10)的凹槽(12)内，所述磁钢(20)的外表面位于所述转子冲片(10)的外周面上。

9.根据权利要求8所述的转子组件，其特征在于，所述转子冲片(10)为权利要求5所述的转子冲片(10)，所述转子冲片(10)为多个，多个所述转子冲片(10)重叠放置，所述转子组件还包括：

两个挡板(30)，多个所述转子冲片(10)位于两个所述挡板(30)之间；

多个连接杆(40)，多个所述连接杆(40)一一对应地穿入所述转子冲片(10)的多个工艺孔(14)中。

10.一种电机，其特征在于，所述电机包括权利要求8或9所述的转子组件。

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