CN117674474A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机，有助于在提高旋转电机的转矩的同时提高旋转电机的制造效率。旋转电机具有能绕中心轴线旋转的转子以及位于转子的径向外侧的定子，转子具有转子铁芯和安装于转子铁芯的线圈，转子具有多个磁极中间部，其在周向上分别位于相邻的磁极之间，且具有转子铁芯的一部分以及沿径向排列配置的多个磁障部，磁障部在沿轴向观察时呈朝径向内侧凸的形状，多个磁极中间部的铁芯部分彼此形成为一体，周向相邻的磁极中间部的最内磁障部彼此的周向相邻部分中，靠转子铁芯的外周面侧的部分彼此在周向上连通，从而构成从转子铁芯的外周面朝径向内侧凹陷且供磁极穿过的一个凹部，线圈全部以穿过最外磁障部和最内磁障部的方式卷绕于磁极中间部的铁芯部分。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机。

背景技术

以往，有一种同步磁阻电机，其具有能绕中心轴线旋转的转子以及位于转子的径向外侧的定子，其中，转子的铁芯具有磁障部。

在上述同步磁阻电机中，为了增强驱动转子旋转的磁力力矩，有时会在转子铁芯的磁障部设置磁体，不过，磁体可能会退磁，因此，专利文献1提出了在转子铁芯上设置线圈来代替磁体的技术。

现有技术文献：

专利文献1：中国CN210273638U号公报

在采用上述专利文献1公开的技术的情况下，驱动转子旋转的磁力力矩由两种转矩形成，即：未设置线圈时就存在的使转子旋转的转矩；以及因设置线圈而产生的使转子旋转的转矩。

不过，若只是在转子铁芯上开孔并将线圈安装到孔内，则可能无法很好地利用线圈来提高旋转电机的转矩，也就是说，无法很好地将线圈产生的磁场用作产生转子的转矩的磁场。

此外，在转子铁芯上开孔并将线圈安装到孔内时，线圈的安装作业可能会导致旋转电机的制造效率变差。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供一种旋转电机，有助于在提高旋转电机的转矩的同时提高旋转电机的制造效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种旋转电机，具有能绕中心轴线旋转的转子以及位于所述转子的径向外侧的定子，所述转子具有转子铁芯以及安装于所述转子铁芯的线圈，其中，所述转子具有多个磁极中间部，该多个磁极中间部在周向上分别位于相邻的磁极之间，且具有所述转子铁芯的一部分以及沿径向排列配置的多个磁障部，所述磁障部在沿轴向观察时呈朝径向内侧凸的形状，所述多个磁极中间部的铁芯部分彼此形成为一体，在将所述磁极中间部的所述多个磁障部中最靠径向内侧的磁障部设为最内磁障部、将所述磁极中间部的所述多个磁障部中最靠径向外侧的磁障部设为最外磁障部时，在周向相邻的所述磁极中间部的所述最内磁障部彼此的周向相邻部分中，靠所述转子铁芯的外周面侧的部分彼此在周向上连通，从而构成从所述转子铁芯的外周面朝径向内侧凹陷且供所述磁极穿过的一个凹部，所述线圈全部以穿过所述最外磁障部和所述最内磁障部的方式卷绕在所述磁极中间部的铁芯部分上。

根据本发明的旋转电机，转子具有多个磁极中间部，该多个磁极中间部在周向上分别位于相邻的磁极之间，且具有转子铁芯的一部分以及沿径向排列配置的多个磁障部，磁障部在沿轴向观察时呈朝径向内侧凸的形状，多个磁极中间部的铁芯部分彼此形成为一体，在周向相邻的磁极中间部的最内磁障部彼此的周向相邻部分中，靠转子铁芯的外周面侧的部分彼此在周向上连通，从而构成从转子铁芯的外周面朝径向内侧凹陷的一个凹部，线圈全部以穿过最外磁障部和最内磁障部的方式卷绕在磁极中间部的铁芯部分上，因此，线圈产生的磁场容易用作产生转子的转矩的磁场，从而提高旋转电机的转矩；并且，容易经由凹部将线圈卷绕于转子铁芯，且无需将多个磁极中间部的铁芯部分组装在一起而形成转子铁芯，因此，有助于提高旋转电机的制造效率。

此外，在本发明的旋转电机中，优选所述线圈大致以穿过所述中心轴线并沿径向延伸的轴线为中心卷绕在所述被卷绕部分上。

此外，在本发明的旋转电机中，优选所述线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈穿过：所述磁极中间部的所述最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的一侧的部分；以及所述磁极中间部的所述最内磁障部的周向上的一侧的端部，所述第二线圈穿过：所述磁极中间部的所述最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的另一侧的部分；以及所述磁极中间部的所述最内磁障部的周向上的另一侧的端部。

此外，在本发明的旋转电机中，优选所述线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈穿过：所述磁极中间部的所述最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的一侧的部分；以及所述磁极中间部的所述最内磁障部的周向上的一侧的端部，所述第二线圈穿过：所述磁极中间部的所述最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的另一侧的部分；以及在周向上的一侧与所述磁极中间部相邻的另一个磁极中间部的所述最内磁障部的周向上的另一侧的端部。

根据本发明的旋转电机，线圈包括第一线圈和第二线圈，第一线圈穿过：磁极中间部的最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的一侧的部分；以及磁极中间部的最内磁障部的周向上的一侧的端部，第二线圈穿过：磁极中间部的最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的另一侧的部分；以及在周向上的一侧与磁极中间部相邻的另一个磁极中间部的最内磁障部的周向上的另一侧的端部，因此，容易在转子铁芯上直接卷绕线圈，从而提高线圈的占空系数。

此外，在本发明的旋转电机中，优选在所述凹部的开口处设置有沿周向突出的突出部。

根据本发明的旋转电机，在凹部的开口处设置有沿周向突出的突出部，因此，容易避免线圈从凹部脱出。

此外，在本发明的旋转电机中，优选所述凹部呈越靠径向内侧则周向尺寸越大的形状。

根据本发明的旋转电机，凹部呈越靠径向内侧则周向尺寸越大的形状，因此，容易避免线圈从凹部脱出。

此外，在本发明的旋转电机中，优选所述最外磁障部呈从所述转子铁芯的外周面朝径向内侧凹陷的槽状。

此外，在本发明的旋转电机中，优选在所述最外磁障部的开口处设置有沿周向突出的突出部。

根据本发明的旋转电机，最外磁障部的开口处设置有沿周向突出的突出部，因此，容易避免线圈从最外磁障部脱出。

根据本发明的旋转电机，最外磁障部呈从转子铁芯的外周面朝径向内侧凹陷的槽状，因此，更容易将线圈卷绕于转子铁芯。

此外，在本发明的旋转电机中，优选各所述磁极中间部形成为关于q轴呈轴对称的形状。

(发明效果)

根据本发明，转子具有多个磁极中间部，该多个磁极中间部在周向上分别位于相邻的磁极之间，且具有转子铁芯的一部分以及沿径向排列配置的多个磁障部，磁障部在沿轴向观察时呈朝径向内侧凸的形状，多个磁极中间部的铁芯部分彼此形成为一体，在周向相邻的磁极中间部的最内磁障部的周向相邻部分中，靠转子铁芯的外周面侧的部分彼此在周向上连通，从而构成从转子铁芯的外周面朝径向内侧凹陷的一个凹部，线圈全部以穿过最外磁障部和最内磁障部的方式卷绕在磁极中间部的铁芯部分上，因此，线圈产生的磁场容易用作产生转子的转矩的磁场，从而提高旋转电机的转矩；并且，容易经由凹部将线圈卷绕于转子铁芯，且无需将多个磁极中间部的铁芯部分组装在一起而形成转子铁芯，因此，有助于提高旋转电机的制造效率。

附图说明

图1是示意表示本发明实施方式的旋转电机所包括的定子和转子的剖视图，表示是用与轴向垂直的平面剖切得到的截面。

图2是示意表示本发明实施方式的旋转电机所包括的定子和转子的剖视图，表示线圈的一种卷绕方式。

图3是示意表示本发明实施方式的旋转电机所包括的定子和转子的剖视图，表示线圈的另一种卷绕方式。

图4是示意表示本发明变形例的旋转电机所包括的定子和转子的局部剖视图。

图5是示意表示本发明另一变形例的旋转电机所包括的定子和转子的局部剖视图。

图6是示意表示本发明又一变形例的旋转电机所包括的转子的剖视图。

图7是示意表示在图7所示的转子上设置线圈的方法的一例的剖视图。

图8是示意表示本发明又一变形例的旋转电机所包括的定子和转子的剖视图。

(符号说明)

1 旋转电机

10 转子

11 转子铁芯

110 中央部

12 线圈

12A 第一线圈

12B 第二线圈

20 定子

21 定子铁芯

211 铁芯背部

212 极齿

TH 中央通孔

CC 磁极中间部

P 磁极

BA 磁障部

BAI 最内磁障部

BAO 最外磁障部

RP 凹部

RP1 突出部

PT 突出部

M1 第一磁路部

M2 第二磁路部

M3 第三磁路部

JG 夹具

L 中心轴线

具体实施方式

下面，结合图1至图3对本发明实施方式的旋转电机进行说明，其中，图1是示意表示本发明实施方式的旋转电机所包括的定子和转子的剖视图，表示是用与轴向垂直的平面剖切得到的截面，图2是示意表示本发明实施方式的旋转电机所包括的定子和转子的剖视图，表示线圈的一种卷绕方式，图3是示意表示本发明实施方式的旋转电机所包括的定子和转子的剖视图，表示线圈的另一种卷绕方式。

此外，在本文中，除非特别说明，否则“轴向”、“周向”、“外周”、“径向外侧”和“径向内侧”均以转子的中心轴线L为基准。

(旋转电机的整体结构)

如图1所示，旋转电机1具有能绕中心轴线L旋转的转子10以及位于转子10的径向外侧的定子20。也就是说，旋转电机1是所谓的内转子型电机。

此处，如图1所示，转子10具有转子铁芯11(例如由磁性体构成)以及安装于转子铁芯11的线圈12。并且，转子10具有沿轴向贯穿转子铁芯11的中央通孔TH的转轴(未图示)。

此外，如图1所示，具有定子铁芯21和定子线圈。并且，定子铁芯21具有：以中心轴线L为中心的环状的铁芯背部211；以及从铁芯背部朝径向内侧延伸且在周向上间隔排列的多个极齿212，极齿212的径向内侧的端面与转子10的外周面隔开微小间隙相对。并且，定子线圈经由未图示的绝缘体卷绕在极齿212上。

此外，虽未图示，但旋转电机1还具有收纳转子10和定子20的壳体。并且，转子10的转轴经由轴承被壳体支承为能旋转。并且，定子20的外周面与壳体的内表面抵接。

(转子的结构)

如图1所示，转子10具有多个(在图示的例子中为四个，但并不局限于此)磁极中间部CC，该多个磁极中间部CC在周向上分别位于相邻的磁极P(对应于d轴，磁通容易沿d轴通过)之间，且具有转子铁芯11的一部分以及沿径向排列配置的多个(在图示的例子中为四个，但并不局限于此)磁障部BA，磁障部BA在沿轴向观察时呈朝径向内侧凸的形状，多个磁极中间部CC的铁芯部分彼此形成为一体，在将磁极中间部CC的多个磁障部BA中最靠径向内侧的磁障部设为最内磁障部BAI、将磁极中间部CC的多个磁障部BA中最靠径向外侧的磁障部设为最外磁障部BAO时，在周向相邻的磁极中间部CC的最内磁障部BAI彼此的周向相邻部分中，靠转子铁芯11的外周面侧的部分彼此在周向上连通，从而构成从转子铁芯11的外周面朝径向内侧凹陷的一个凹部RP(在图示的例子中呈越靠径向内侧则周向尺寸越大的形状，但并不局限于此)，线圈12全部以穿过磁极中间部CC的最外磁障部BAO和最内磁障部BAI的方式卷绕在磁极中间部CC的铁芯部分上。

此处，如图1和图2所示，各磁极中间部CC形成为关于q轴(磁通不易沿q轴通过)呈轴对称的形状，各磁障部BA的周向中心处在q轴上。在各磁极中间部CC中，位于径向相邻的磁障部BA之间的铁芯部分、即第一磁路部M1、第二磁路部M2和第三磁路部M3彼此相连而形成为一体。并且，转子铁芯11具有中央部110(在图示的例子中沿轴向观察呈方形外轮廓，但并不局限于此)，该中央部110位于多个磁极中间部CC的铁芯部分的径向内侧，且与多个磁极中间部CC的铁芯部分分别连接而与多个磁极中间部CC的铁芯部分形成为一体，该中央部110的中央形成有中央通孔TH(在图示的例子中沿轴向观察呈以中心轴线L为中心的圆形，但并不局限于此)。

此外，如图1所示，在各磁极中间部CC中，越靠径向内侧的磁障部BA的周向长度越长(在图示的例子中，除了最外磁障部BAO之外，各磁障部BA的宽度大致相等，但并不局限于此)。并且，磁障部BA由设于定子铁芯11的槽构成。并且，磁障部BA例如沿轴向贯穿转子铁芯11。并且，磁障部BA沿与轴向正交的平面延伸，在沿轴向观察时呈朝径向内侧凸的形状(在图示的例子中，各磁障部BA的径向内侧的边缘由首尾相连的三个直线段构成，但并不局限于此，也可由两个或四个以上的直线段构成，也可由弧线段构成或者由弧线段与直线段组合构成)。并且，在各磁极中间部CC中，最外磁障部BAO呈从转子铁芯11的外周面朝径向内侧凹陷的槽状，除了最外磁障部BAO之外的磁障部BA各自的周向上的两端(相当于各磁障部BA的延伸方向上的两端)既可以在转子铁芯11的外周面上开口也可以封闭，且除了最外磁障部BAO之外的磁障部BA分别在周向上被铁芯部分一分为二(在图示的例子中被二等分，但并不局限于此)。

(线圈在铁芯上的卷绕方式)

在本实施方式中，线圈12大致以穿过中心轴线L并沿径向延伸的轴线为中心卷绕在磁极中间部CC的铁芯部分上。

此处，在转子铁芯11上，线圈12既可以按照图2所示的方式卷绕，也可以按照图3所示的方式卷绕。

具体而言，在图2所示的线圈卷绕方式中，以一个磁极中间部CC为基准，可将线圈12分为第一线圈12A和第二线圈12B，其中，第一线圈12A穿过：磁极中间部CC的最外磁障部BAO的比该最外磁障部BAO的周向中心(对应于q轴)靠周向上的一侧(图2中的顺时针方向侧)的部分；以及磁极中间部CC的最内磁障部BAI的周向上的一侧(图2中的顺时针方向侧)的端部(并非严格意义上的端部，只需端部附近即可)，第二线圈12B穿过：磁极中间部CC的最外磁障部BAO的比该最外磁障部BAO的周向中心靠周向上的另一侧(图2中的逆时针方向侧)的部分；以及磁极中间部CC的最内磁障部BAI的周向上的另一侧(图2中的逆时针方向侧)的端部(并非严格意义上的端部，只需端部附近即可)。另一方面，在图3所示的线圈卷绕方式中，以一个磁极中间部CC为基准，也可将线圈12分为第一线圈12A和第二线圈12B，其中，第一线圈12A穿过：磁极中间部CC的最外磁障部BAO的比该最外磁障部BAO的周向中心(对应于q轴)靠周向上的一侧(图2中的顺时针方向侧)的部分；以及磁极中间部CC的最内磁障部BAI的周向上的一侧(图2中的顺时针方向侧)的端部(并非严格意义上的端部，只需端部附近即可)，第二线圈12B穿过：磁极中间部CC的最外磁障部BAO的比该最外磁障部BAO的周向中心靠周向上的另一侧(图2中的逆时针方向侧)的部分；以及在周向上的一侧(图2中的顺时针方向侧)与磁极中间部CC相邻的另一个磁极中间部的最内磁障部BAI的周向上的另一侧(图2中的逆时针方向侧)的端部(并非严格意义上的端部，只需端部附近即可)。

此外，在图2和图3所示的线圈卷绕方式中，优选电流分别以图示的流向通过各线圈12，其中，x符号表示电流从纸面外侧朝向纸面里侧流动，圆点符号则电流从纸面里侧朝向纸面外侧流动。

(转子中的磁通的流动)

由于采用图2所示的线圈卷绕方式和线圈通电方式时转子中的磁通的流动与采用图3所示的线圈卷绕方式和线圈通电方式时转子中的磁通的流动相同，且转子中的磁通的流动对各上侧磁极中间部CC而言相同，因而此处以图2中上侧磁极中间部CC为基准对转子中的磁通的流动进行说明。

如图2所示，在转子铁芯11上未设置线圈12的情况下，在转子铁芯11内流动的磁通如箭头AR1、AR2、AR3所示在多个磁障部BA彼此之间的铁芯部分中、具体是第一磁路部M1、第二磁路部M2和第三磁路部M3中流动(此时在转子铁芯11与定子20之间产生的转矩也可称作磁阻转矩)。另一方面，如图2所示，在转子铁芯11上设置线圈12的情况下，由线圈12形成的磁场的磁通如箭头AR4、AR5所示在多个磁障部BA彼此之间的铁芯部分中、具体是第一磁路部M1和第三磁路部M3中流动(由线圈12形成的磁场而在转子10上产生的转矩也可称作转子线圈转矩)，与箭头AR1、AR3所示的第一磁路部M1和第三磁路部M3中的磁通在流动方向上一致。也就是说，能利用线圈12良好地提高旋转电机1的转矩。

(本实施方式的主要效果)

根据本实施方式的旋转电机1，转子10具有多个磁极中间部CC，该多个磁极中间部CC在周向上分别位于相邻的磁极P之间，且具有转子铁芯11的一部分以及沿径向排列配置的多个磁障部BA，磁障部BA在沿轴向观察时呈朝径向内侧凸的形状，多个磁极中间部CC的铁芯部分彼此形成为一体，在周向相邻的磁极中间部CC的最内磁障部BAI彼此的周向相邻部分中，靠转子铁芯11的外周面侧的部分彼此在周向上连通，从而构成从转子铁芯11的外周面朝径向内侧凹陷的一个凹部RP，线圈12全部以穿过最外磁障部BAO和最内磁障部BAI的方式卷绕在磁极中间部CC的铁芯部分上，因此，线圈12产生的磁场容易用作产生转子10的转矩的磁场，从而提高旋转电机1的转矩；并且，容易经由凹部RP将线圈12卷绕于转子铁芯11，且无需将多个磁极中间部CC的铁芯部分组装在一起而形成转子铁芯11，因此，有助于提高旋转电机1的制造效率。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。

例如，在上述实施方式中，线圈12大致以穿过中心轴线L并沿径向延伸的轴线为中心卷绕在磁极中间部CC的铁芯部分上，但并不局限于此，线圈12的卷绕轴线也可不穿过中心轴线L。

此外，在上述实施方式中，凹部RP呈越靠径向内侧则周向尺寸越大的形状，但并不局限于此，如图4所示，凹部RP也可形成为至少靠转子铁芯11的外周面侧的部分的宽度在径向上不变。

此外，在上述实施方式中，转子铁芯11的中央部110沿轴向观察呈方形外轮廓，但并不局限于此，如图4和图5所示，转子铁芯11的中央部110沿轴向观察也可形成为大致圆形的外轮廓，还可形成为其它形状的外轮廓。

此外，在上述实施方式中，如图6所示，也可在凹部RP的开口处设置有沿周向突出的突出部RP1。

此外，在上述实施方式中，如图6所示，也可在最外磁障部BAO的开口处设置有沿周向突出的突出部PT。

此外，在上述实施方式中，特别是在以图3所示的线圈卷绕方式在转子铁芯11上卷绕线圈12时，优选如图7所示使用夹具JG来覆盖凹部RP的开口的至少一部分。

此外，在上述实施方式中，转子10具有四个磁极中间部CC，但并不局限于此，例如，如图8所示，转子10也可具有两个磁极中间部CC，还可具有两个、四个以外的多个磁极中间部CC。

此外，在上述实施方式中，最外磁障部BAO呈从转子铁芯11的外周面朝径向内侧凹陷的槽状，但并不局限于此，最外磁障部BAO可以形成为外周侧不敞开的孔状。

应当理解，本发明在其范围内，能将实施方式中的各个部分自由组合，或是将实施方式中的各个部分适当变形、省略。

Claims (9)

1.一种旋转电机，具有能绕中心轴线旋转的转子以及位于所述转子的径向外侧的定子，所述转子具有转子铁芯以及安装于所述转子铁芯的线圈，其特征在于，

所述转子具有多个磁极中间部，该多个磁极中间部在周向上分别位于相邻的磁极之间，且具有所述转子铁芯的一部分以及沿径向排列配置的多个磁障部，所述磁障部在沿轴向观察时呈朝径向内侧凸的形状，

所述多个磁极中间部的铁芯部分彼此形成为一体，

在将所述磁极中间部的所述多个磁障部中最靠径向内侧的磁障部设为最内磁障部、将所述磁极中间部的所述多个磁障部中最靠径向外侧的磁障部设为最外磁障部时，

在周向相邻的所述磁极中间部的所述最内磁障部彼此的周向相邻部分中，靠所述转子铁芯的外周面侧的部分彼此在周向上连通，从而构成从所述转子铁芯的外周面朝径向内侧凹陷且供所述磁极穿过的一个凹部，

所述线圈全部以穿过所述最外磁障部和所述最内磁障部的方式卷绕在所述磁极中间部的铁芯部分上。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述线圈以穿过所述中心轴线并沿径向延伸的轴线为中心卷绕在所述磁极中间部的铁芯部分上。

3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述线圈包括第一线圈和第二线圈，

所述第一线圈穿过：所述磁极中间部的所述最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的一侧的部分；以及所述磁极中间部的所述最内磁障部的周向上的一侧的端部，

所述第二线圈穿过：所述磁极中间部的所述最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的另一侧的部分；以及所述磁极中间部的所述最内磁障部的周向上的另一侧的端部。

4.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述线圈包括第一线圈和第二线圈，

所述第一线圈穿过：所述磁极中间部的所述最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的一侧的部分；以及所述磁极中间部的所述最内磁障部的周向上的一侧的端部，

所述第二线圈穿过：所述磁极中间部的所述最外磁障部的比该最外磁障部的周向中心靠周向上的另一侧的部分；以及在周向上的一侧与所述磁极中间部相邻的另一个磁极中间部的所述最内磁障部的周向上的另一侧的端部。

5.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

在所述凹部的开口处设置有沿周向突出的突出部。

6.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述凹部呈越靠径向内侧则周向尺寸越大的形状。

7.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述最外磁障部呈从所述转子铁芯的外周面朝径向内侧凹陷的槽状。

8.如权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，

在所述最外磁障部的开口处设置有沿周向突出的突出部。

9.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

各所述磁极中间部形成为关于q轴呈轴对称的形状。