CN1756033A - 电动机转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动机的转子，对于向中心部的圆周方向辐射状地***多数个磁体和在磁体之间形成有切断磁通的磁通屏障物的电动机转子中，追加形成有引导屏障物附近磁通的引导孔。当引导漏磁通的情况时，不仅具有可以增加电动机所产生的平均转矩及减少转矩振动的效果，而且还具有可以依据引导孔的形状，达到简单地改变分别产生的转矩特征及转矩波纹状况的效果。

Description

电动机转子

技术领域

本发明涉及电动机转子，特别涉及通过附加形成引导转子磁体产生的部分漏磁通的引导孔以增加平均转矩及减少转矩震动的电动机的转子。

背景技术

一般情况下，在电动机的磁场中，把导体与磁场方向垂直安放，如果导体有电流通过，那么，导体在磁场中会受到垂直方向电磁场力的作用，圆柱形的导体会在转矩的作用下转动。依据电源的种类，电动机可分为直流电动机与交流电动机。

感应电动机作为交流电动机的一种，分为单相感应电动机与三相感应电动机。单相感应电动机广泛应用于具有相对较小输出功率的电子产品中，而三相感应电动机广泛应用于大输出功率的电子产品中。

图1展示以往技术的拥有转子的电动机。图2展示以往技术装备有转子的电动机在无负荷时的磁通流程图。图3展示以往技术装备有转子的电动机的各项的逆电动势坐标图。图4展示以往技术装备有转子的电动机中所产生的转矩坐标图。

如图1所示的以往技术的电动机是***磁体的一般的电动机，其结构包括：与电源连接产生磁场的定子(1)，与定子(1)间电磁力相互作用进行旋转的转子(2)，以及固定在转子(2)的中心部上进行旋转的轴(21)。

定子(1)由金属片层叠制造，其结构包括：构成其本体的菱形定幅凸轮(1)，在定幅凸轮(11)内部沿着圆周方向相互保持一定间隔辐射状设置并向中心展开以便容纳绕组(15)的多个狭长的定子孔(12)，以及向中心方向凸出并在圆周方向保持定子孔(12)间距的数个T型柱(13)。

定子(1)与转子(2)之间形成有容转子进行旋转的空隙。

转子(2)包括：构成本体的中心部(23)，在中心部(23)上圆周方向排列并沿转子(2)的长度方向***的数个磁体(22)，以及在磁体(22)的两端之间形成的切断磁通的屏障物(24)。

上述屏障物(24)设置在磁体(22)的端部，并在每个磁体(22)的端部，而且，设置在形成的离转子(2)中心方向越远、其长度不断增加的三角形断面的孔内。

从磁体(22)的截断面上看，N极与S极沿着圆周方向交替安置。

如图2所示，在转子(2)的中心部(23)及定子(1)的T型柱(13)上，当处于无负荷时，上述磁体(22)形成磁场。此时，磁体(22)产生的磁通不能全部向T型柱(13)的方向流动，其一部分将在磁体(22)之间的屏障物(24)与空隙(17)中形成漏磁通。

如下说明上述构成的电动机的运转。

向电动机施加电力，定子(1)上的绕组(15)形成磁场，与此相对应，利用磁体(22)产生的磁通，转子(2)进行旋转，并由这种旋转力来产生转矩。

图3展示的是当电动机以约1100RPM进行旋转时，不同状态的逆电动势波形的坐标图。黑的实线、细的实线、波纹线代表了3种状态各自的逆电动势。图上的曲线展示上述各自状态的逆电动势的总和，逆电动势波形依据磁体的安置、转子的形状等发生变化，包括突变状的变化。

图4显示在与图3相同的逆电动势的波形中，当输入实用于三相电源理想的电流时所产生的转矩。下部细的实线是分别在三相上出现的转矩，上部黑的实线是各种情况的转矩总合。在这里，各种情况依据逆电动势波形的变化产生转矩畸变。

在这里，计算出图4中依据逆电动势所产生的平均转矩及最大、最小转矩，由下面的表1所示。

表1

转矩	以往技术的电动机
		平均转矩	1.88Nm
最大转矩	1.96Nm
		最小转矩	1.64Nm
最大值与最小值之间的差	0.32Nm(为平均转矩的17％)

但是，以往技术生产的装备有转子的电动机，因为电动机转子(2)上的磁体(22)中产生的磁通不能全部向定子(1)的T型柱(13)的方向流动，而产生漏磁通。因此，在驱动电动机时，逆电动势的波形就会产生畸变，导致发生转矩大小的变化，导致产生电动机震动及噪音的转矩波纹出现的问题。

发明内容

本发明是为解决上述以往技术中存在的问题而提出来的，其目的是提供可以增加电动机旋转产生的平均转矩和减少转矩振动波纹的电动机转子。

此外，本发明的目的还提供一种在安装电动机的部件中，在想要达到所要求的转矩特征及转矩波纹状况时，只是通过电动机的转子的简单形状变化，就可以达到的转子。

为解决上述问题而提出的本发明，在向中心部的圆周方向辐射状地***数个磁体并在磁体之间形成有切断磁通的磁通屏障物的电动机转子中，另外还形成有引导上述屏障物附近漏磁通的引导孔。

引导孔位于转子的磁体与空隙之间，并形成在磁体两端磁极的附近。

引导孔沿转子的半径方向长长地形成。

引导孔按照磁体的数目形成数个。

在这里，引导孔或是向磁体的磁极中心方向倾斜形成，或是向磁体的磁极中心的反方向倾斜形成。

对于利用如上构成的本发明电动机转子的制造，不需要追加安装其他的构件，只是通过追加引导孔的工艺，可以对磁体产生的磁通中流向定子方向的部分进行调节，以便根据电动机的使用目的，来改变引导孔的设计，本发明具有应对这些的优点。

特别是，形成在磁体与空隙之间的两端磁极附近并向磁体的中心方向倾斜的引导孔的电动机转子，具有通过增加有效磁通量来增加平均转矩与最大转矩值，大大减少转矩震动波纹的优点。

此外，具有向磁体的中心方向倾斜的引导孔的电动机转子，还具有通过减少有效磁通量来缩小平均转矩与最大转矩值的差，以显著减少平均转矩与最大、最小转矩值的差，达到转矩值中平坦的部分变宽，减少转矩震动波纹的效果。

附图说明

图1是以往技术的拥有转子的电动机截面图。

图2是以往技术的备有转子的电动机在无负荷时的磁通流程图。

图3是以往技术的备有转子的电动机的各状况的逆电动势坐标图。

图4是以往技术备有转子的电动机中产生的转矩坐标图。

图5是本发明第一实施例的拥有转子的电动机截面图。

图6是本发明第一实施例的拥有转子的电动机在无负荷时的磁通流程图。

图7是本发明第一实施例的拥有转子的电动机各状况的逆电动势坐标图。

图8是本发明第一实施例的拥有转子的电动机中产生的转矩坐标图。

图9是发明第一实施例的拥有转子的电动机与以往技术备有转子的电动机的转矩坐标图。

图10是利用本发明的其他实施例的拥有转子的电动机截面图。

图11是本发明的其他实施例的拥有转子的电动机中无负荷时的磁通流程图。

图12是本发明的其他实施例的拥有转子的电动机各状态的逆电动势坐标图。

图13是本发明的其他实施例的拥有转子的电动机中产生的转矩的坐标图。

图14是本发明的其他实施例的拥有转子的电动机与以往技术备有转子的电动机的转矩坐标图。

图面上主要部分的符号说明：

3：定子，             4：转子，

31：定幅凸轮，        32：定子孔，

33：T型柱，           35：绕组，

37：空隙，            42：磁体，

43：中心部，          44：屏障物，

45：引导孔。

具体实施方式

以下参照附图和图表对本发明的实施例进行详细地说明。

图5是本发明实施例的拥有转子的电动机截面图。图6是本发明实施例的拥有转子的电动机中在无负荷时的磁通流程图。图7是本发明实施例的拥有转子的电动机的各状态的逆电动势的坐标图。图8是本发明实施例的拥有转子的电动机中产生的转矩的坐标图。图9同时显示本发明实施例的拥有转子的电动机与以往技术备有转子的电动机的转矩坐标图。

利用本发明的电动机是***磁体一般形状的发电机，其结构包括：与电源连接产生磁场的定子(3)，与定子(3)因电磁力相互作用进行旋转的转子(4)，以及固定在转子(4)的中心部上进行旋转的轴(41)。

定子(3)由金属片层叠制造，定子(3)的结构包括：构成其本体的菱形定幅凸轮(31)，在定幅凸轮(31)内部沿着圆周方向保持一定间隔辐射状设置并向中心展开以便容纳绕组(35)的多个定子孔(32)，以及向中心方向凸出并在圆周方向保持定子孔(32)间距的数个T型柱(33)。

定子(3)与转子(4)之间形成有容转子进行旋转的空隙(37)。

转子(4)包括：构成本体的中心部(43)，在中心部(43)内以圆周方向排列并沿转子(4)的长度方向***的数个磁体(42)，以及在磁体(42)的两端之间形成的切断磁通的屏障物(44)。

从磁体(42)的截断面上看，N极与S极沿着圆周方向交替安置。

上述屏障物(44)设置在磁体(42)的端部，并在每个磁体(42)的端部，而且，设置在形成的离转子(4)中心方向越远、其长度不断增加的三角形断面的孔内。

在转子(4)上形成有数个沿着转子的半径伸长的引导孔(45)，它们位于磁体(42)与空隙(37)之间的磁体两端磁极附近。

并且，引导孔(45)向磁体的磁极中心方向倾斜形成。

如图6所示，在转子(4)的中心部(43)及定子(3)的T型柱(33)上，当处于无负荷时，磁体(42)形成磁通的流程。此时，磁体(42)产生的磁通中的一部分，利用磁体(42)与空隙(37)之间的空间，形成以磁体(42)为中心进行循环的曲线形态，而不向T型柱(33)方向流动。

在这里，因引导孔(45)向磁体(42)的磁极中心方向倾斜形成，所以一部分漏磁通接受引导孔(45)的引导，向T型柱(33)方向引导，以至使部分可能的漏磁通被向定子(3)方向引导，增加了有效磁通。

因此，引导孔(45)按照在其附近形成漏磁通的磁体(42)的数量设置，使之引导所产生的磁通向定子(3)方向流动，以提高电动机的效率。

上述构成的本发明电动机运转情况如下。

向上述电动机施加电力，定子(3)上产生通过绕组(35)形成的磁场，与此相对应，利用磁体(42)产生的磁通，转子(4)进行旋转，并由这种旋转力来产生转矩。

图7展示的是当电动机以约1100RPM进行旋转时，各不同状态的逆电动势的波形坐标图。黑的实线、细的实线、波纹线代表了3个不同状态的逆电动势，图上的曲线展示的各状态的逆电动势的和。上述逆电动势波形与图3所示的已有技术电动机中的波形相比，可以看出突发形状的畸变明显减少。

此外，图8显示在与图7在相同的逆电动势的波形中，当输入实用于三相电源的理想电流时，所产生的转矩。下部细的实线是分别在三相上出现的转矩，上部黑的实线是各种情况的转矩总合。如图9所示，当与已有技术的电动机相比时，随着逆电动势波形畸变的减少，转矩波纹也显著减少了。

在这里，计算出图9中依据逆电动势所产生的平均转矩及最大、最小转矩，由下面的表2所示。

表2

转矩	以往技术老式电动机	第一实施例
			平均转矩	1.88Nm	1.92Nm
最大转矩	1.96Nm	2.04Nm
			最小转矩	1.64Nm	1.58Nm
最大值与最小值之间的差	0.32Nm(平均转矩的17％)	0.46Nm(平均转矩的22％)

如表2所示，平均转矩值为1.92Nm，约增加2％。最大转矩值为2.04Nm，约增加4％。最大值与最小值之间的差为0.46Nm(为平均转矩的22％)，约增加为43％。

图10是本发明其他实施例的拥有转子的电动机截面图。图11是本发明其他实施例的拥有转子的电动机在无负荷时的磁通流程图。图12是本发明的其他实施例的拥有转子的电动机的各状态逆电动势的坐标图。图13是本发明其他实施例的拥有转子的电动机中产生的转矩的坐标图。图14同时展示本发明其他实施例的拥有转子的电动机与以往技术备有转子的电动机的转矩坐标图。

依据本实施例的电动机的转子如图10所示，引导孔(45)向上述磁体(42)的磁极中心方向倾斜，对着屏障物(44)一方，并向着转子(4)的半径方向伸长。引导孔(45)的外部构成与本发明的前实施例相同，符号也相同，在这里省略对它的详细说明。

在转子(4)的中心部(43)及定子(3)的T型柱(33)上，当处于无负荷时，如图6所示，磁体(42)形成磁通的流程。此时，磁体(42)产生的磁通中的一部分，利用磁体(42)与空隙(37)之间的空间，形成以磁体(42)为中心进行循环的曲线形态。

在这里，因引导孔(45)向磁体(42)的磁极中心倾斜，对着屏障物(44)一方，向着T型柱(33)方向的有效磁通中的部分接受引导孔(45)的引导，成为漏磁通而接受屏障物(44)感应，结果导致漏磁通增加。

上述构成的本发明电动机运转情况如下。

图12展示的是当电动机以约1100RPM进行旋转时，各不同状态的逆电动势的波形随时间而不同的坐标图。黑的实线、细的实线、波纹线代表了3个不同状态的逆电动势，图上的曲线展示的各状态的逆电动势的和。上述逆电动势波形与图3所示的已有技术电动机中的波形相比，可以得知逆电动势坐标图的平坦部分变宽了，可以突发形状的畸变明显减少。

此外，图13如图11在相同的逆电动势的波形中，当在输入了实用于三相§线的理想电流时，所产生的转矩。下端的细的实线是分别在三相上出现的转矩，上端黑的实线是各种情况的转矩的总合。如图14所示相同，当与老式电动机相比时，

此外，图13显示在与图11在相同的逆电动势的波形中，当输入实用于三相电源的理想电流时，所产生的转矩随着时间不同的坐标图。下部细的实线是分别在三相上出现的转矩，上部黑的实线是各种情况的转矩总合。如图14所示，当与已有技术的电动机相比时，逆电动势波形的平坦部分变宽了，转矩的最大值与最小值的差变小了，转矩波纹也显著减少了。

在这里，计算出图14中依据逆电动势所产生的平均转矩及最大、最小转矩，由下面的表3所示。

表3

转矩	以往的老式电动机	其他实施例
			平均转矩	1.88Nm	1.84Nm
最大转矩	1.96Nm	1.90Nm
			最小转矩	1.64Nm	1.81Nm
最大值与最小值之间的差	0.32Nm(平均转矩的17％)	0.09Nm(平均转矩的5％)

如表3所示，平均转矩值为1.84Nm，约减少2％。最大转矩值为1.90Nm，约减少4％。最大值与最小值之间的差为0.09Nm，为平均转矩的5％，约减少72％。

上述引导孔45的形状、个数及其倾斜程度和长度，应当通过多次的实验及解释来决定。所以本发明并不局限于上述的2个实施例，引导孔的倾斜度与长度也为其他形状的电动机的转子适用，也属于本发明的范围。

Claims (6)

1、一种电动机转子，向中心部的圆周方向辐射状地***数个磁体，在磁体之间形成有切断磁通的磁通屏障物，其特征在于追加形成有引导屏障物附近磁通的引导孔。

2、根据权利要求1所述的电动机转子，其特征在于上述引导孔位于转子的磁体与空隙之间，并形成在磁体的两端磁极附近。

3、根据权利要求1所述的电动机转子，其特征在于上述引导孔沿转子半径方向长长地形成。

4、根据权利要求1所述的电动机转子，其特征在于上述引导孔按照磁体的数目形成数个。

5、根据权利要求1或4所述的电动机转子，其特征在于上述引导孔向磁体的磁极中心方向倾斜。

6、根据权利要求1或4所述的电动机转子，其特征在于上述引导孔向磁体的磁极中心反方向倾斜。

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