CN212343457U - 一种转子铁芯及其转子、电机和电子泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转子铁芯以及具有该转子铁芯的转子、电机和电子泵，该转子铁芯包括：一体成型的铁芯，所述铁芯的中部设有中心轴孔，所述铁芯的内周沿或外周沿设有多个沿其周向间隔分布的磁体槽，每一所述磁体槽沿轴向设置，且相邻两个所述磁体槽之间的间隔角度不同；多个永磁体，多个所述永磁体一一对应插设在所述磁体槽内；多个减重孔，所述减重孔沿轴向开设于铁芯上，且所述减重孔不均匀分布。本实用新型在减小齿槽转矩和转矩波动的同时不增加额外的装配成本、劳动成本及产品成本。

Description

一种转子铁芯及其转子、电机和电子泵

技术领域

本实用新型涉及电子泵技术领域，具体是涉及一种转子铁芯以及具有该转子铁芯的转子、电机和电子泵。

背景技术

汽车行业迅猛发展，随着汽车性能向着更安全、更可靠、更稳定、全自动智能化和环保节能方向发展，电子油泵和电子水泵(以下统称电子泵)被大量运用于汽车润滑***和冷却***中，并能很好的满足市场的要求。

电子泵主要为汽车的润滑***和冷却***提供动力源，其在工作时，需要电机驱动。齿槽转矩和转矩波动会引起电机振动和噪音。而由于电子泵电机转矩较小，齿槽转矩和转矩波动引起的电机振动和噪声会更加明显。现有电机大多采用转子斜极或者不均匀气隙的方法来降低齿槽转矩和转矩波动，但是这两种方法均会带来产品成本、装配成本和劳动成本的增加。因此如何设计一款结构简单且能减小齿槽转矩和转矩波动的电机转子是亟待解决的技术问题。

现有专利申请号为201710538258.0的专利申请其公开了一种斜极转子铁芯及其铁芯冲片、斜极转子和电机，斜极转子铁芯包括：多个铁芯段，多个铁芯段同轴依次设置，每个铁芯段包括多个轴向层叠的铁芯冲片，每个铁芯冲片的外周沿具有多个沿其周向分布、向外凸出的外凸部，每个铁芯冲片内设有多个沿其周向间隔开且与多个外凸部一一对应的轴向通孔，每个外凸部和每个轴向通孔在铁芯段的周向上均不对称，每个铁芯段上的外凸部和轴向通孔分别重叠，多个铁芯段上的外凸部和轴向通孔在铁芯段的周向上分别错开且多个铁芯段上的轴向通孔重叠形成有沿铁芯段的轴向延伸的磁体槽；多个永磁体，多个永磁体一一对应插设在多个磁体槽内。这个专利申请公开的斜极结构中的外凸部和轴向通孔在铁芯段的周向上均不对称，其特殊的结构大大增加了电机的生产成本和劳动成本。

又有专利申请号为201921431214.9的专利申请其公开了一种改进的电机转子结构，其特征是包括转子铁芯；所述转子铁芯上设有若干个永磁体槽，所述若干个永磁体槽绕转子铁芯的中心成周向分布；所述相邻永磁体槽的外侧设有V型槽，所述V型槽与永磁体槽之间形成有隔磁桥；所述V型槽处的转子铁芯外侧壁上还设有凹槽。本实用新型通过转子铁芯上V型槽和凹槽的设置，有效减小隔磁桥的宽度，从而减小漏磁，减小齿槽转矩，降低噪音，提高效率，降低成本。但是其中的转子呈圆柱形，非整圆，铁芯的制造难度和成本增加。

因此，为了降低电机齿槽转矩和转矩波动，行业内大多采取斜极或不均匀气隙的方法。但是斜极由于其特殊结构会大幅增加电机的装配成本和劳动成本，且有些小功率电机由于尺寸的限制并不适合做斜极设计。而不均匀气隙的方法会使转子外轮廓不是一个整圆，这会增加转子铁芯的制造难度及费用，进而增加产品成本。

因此，针对电子泵电机，设计一款结构简单且能减小齿槽转矩和转矩波动的转子就显得尤为重要了。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种转子铁芯以及具有该转子铁芯的转子、电机和电子泵，此方案便于装配，且转子外圆是整圆，在减小齿槽转矩和转矩波动的同时不增加额外的装配成本、劳动成本及产品成本。

具体技术方案如下：

一种转子铁芯，包括：

一体成型的铁芯，所述铁芯的中部设有中心轴孔，所述铁芯的内周沿或外周沿设有多个沿其周向间隔分布的磁体槽，每一所述磁体槽沿轴向设置，且相邻两个所述磁体槽之间的间隔角度不同；

多个永磁体，多个所述永磁体一一对应插设在所述磁体槽内；

多个减重孔，所述减重孔沿轴向开设于铁芯上，且所述减重孔不均匀分布。

相较于现有技术，上述技术方案的积极效果是：

1)本实用新型中的电机转子设计方案由原来的永磁体均匀分布在转子内的结构，改为有规律的不均匀分布的结构，通过这种结构上的改变，能抑制谐波，改善气隙磁密，达到降低齿槽转矩和转矩波动的效果；

2)由于永磁体的不均匀分布，转子的质心偏离几何中心，造成转子离心力增大，增大对电机轴承的损伤，影响电机使用寿命，本实用新型又通过设置减重孔来使转子的质心与几何中心重合，实现转子的动平衡；

3)本实用新型中的铁芯采用一体成型结构，避免了斜极结构中的多个铁芯段装配的结构，降低了装配成本、劳动成本和产品成本；

4)本实用新型中的铁芯外轮廓为整圆，避免了不均匀气隙结构中转子铁芯非整圆的结构，降低了转子的制造难度和费用。

5)本实用新型中的永磁体安装方式包括表贴式和内置式，表贴式即在铁芯的外周沿设有多个沿其周向间隔分布的磁体槽，内置式即为在铁芯的内周沿开设有多个沿其周向间隔分布的磁体槽，永磁体插设在磁体槽中。

进一步的，其中一个所述永磁体与相邻两侧的永磁体之间的间隔角度相同，数值为a，其它所述永磁体之间的间隔角度相同，数值为b，且a不等于b。

此为永磁体非均匀分布在转子上的较佳的方案，即非均匀分布是指永磁体之间间隔的角度不同，但除了某一永磁体外，其余永磁体之间的间隔为相同的角度。优选的，当多个所述永磁体的结构相同，数量为8个时，效果最佳，此时，a等于7°，b等于17°。本实用新型中，永磁体的尺寸相同，当然，也可以不同。

当然，永磁体的数量也不是只有8个这种方案，还可以为2个或4个或6个或10个等偶数个，可根据实际需求进行选择。相应的，永磁体的数量改变后，永磁体之间的间隔角度也需要发生变化。

进一步的，所述永磁体的周向横截面形状为矩形，也可以为其他的几何形状，本实用新型中采用矩形形状的永磁体时，其降低齿槽转矩和转矩波动的效果最佳。

更进一步的，所述减重孔的数量与永磁体的数量相同。而且，位于较大或较小的永磁体间隔下的减重孔的结构和位置与其他减重孔不同。优选的，减重孔的形状为圆形，位于较大或较小的永磁体间隔下的减重孔的直径大小与其他减重孔不同。更优选的，位于较大或较小的永磁体间隔下的减重孔的圆心所在的圆的直径可以与其他减重孔圆心所在的圆的直径相同或不同。

本实用新型通过对减重孔的直径和圆心位置的调节，使得转子的质心与几何中心重合，解决了永磁体不均匀分布造成的转子质心偏离几何中心的弊端，从而实现转子的动平衡。

本实用新型中的减重孔的形式不局限于圆形，可以是其他任意形状。

本实用新型还提供了一种转子，包括上述的转子铁芯结构。

本实用新型还提供了一种电机，包括具有上述转子铁芯结构的转子。

本实用新型还提供了一种电子泵，包括使用上述转子铁芯结构的转子的电机。

附图说明

图1为本实用新型实施例1内置式永磁体的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1内置式永磁体的整体结构正视图；

图3为本实用新型实施例2表贴式永磁体的整体结构示意图；

图4为本实用新型实施例2表贴式永磁体的整体结构正视图；

图5为本实用新型实施例1的设计方案与传统设计方案的齿槽转矩对比图；

图6为本实用新型实施例1的设计方案与传统设计方案的转矩波动对比图；

图7为本实用新型实施例2的设计方案与传统设计方案的齿槽转矩对比图；

图8为本实用新型实施例2的设计方案与传统设计方案的转矩波动对比图。

附图中，1、铁芯；1.1、中心轴孔；1.2、磁体槽；2、永磁体；3、减重孔。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型提供的作具体阐述。

本实用新型提供一种转子铁芯1，如图1至图4所示，包括：

一体成型的铁芯1，铁芯1的中部设有中心轴孔1.1，铁芯1的内周沿或外周沿设有多个沿其周向间隔分布的磁体槽1.2，在铁芯1的内周沿设置磁体槽1.2的方案适用于内置式永磁体2结构，在铁芯1的外周沿设置磁体槽1.2的方案适用于表贴式永磁体2结构，每一磁体槽1.2沿轴向设置，且相邻两个磁体槽1.2之间的间隔角度不同；

多个永磁体2，多个永磁体2一一对应插设在磁体槽1.2内；

多个减重孔3，减重孔3沿轴向开设于铁芯1上，且减重孔3不均匀分布。

本实用新型由原来的永磁体2均匀分布在转子内的结构，改为有规律的不均匀分布的结构，通过这种结构上的改变，能抑制谐波，改善气隙磁密，达到降低齿槽转矩和转矩波动的效果；由于永磁体2的不均匀分布，转子的质心偏离几何中心，造成转子离心力增大，影响电机使用寿命，本实用新型又通过设置减重孔3来使转子的质心与几何中心重合，实现转子的动平衡。

具体的，其中一个永磁体2与相邻两侧的永磁体2之间的间隔角度相同，数值为a，其它永磁体2之间的间隔角度相同，数值为b，且a不等于b。多个永磁体2的结构相同，方便开设磁体槽1.2。永磁体2的周向横截面形状为矩形，也可以为其他形状。

进一步的，减重孔3的数量与永磁体2的数量相同，减重孔3开设于铁芯1上，优选的，减重孔3位于两个永磁体2间隔下或位于永磁体2下。位于较大或较小的永磁体2间隔下的减重孔3的结构和位置与其他减重孔3不同。优选的，减重孔3的形状为圆形，位于较大或较小的永磁体2间隔下的减重孔3的直径大小与其他减重孔3不同，位于较大或较小的永磁体2间隔下的减重孔3的圆心所在的圆的直径可以与其他减重孔3圆心所在的圆的直径相同或不同。减重孔3的形式不局限于圆形，可以是其他任意形状。

本实用新型通过对减重孔3的直径和圆心位置的调节，使得转子的质心与几何中心重合，解决了永磁体2不均匀分布造成的转子质心偏离几何中心的弊端，从而实现转子的动平衡。

实施例1：

以内置式永磁体2结构为例，具体结构如下：

如图1和图2所示，示出了一种转子铁芯1，包括一体成型的铁芯1，铁芯1的中部设有中心轴孔1.1，铁芯1的内周沿开设有8个沿其周向间隔分布的磁体槽1.2，每一磁体槽1.2沿轴向开设，且8个磁体槽1.2的尺寸均相同，永磁体2一一对应插设在磁体槽1.2中，即永磁体2的数量为8个，永磁体2的周向横截面形状为矩形。其中一个永磁体2与相邻两侧的永磁体2之间的间隔角度相同，角度为17度，其他永磁体2之间的间隔角度也相同，角度为7度。

如图5所示，为永磁体2均匀分布在转子内的传统设计方案与本实用新型采用上述永磁体2非均匀分布的设计方案的齿槽转矩对比图，从图中的对比结果可以看出本实用新型的设计方案可以有效减少电机的齿槽转矩；如图6所示，为永磁体2均匀分布在转子内的传统设计方案与本实用新型采用上述永磁体2非均匀分布的设计方案的转矩波动对比图，从图中的对比结果可以看出本实用新型的设计方案可以有效减少电机的转矩波动，因此，本实用新型的设计方案能有效抑制谐波，改善气隙磁密，降低齿槽转矩和转矩波动，从结构看，本实用新型的设计方案，没有增加额外的装配成本、劳动成本及产品成本。

由于永磁体2的不均匀分布会造成转子的质心偏离轴孔的中心，造成转子离心力增大，影响电机使用寿命。所以针对这种情况，在转子铁芯1上不均匀分布8个减重孔3。其中位于较大永磁体2间隔下的两个减重孔3的直径为4mm，其他减重孔3的直径为3.2mm。这些减重孔3的圆心均在Φ18的圆上。

若中心轴孔1.1的圆心坐标为(0,0)，则未添加减重孔3的转子铁芯1的质心在坐标(0.041,0.017)处。添加减重孔3后，转子铁芯1的质心在坐标(0.000,0.001)处。可见，按本实用新型的设计方案可以有效消除由于永磁体2分布不均匀造成的质心偏离的不良影响。

综上，可以看出本实用新型通过对减重孔3的直径和圆心位置的调节，使转子的质心与几何中心重合，实现转子动平衡。

实施例2：

以表贴式永磁体2结构为例，如图3和图4所示，铁芯1的外周沿设置有8个沿其周向间隔分布的磁体槽1.2，其他结构与内置式永磁体2结构相同。经过实验测试，也可得到上述的技术效果，如图7所示，为永磁体2均匀分布在转子内的传统设计方案与本实用新型采用上述永磁体2非均匀分布的设计方案的齿槽转矩对比图，从图中的对比结果可以看出本实用新型的设计方案可以有效减少电机的齿槽转矩；如图8所示，为永磁体2均匀分布在转子内的传统设计方案与本实用新型采用上述永磁体2非均匀分布的设计方案的转矩波动对比图，从图中的对比结果可以看出本实用新型的设计方案可以有效减少电机的转矩波动，因此，本实用新型的设计方案同时适用于内置式永磁体2结构和表贴式永磁体2结构。

本实用新型保护转子铁芯1，同时还保护一种具体该转子铁芯1的转子、电机和电子泵，均在本实用新型的实施方式及保护范围内。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种转子铁芯，其特征在于，包括：

一体成型的铁芯(1)，所述铁芯(1)的中部设有中心轴孔(1.1)，所述铁芯(1)的内周沿或外周沿设有多个沿其周向间隔分布的磁体槽(1.2)，每一所述磁体槽(1.2)沿轴向设置，且相邻两个所述磁体槽(1.2)之间的间隔角度不同；

多个永磁体(2)，多个所述永磁体(2)一一对应插设在所述磁体槽(1.2)内；

多个减重孔(3)，所述减重孔(3)沿轴向开设于铁芯(1)上，且所述减重孔(3)不均匀分布。

2.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：其中一个所述永磁体(2)与相邻两侧的永磁体(2)之间的间隔角度相同，数值为a，其它所述永磁体(2)之间的间隔角度相同，数值为b，且a不等于b。

3.根据权利要求2所述的转子铁芯，其特征在于：多个所述永磁体(2)的结构相同，数量为8个。

4.根据权利要求3所述的转子铁芯，其特征在于：a等于7°，b等于17°。

5.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：所述永磁体(2)的周向横截面形状为矩形。

6.根据权利要求1或4所述的转子铁芯，其特征在于：所述减重孔(3)的数量与永磁体(2)的数量相同。

7.根据权利要求6所述的转子铁芯，其特征在于：位于较大或较小的永磁体(2)间隔下的减重孔(3)的结构和位置与其他减重孔(3)不同。

8.一种转子，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的转子铁芯。

9.一种电机，其特征在于，使用如权利要求8所述的转子。

10.一种电子泵，其特征在于，使用如权利要求9所述的电机。

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