CN106357027B - 电机转子及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机转子及电机，其涉及电器技术领域，电机转子包括转子铁芯以及设置在所述转子铁芯的永磁体槽内的永磁体，其特征在于，所述转子铁芯具有多个外缘，所述外缘具有第一端和与所述第一端相对的第二端，所述转子铁芯旋转的方向为由所述第二端朝向所述第一端方向进行旋转，所述第一端距离所述转子铁芯中心的距离小于所述第二端距离所述转子铁芯中的距离。本发明中的电机转子及电机能够减小切向式电机转子漏磁量、降低铁损，从而提高电机效率。
Description
技术领域
本发明涉及电器技术领域，具体而言，涉及一种电机转子及电机。
背景技术
图1是现有技术中切向式转子磁路结构的示意图，如图1所示，在切向式转子磁路结构中，永磁体并联作用，有两个永磁体截面对气隙提供每极磁通，进而可提高气隙磁密，尤其在极数较多的情况下更为突出。但是相比于径向式的电机转子结构，切向式电机转子存在漏磁量大、铁损高的缺陷。
发明内容
本发明旨在提供一种能够减小切向式电机转子漏磁量、降低铁损的电机转子及电机。
本发明提供了一种电机转子，包括转子铁芯以及设置在所述转子铁芯的永磁体槽内的永磁体，所述转子铁芯具有多个外缘，所述外缘具有第一端和与所述第一端相对的第二端，在转子铁芯旋转的方向为由所述第二端朝向所述第一端方向进行旋转，所述第一端距离所述转子铁芯中心的距离小于所述第二端距离所述转子铁芯中的距离。
优选地，所述外缘的所述第二端处具有朝向相邻的所述永磁体的凸起部。
优选地，所述凸起部在所述转子铁芯的第二端处的切向方向上的距离小于所述永磁体槽的宽度的一半。
优选地，所述凸起部在所述转子铁芯的第二端处的切向方向上的距离等于所述永磁体槽的宽度的1/3。
优选地，所述永磁体槽远离所述转子铁芯中心处的宽度小于所述永磁体槽靠近所述转子铁芯中心处的宽度。
优选地，在所述转子铁芯的径向横截面上，永磁体远离所述转子铁芯中心处的宽度小于所述永磁体槽靠近所述转子铁芯中心处的宽度。
优选地，所述永磁体由钕铁硼或铁氧体材料制成。
优选地，所述永磁体槽靠近转子内径一侧设置有隔磁孔。
本发明提供了一种电机，包括如上述任一所述的电机转子和套设在所述电机转子外的定子。
优选地，所述定子的齿对应的圆心角为α，所述转子铁芯的所述第一端处形成的开口对应的圆心角为β，0.8β≤α≤1.2β。
优选地，所述转子铁芯的所述第二端与所述定子的内壁的距离等于所述转子铁芯最大外径处与所述定位的所述内壁的距离，所述转子铁芯的所述第一端与所述定子的内壁的距离小于所述转子铁芯最大外径处与所述定子的所述内壁的距离。
根据本发明的电机转子及电机，所述转子铁芯的所述第一端距离所述转子铁芯中心的距离小于所述第二端距离所述转子铁芯中的距离，如此使得永磁体靠近转子铁芯外外缘一端的气隙小，另一端的气隙大，永磁体端部位置磁路的饱和程度得到降低，电机的铁损得到减小，进而提高了电机效率。同时，所述永磁体槽远离所述转子铁芯中心处的间距小于所述永磁体槽靠近所述转子铁芯中心处的间距，在相同的转子铁芯外径额定条件下，采用上述结构可以增加永磁体切向长度，进而增加了磁通面积，进一步增加电机输出转矩能力，提高了电机性能。
附图说明
构成本申请的一部分的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是现有技术中切向式转子磁路结构的示意图；
图2是根据本发明的电机转子的结构示意图；
图3是根据本发明的电机与现有技术中电机的铁损的实验对比图；
图4是根据本发明的电机转子在另一个实施方式下的结构示意图；
图5是根据本发明的电机的结构示意图。
附图标记说明：
10、转子铁芯；11、永磁体槽；111、隔磁孔；12、外缘；121、第一端；122、第二端；13、凸起部；20、永磁体；30、定子。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图2所示，根据本发明的电机转子的结构示意图，在本发明的实施例中提出了一种电机转子，电机转子包括转子铁芯10以及设置在转子铁芯10的永磁体槽11内的永磁体20，转子铁芯10具有多个外缘12，外缘12具有第一端121和与第一端121相对的第二端122，所述转子铁芯10旋转的方向为由所述第二端122朝向所述第一端121方向进行旋转，第一端121距离转子铁芯10中心的距离小于第二端122距离转子铁芯10中的距离。
根据本发明的电机转子及电机，转子铁芯10的第一端121距离转子铁芯10中心的距离小于第二端122距离转子铁芯10中的距离，如此使得永磁体20靠近转子铁芯10的外缘12一端的气隙小，另一端的气隙大，永磁体20端部位置磁路的饱和程度得到降低，电机的铁损减小，进而提高了电机效率。根据本发明的电机与现有技术中电机的铁损的实验对比图，如图3所示，图3中Y轴表示电机的铁损，X轴表示时间，采用本发明的电机转子的电机在运行状态下与采用现有技术中的电机转子的电机在同等条件下进行实验，采用现有技术中的电机转子的电机在运行状态下的铁损为15.6W，而采用本发明的电机转子的电机在运行状态下的铁损为12.6W，铁损减小了约19％，电机效率提高约0.6％。
为了进一步了解本发明实施例中的电机转子，下面将对其做进一步解释和说明。
转子铁芯10具有多个外缘12，外缘12具有第一端121和与第一端121相对的第二端122，在转子铁芯10由第二端122向第一端121方向旋转，第一端121距离转子铁芯10中心的距离小于第二端122距离转子铁芯10中心的距离。从外缘12的横截面上看，外缘12上的点距离转子铁芯10中心的距离可以由第一端121向第二端122整体呈增加趋势即可，根据增加的程度和趋势外缘12可以呈不同的形状，例如，外缘12的形状可以由两段或两段以上的弧线段相连组成，也可以由弧线段与直线段相连组成。如此，可以使得永磁体20靠近转子铁芯10外缘12的第二端122一侧的气隙小，第一端121一侧的气隙大，进而降低永磁体20端部位置磁路的饱和程度，减小了电机的铁损。由于永磁体20端部饱和会导致相应位置出现较大的电磁力，引起电机的振动噪声，采用上述结构，可以削弱永磁体20端部的饱和程度，进而减小电机的振动噪声。
如图2所示，当电机转子由第二端122向第一端121逆时针旋转时，可以设置D轴左侧的转子铁芯10外缘12处的气隙长度从第二端122向第一端121由大逐渐减小，设置D轴右侧转子铁芯10外缘12处的气隙为均匀气隙，气隙长度等于定子30和转子铁芯10间的最小气隙长度，D轴左侧的转子铁芯10外缘12处的气隙长度大于D轴右侧转子铁芯10外缘12处的气隙长度。在电机运行状态时，由于交轴电枢反应对主磁场的前半极起增磁作用，对后半极起去磁作用，因此前半极采用气隙较大的磁路部分，后半极采用气隙较小的磁路部分，可以在减小电机铁损的同时保证电机的输出力的性能。
在一个优选的实施方式中，如图2所示，外缘12的第二端122处具有朝向相邻的永磁体20的凸起部13。由于永磁体20在转子旋转时会受到离心力的作用，在永磁体槽11对应的转子铁芯10外缘12的第二端122的一侧设置的凸起部13可以用于对永磁体20进而固定，进而防止永磁体20由于受到离心力而飞出。凸起部13在转子铁芯10的第二端122处的切向方向上的距离小于永磁体槽11的宽度的一半。在一个更为优选的实施方式中，凸起部13在转子铁芯10的第二端122处的切向方向上的距离a等于永磁体槽11的宽度b的1/3，如此，即可以保证电机运行的可靠性，还可以保证电机的性能。
在一个优选的实施方式中，根据本发明的电机转子在另一个实施方式下的结构示意图，如图4所示，永磁体槽11远离转子铁芯10中心处的间距小于永磁体槽11靠近转子铁芯10中心处的间距。也是说，永磁体槽11的形状大致可以呈梯形。设置在永磁体槽11内的永磁体20的形状需要与永磁体槽11相配合，如此，永磁体20也可以是如下形状，即永磁体20大致可以呈梯形，其上边和下边可以不为直线。在转子铁芯10的径向横截面上，永磁体20远离转子铁芯10中心处的宽度小于永磁体槽11靠近转子铁芯10中心处的宽度。由于永磁体20呈梯形结构，在电机高速旋转过程中，即使转子不做任何防护措施，永磁体20仍被固定于永磁体槽11内，不会出现破坏或飞出的危险。在转子铁芯10的外径相同的条件下，与采用在外缘12的第二端122处具有朝向相邻的永磁体20的凸起部13的方式相比，采用梯形结构的本方式可以增加永磁体20径向长度，也就增加了磁通面积，进一步增加了电机输出的转矩能力，提高了电机的性能。一般而言，永磁体20可以由钕铁硼或铁氧体材料制成，也可以由其他永磁材料制成。
在一个优选的实施方式中，永磁体槽11靠近转子铁芯10内径一侧设置有隔磁孔111。每一个永磁体槽11可以在转子铁芯10内径一侧的两边都设置有隔磁孔111，隔磁孔111沿转子铁芯10的轴线方向贯穿转子铁芯10。设置的隔磁孔111可以有效优化磁路，提高电机转子和电机效率，有利于电机的平稳运行，减小噪音。
根据本发明的电机的结构示意图，如图5所示，本发明还提供了一种电机，包括如上述任一的电机转子和套设在电机转子外的定子30。定子30的齿对应的圆心角为α，转子铁芯10的第一端121处形成的开口对应的圆心角为β，α和β满足0.8β≤α≤1.2β的条件下时，可以有效减小电机的铁损，提高电机的输出转矩。当β与α大致相等时，电机的性能达到最优状态。另外，由于转子铁芯10的结构使得转子铁芯10的第二端122与定子30的内壁的距离等于转子铁芯10最大外径处与定位的内壁的距离，转子铁芯10的第一端121与定子30的内壁的距离小于转子铁芯10最大外径处与定子的内壁的距离。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
根据本发明的，转子铁芯10的第一端121距离转子铁芯10中心的距离小于第二端122距离转子铁芯10中的距离，如此使得永磁体20靠近转子铁芯10外外缘12一端的气隙小，另一端的气隙大，永磁体20端部位置磁路的饱和程度得到降低，电机的铁损得到减小，进而提高了电机效率。由于永磁体20端部饱和会导致相应位置出现较大的电磁力，引起电机的振动噪声，采用上述结构，可以削弱永磁体20端部的饱和程度，进而减小电机的振动噪声。
同时，采用外缘12的第二端122处具有朝向相邻的永磁体20的凸起部13或永磁体槽11远离转子铁芯10中心处的间距小于永磁体槽11靠近转子铁芯10中心处的间距的方式对永磁体20进而固定，进而防止永磁体20由于受到离心力而飞出。在相同的转子铁芯10外径额定条件下，采用永磁体槽11远离转子铁芯10中心处的间距小于永磁体槽11靠近转子铁芯10中心处的间距的方式还可以增加永磁体20切向长度，进而增加了磁通面积，进一步增加电机输出转矩能力，提高了电机性能。定子30的齿对应的圆心角为α与转子铁芯10的第一端121处形成的开口对应的圆心角为β满足一定条件时，可以有效减小电机的铁损，提高电机的输出转矩。
以上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。
Claims (11)
1.一种电机转子，包括转子铁芯(10)以及设置在所述转子铁芯(10)的永磁体槽(11)内的永磁体(20)，其特征在于，所述转子铁芯(10)具有多个外缘(12)，所述外缘(12)具有第一端(121)和与所述第一端(121)相对的第二端(122)，所述转子铁芯(10)旋转的方向为由所述第二端(122)朝向所述第一端(121)方向进行旋转，所述第一端(121)距离所述转子铁芯(10)中心的距离小于所述第二端(122)距离所述转子铁芯(10)中心的距离，且所述外缘(12)上的点距离转子铁芯(10)中心的距离由所述第一端(121)向所述第二端(122)整体呈增加趋势。
2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述外缘(12)的所述第二端(122)处具有朝向相邻的所述永磁体(20)的凸起部(13)。
3.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述凸起部(13)在所述转子铁芯(10)的第二端(122)处的切向方向上的距离小于所述永磁体槽(11)的宽度的一半。
4.根据权利要求3所述的电机转子，其特征在于，所述凸起部(13)在所述转子铁芯(10)的第二端(122)处的切向方向上的距离等于所述永磁体槽(11)的宽度的1/3。
5.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述永磁体槽(11)远离所述转子铁芯(10)中心处的宽度小于所述永磁体槽(11)靠近所述转子铁芯(10)中心处的宽度。
6.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，在所述转子铁芯(10)的径向横截面上，所述永磁体(20)远离所述转子铁芯(10)中心处的宽度小于所述永磁体槽(11)靠近所述转子铁芯(10)中心处的宽度。
7.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述永磁体(20)由钕铁硼或铁氧体材料制成。
8.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述永磁体槽(11)靠近所述转子铁芯(10)内径一侧设置有隔磁孔(111)。
9.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1至8任一所述的电机转子和套设在所述电机转子外的定子(30)。
10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述定子(30)的齿对应的圆心角为α，所述转子铁芯(10)的所述第一端(121)处形成的开口对应的圆心角为β，0.8β≤α≤1.2β。
11.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯(10)的所述第二端(122)与所述定子(30)的内壁的距离等于所述转子铁芯(10)最大外径处与所述定子(30)的所述内壁的距离，所述转子铁芯(10)的所述第一端(121)与所述定子(30)的内壁的距离小于所述转子铁芯(10)最大外径处与所述定子(30)的所述内壁的距离。
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