一种电机、电机转子及转子冲片的制作方法

本发明涉及电机制造技术领域，尤其是涉及一种电机、电机转子及转子冲片。

背景技术：

电机是根据电磁感应原理将电能转化成为机械能的一种动力装置，通常包括壳体、定子和转子，定子是电机中用于产生励磁磁场，对处在其中的转子产生力的作用的部件，转子内置在定子中，转子包括转轴、转子铁芯以及转子绕组，为了能够保证磁路畅通，转子铁芯通常是由多个硅钢片叠合形成的。

目前构成转子铁芯的任意一个硅钢片其外部轮廓均为圆形，因此由多个形状相同的硅钢片叠合所形成的转子铁芯呈圆柱体状。但是经过长期使用后发现，该种形式的转子激振力比较大，这导致电机的振动较为明显，无法满足精密仪器对于电机稳定性的要求。

因此，如何能够有效降低电机运转过程中的振动是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种转子冲片，以期能够有效降低电机运转时所产生的激振力，从而降低电机的振动，使其满足更高的使用要求。

本发明的另一目的还在于提供一种采用上述转子冲片制成的电机转子。

本发明的再一目的还在于提供一种采用上述电机转子的电机。

为达到上述目的，本发明所提供的转子冲片，用于构成转子铁芯，所述转子冲片的表面分布有多对关于所述转子冲片的回转中心对称的磁钢槽，且每一个所述磁钢槽所对应的所述转子冲片的外缘均为相同的线段组，任意一个所述线段组均包括中间圆弧和对称分布在所述中间圆弧两端的端部圆弧组，其中，

所述中间圆弧的圆心为所述回转中心，半径为R，所对应的圆心角为α；

任意一个所述端部圆弧组至少包括：

第二圆弧，所述第二圆弧的圆心位于所述中间圆弧的中点与所述回转中心的连线上，且与所述回转中心的偏心距离为e，所述第二圆弧的半径为R₂，R₂＝R-e，所述第二圆弧的起点与所述中间圆弧的端点在径向上对应并通过直线段相连，所述第二圆弧所对应的圆心角为β；

与所述第二圆弧终点相接的第一圆弧，所述第一圆弧的圆心为所述回转中心，且所述第一圆弧的半径为R₁，且R₁为所述第二圆弧的终点与所述旋转中心之间的距离。

优选的，与所述转子冲片配合的定子的槽口所对应的圆心角为γ，且α＝γ。

优选的，所述第二圆弧所对应的圆心角β满足如下条件：13.5°≤β≤14.5°。

优选的，所述偏心距离e满足如下条件：5.5mm≤e≤6.5mm。

优选的，所述磁钢槽的对数为3对。

优选的，任意一个所述磁钢槽的两端均开设有关于所述磁钢槽的中垂线对称的隔磁槽。

优选的，所述磁钢槽的主体呈矩形，且所述磁钢槽的两端为尖角端，所述隔磁槽呈直角梯形，且位于同一磁钢槽两端的两个所述隔磁槽的下底相对，所述隔磁槽的直角腰与所述磁钢槽的主体边缘平行。

优选的，所述隔磁槽的上底与下底之间的距离为c，嵌设在所述磁钢槽内的磁钢端部与所述隔磁槽端部的最近距离为d，并且c＝d。

优选的，所述隔磁槽的直角腰与所述磁钢槽的主体部分的距离为b，所述隔磁槽的斜腰与所述转子冲片边缘的最近距离为a，其中，a+b＝c。

优选的，所述隔磁槽的上底与下底之间的距离c满足如下条件：c≥1mm。

优选的，所述磁钢槽到与其对应的所述线段组的最远距离为h，所述磁钢槽的宽度为f，其中，h≥2×f。

本发明所公开的电机转子，包括铁芯，并且所述铁芯由转子冲片叠合形成，该转子冲片为上述任意一项中所公开的转子冲片。

本发明所公开的电机，包括定子和转子，其中所述转子为上述电机转子。

由以上技术方案可以看出，本发明中所公开的转子冲片，其表面分布有多对中心对称的磁钢槽，并且每一个磁钢槽所对应的转子冲片的外缘均为相同的线段组，每一个线段组均包括中间圆弧和分布在中间圆弧两端的端部圆弧组，端部圆弧组又由一个与中间圆弧同心的第一圆弧，以及一个与中间圆弧偏心设置的第二圆弧构成，整个转子冲片的周向均由多个上述线段组连接而成。

多段圆弧以及偏心圆弧的设计，可以有效的改善气隙磁场，减小谐波含量，这可以有效减小电机转动过程中的激振力，从而有效降低电机运转过程中的振动；另外中间圆弧与第一圆弧的同心设计(不偏心)可以增加有效磁通面积，从而保证电机具有优异的扭矩输出性能。

本发明中所公开的电机转子由于采用上述转子冲片叠合形成，因而该电机转子兼具上述转子冲片相应的技术优点，本文中对此不再进行赘述。

本发明中所公开的电机由于采用了上述电机转子，因而该电机也兼具上述电机转子相应的技术优点，本文中对此同样不再进行赘述。

附图说明

图1为本发明实施例中所公开的展示电机转子外缘结构的示意图；

图2为本发明实施例中所公开的展示电机转子冲片上磁钢槽和隔磁槽位置关系的示意图；

图3为本发明实施例中所公开的优化后的电机与传统电机激振力仿真对比图。

其中，1为磁钢槽，2为定子，3为隔磁槽。

具体实施方式

本发明的核心之一是提供一种转子冲片，以期能够有效降低电机运转时所产生的激振力，从而降低电机的振动，使其满足更高的使用要求。

本发明的另一核心还在于提供一种采用上述转子冲片制成的电机转子。

本发明的再一核心还在于提供一种采用上述电机转子的电机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明实施例中所公开的展示电机转子外缘结构的示意图。

本实施例中公开的转子冲片，用于构成转子铁芯，转子冲片的表面分布有多对关于转子冲片的回转中心对称的磁钢槽，且每一个磁钢槽所对应的转子冲片的外缘均为相同的线段组，任意一个线段组均包括中间圆弧和对称分布在中间圆弧两端的端部圆弧组，以便保证回转平衡，中间圆弧的圆心为回转中心，半径为R，所对应的圆心角为α；任意一个端部圆弧组包括第一圆弧和第二圆弧，其中，

第二圆弧的圆心位于中间圆弧的中点与回转中心的连线上，且与回转中心的偏心距离为e，如图1中所示，第二圆弧的半径为R₂，R₂＝R-e，第二圆弧的起点与中间圆弧的端点在径向上对应，并且第二圆弧的起点与中间圆弧的端点通过直线段相连，由于中间圆弧的半径较大，因此中间圆弧的末端与第二圆弧的起点之间会形成台阶结构，第二圆弧所对应的圆心角为β；

第一圆弧与第二圆弧的终点相接，第一圆弧的圆心为回转中心，意即第一圆弧与中间圆弧为同心圆弧，且第一圆弧的半径为R₁，R₁为第二圆弧的终点与旋转中心之间的距离，因此第一圆弧与第二圆弧的连接位置为两个圆弧的交叉点。

上述实施例中所公开的转子冲片中，其外缘由多段圆弧接合形成，并且多段圆弧以及偏心圆弧的设计，可以有效的改善气隙磁场，减小谐波含量，这可以有效减小电机转动过程中的激振力，从而有效降低电机运转过程中的振动；另外中间圆弧与第一圆弧的同心设计(不偏心)可以增加有效磁通面积，从而保证电机具有优异的扭矩输出性能。

为了进一步优化上述实施例中所公开的技术方案，在本实施例中，与转子冲片配合的定子的槽口(定子槽)所对应的圆心角为γ，并且中间圆弧所对应的圆心角α与定子的槽口所对应的圆心角γ相等。

需要进行说明的是，本发明实施例中所提到的圆心角所针对的圆均是指以转子冲片的回转中心为原点，以R为半径的圆。

更进一步的，在本实施例中，偏心距e在5.5mm和6.5mm之间，第二圆弧所对应的圆心角β在13.5°至15.5°之间，上述两组数据均包括端点值。当然，本领域技术人员还可以根据电机大小和功率的不同，合理设计偏心距e以及第二圆弧所对应的圆心角β的数值。

通过实验对比，可以发现，当将中间圆弧所对应的圆心角与定子的槽体所对应的圆心角相等、并且将偏心距和第二圆弧所对应的圆心角设置在上述推荐值范围内时，电机在运转时的激振力更小，整机的运行更加平稳。

如图3中所示，图3中示出了优化后的方案在不同阶次下的激振力与传统电机的对比，可以明显的发现，在列举出的6阶、12阶以及18阶时，优化后的电机在运转时激振力显著降低。

如图1和图2中所示，本发明实施例中所公开的转子冲片上的磁钢槽的对数具体为3对，相应的，磁钢槽的总数就为6个，当然，根据电机的大小和功率的不同，本领域技术人员可以将磁钢槽的个数设置为8个、10个甚至更多个。

为了进一步降低电机转动时的转矩脉动，本实施例中所公开的转子冲片中，任意一个磁钢槽的两端均开设有关于磁钢槽的中垂线对称的隔磁槽，如图1和图2中所示，隔磁槽结构能够有效改善定子和转子之间的磁路走向，降低部分阶次气隙磁场。

为了能够使得隔磁效果达到最优，本发明实施例中所公开的转子冲片还对隔磁槽的形状以及磁钢槽的形状进行了优化设计，如图1和图2中所示，磁钢槽的主体呈矩形，磁钢槽的两端为尖角端，隔磁槽呈直角梯形，位于同一磁钢槽两端的两个隔磁槽的下底相对设置，隔磁槽的直角腰与磁钢槽的主体边缘平行。

对隔磁槽进行尺寸上的优化，还可以进一步提高隔磁效果，从而进一步改善磁力线走向，在本实施例中，隔磁槽的上底与下底之间的距离为c，嵌设在磁钢槽内的磁钢端部与隔磁槽端部的最近距离为d，并且c与d相等；更为优化的方式：隔磁槽的直角腰与磁钢槽的主体部分的距离为b，隔磁槽的斜腰与转子冲片边缘的最近距离为a，其中，a+b＝c，本实施例中的c值优选的大于1mm，当然，根据电机大小和功率的不同，c值还可以进行适应性改变。

通过这种设计，可以在确定了隔磁槽的结构同时，也同步设计出磁钢的长度，从而快速确定磁钢的用量。

磁钢槽与转子冲片外圆的距离越小，输出转矩也就越大，但磁钢宽度会因此受到限制，因此，磁钢槽到与其对应的线段组的最远距离h，以及磁钢槽的宽度f之间对应关系的设计就显得尤为重要，本实施例中推荐h大于等于2f，当两者之间的对应关系如此设置时，可以有效中和两者之间的矛盾，既能保证输出较大的转矩，有能避免磁钢宽度收到过大的限制。

本发明实施例中还公开了一种电机转子，该电机转子包括铁芯，并且铁芯由转子冲片叠合形成，该转子冲片为上述任意一实施例中所公开的转子冲片。

由于该电机转子由上述转子冲片制造而成，因此该电机转子兼具上述转子冲片相应的技术优点，本申请文件中对此不再进行赘述。

本发明实施例中还公开了一种电机，包括定子和转子，并且该转子为上述实施例中所公开的转子。

由于采用了上述实施例中所公开的转子，因此该电机兼具上述转子相应的技术优点，本申请文件对此同样不再进行赘述。

以上对本发明中的电机、电机转子及转子冲片进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。