内置式电机转子及电机的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电力电子设备领域，更具体地说，涉及一种内置式电机转子及电机。


背景技术：

[0002]
电机是一种依据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁装置，其主要的作用是通过产生驱动转矩，作为动力源驱动用电器或各种机械设备进行工作。电机一般由定子、转子和其它附件组成；不同类型的电机，具体的组成部分会稍有不同。永磁电机是一种通过在转子设置永磁体、并由永磁体励磁产生旋转磁场的电机，永磁电机的转子主要由转子铁芯、永磁体以及转轴组成。随着永磁材料性能的不断提高和电机技术的发展，永磁电机在国民经济的各个领域得到了极其广泛应用。
[0003]
永磁电机主要分为表面式永磁电机和内置式永磁电机。由于表面式永磁电机的永磁体呈瓦片形并粘贴于转子铁芯的外侧表面，因此在转子运转时永磁体容易脱离被甩出，并存在退磁风险，而内置式永磁转子的永磁体位于转子铁芯的内部，能够有效避免永磁体脱离以及退磁的问题。
[0004]
然而，现有内置式永磁电机受转子的永磁体内置结构影响，气隙磁场的可控制性较差，从而导致了现有内置式永磁电机均具有较大的反电势谐波和转矩波动，进而造成振动和噪音的产生，使得控制精度大大降低。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型实施例针对上述现有内置式永磁电机的反电势谐波和转矩波动大、造成振动和产生噪音、以及控制精度低的问题，提供一种内置式电机转子及电机。
[0006]
本实用新型实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种内置式电机转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯具有多个用于安装永磁体的磁钢槽，多个所述磁钢槽沿所述转子铁芯周向均匀分布，且每一所述磁钢槽沿所述转子铁芯的径向延伸呈条状；每一所述磁钢槽与对应磁极的d轴之间设有至少一个磁通辅助槽，且所述磁通辅助槽以q轴对称设置。
[0007]
优选地，每一所述磁钢槽包括两个平行于所述q轴的侧壁，且所述q轴与所述磁钢槽的径向对称轴重合；每一所述侧壁设有至少一个沿所述转子铁芯的轴向设置的空气槽，且所述磁通辅助槽由所述空气槽构成。
[0008]
优选地，每一所述磁钢槽包括与所述转子铁芯的外壁相邻的顶壁；每一所述磁钢槽的每一侧壁设有两个所述空气槽，且其中一个所述空气槽至所述顶壁的距离小于所述磁钢槽的径向尺寸的五分之一，另一所述空气槽至所述顶壁的距离小于所述磁钢槽的径向尺寸的五分之二。
[0009]
优选地，每一所述磁钢槽的两侧分别设有一组辅助孔，且所述磁通辅助槽由所述辅助孔构成；
[0010]
每一组所述辅助孔包括多个与所述转子铁芯的外壁相邻的轴向通孔，且所述轴向通孔以所述q轴对称设置。
[0011]
优选地，所述轴向通孔的直径小于2mm。
[0012]
优选地，所述转子铁芯的横截面的外周形成交错设置的第一曲线段和第二曲线段，且所述第一曲线段与所述第二曲线段沿所述横截面的周向均匀分布；所述第一曲线段位于以所述横截面的中心为圆心的圆上；任一所述第二曲线段包括两段以所述q轴对称设置的连接曲线，且所述第二曲线段上任一点至所述横截面的中心的距离小于所述第一曲线段的半径。
[0013]
优选地，所述连接曲线由圆弧构成，且所述连接曲线所在的圆的圆心与所述横截面的中心不重合。
[0014]
优选地，所述第二曲线段上，与所述q轴的交点至所述横截面的中心的距离最小，所述第一曲线段的半径和所述交点至所述横截面的中心的距离之差在0.1-1mm之间。
[0015]
优选地，所述磁钢槽上与所述转子铁芯的外壁相邻的面至所述转子铁芯的外壁的距离在0.25-0.55mm之间。
[0016]
本实用新型实施例还提供一种电机，包括如上任一项所述的内置式电机转子。
[0017]
本实用新型实施例的内置式电机转子及电机具有以下有益效果：通过在磁钢槽的侧壁设置磁通辅助槽，可以有效改变磁力线的分布，进而改善气隙磁场，这样不仅抑制了反电势谐波，还能够减小转矩波动，提高控制精度，同时减弱振动，以解决噪音产生的问题。
附图说明
[0018]
图1是本实用新型实施例提供的内置式电机转子的结构示意图；
[0019]
图2是本实用新型实施例提供的内置式电机转子的第一局部结构示意图；
[0020]
图3是本实用新型另一实施例提供的内置式电机转子的结构示意图；
[0021]
图4是本实用新型另一实施例提供的内置式电机转子的局部结构示意图；
[0022]
图5是本实用新型实施例提供的内置式电机转子的第二局部结构示意图；
[0023]
图6是本实用新型实施例提供的内置式电机转子的第三局部结构示意图。
具体实施方式
[0024]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0025]
如图1所示，是本实用新型实施例提供的内置式电机转子的结构示意图，该内置式电机转子可应用于电力电子设备领域，特别是在永磁电机中。本实施例中的内置式电机转子包括转子铁芯1，且转子铁芯1具有多个用于安装永磁体的磁钢槽11。具体地，多个磁钢槽11沿转子铁芯1的转轴周向均匀分布，且每一磁钢槽11沿转子铁芯1的径向延伸，并且呈条状设置。在实际应用中，上述转子铁芯1具体可包括多个相互叠加的硅钢片，每一硅钢片上均设有磁钢槽11，且多个相叠一起的硅钢片的磁钢槽11重合设置。
[0026]
具体地，每一磁钢槽11与对应磁极的d轴之间设有至少一个磁通辅助槽，且磁通辅助槽以q轴对称设置。上述q轴与任一磁钢槽11的径向对称轴重合，即每一磁钢槽11的两个
侧壁111以q轴对称，这样可以保证转子铁芯1结构设计的合理性，避免转子铁芯1的结构不平衡而造成晃动，确保内置式电机转子的稳定性和可靠性。特别地，优选将每一磁钢槽11的两个侧壁111分别以平行于q轴的方式设置。
[0027]
上述d轴位于两个相邻的磁钢槽11之间，且d轴与相邻两个磁钢槽11的对应的q轴之间的夹角相等。上述每一磁钢槽11与对应磁极的d轴之间的磁通辅助槽的数量及形状具体可根据实际情况确定。
[0028]
上述内置式电机转子通过在磁钢槽与对应磁极的d轴之间设置磁通辅助槽，可由磁通辅助槽改变磁力线的分布，进而改善气隙磁场，这样不仅可以抑制反电势谐波，还能有效减小转矩波动，提高控制精度。由于反电势谐波受抑制，又能减小转矩波动，因此能够有效减弱振动，避免噪音的产生，以使得运行的稳定性和可靠性更高。
[0029]
结合图2所示，在本实用新型的一个实施例中，磁钢槽11的每一侧壁111设有至少一个沿转子铁芯1的轴向设置的空气槽12，且上述磁通辅助槽由空气槽12构成。并且，为有效改善气隙磁场，同时提高结构的对称性，优选使同一磁钢槽11的两个侧壁111上的空气槽12以q轴对称设置。上述空气槽12的结构设计具体可根据实际情况进行调整，以对转子铁芯1进行优化。
[0030]
特别地，每一磁钢槽11的横截面优选呈四边形设置。每一磁钢槽11包括与转子铁芯1的外壁相邻的顶壁112。每一磁钢槽11的每一侧壁111设有两个空气槽12，且其中一个空气槽12至顶壁112的距离小于磁钢槽11的径向尺寸的五分之一，而另一空气槽12至顶壁112的距离小于磁钢槽11的径向尺寸的五分之二，即是对空气槽12的位置进行限制，以保证空气槽12对磁力线的分布的优化作用。
[0031]
当然，在实际应用中，空气槽12的数量、以及每一空气槽12到顶壁112的距离具体可根据实际情况进行调整，确保能够对气隙磁场进行优化改善，使对反电势谐波的抑制效果达到最优。
[0032]
上述每一空气槽12的横截面具体可呈矩形、半圆形或扇形等形状，同时优选将每一空气槽12的横截面的面积以小于每一磁钢槽11的横截面的面积的五十分之一的方式设置。
[0033]
如图3、4所示，在本实用新型的另一实施例中，每一磁钢槽11的两侧分别设置有一组辅助孔，上述转子铁芯1的每一磁钢槽11与对应磁极的d轴之间的磁通辅助槽由一组辅助孔构成。并且，同一磁钢槽11的两侧上的一组辅助孔以q轴对称设置，这样可以由辅助孔改变磁力线的分布，以起到对气隙磁场的改善作用。
[0034]
具体地，每一组辅助孔分别包括有三个与转子铁芯1的外壁相邻的轴向通孔13，且轴向通孔13平行、并贯穿转子铁芯1的轴向。特别地，同一组辅助孔的三个轴向通孔13沿远离磁钢槽11的方向排布，且三个轴向通孔13到磁钢槽11的距离与到转子铁芯1的外壁的距离呈反比。
[0035]
优选将轴向通孔13的直径以小于2mm设置，可对轴向通孔13的大小进行限定，避免轴向通孔13的尺寸较大而影响转子铁芯1的结构强度。
[0036]
在本实用新型的实施例中，上述转子铁芯1的横截面的外周形成交错设置的第一曲线段14和第二曲线段15，且第一曲线段14与第二曲线段15沿横截面的周向均匀分布，以保证转子铁芯1的结构平衡性。具体地，每一第一曲线段14均位于以转子铁芯1的横截面的
中心为圆心的圆上，而任一第二曲线段15均包括两段以q轴对称设置的连接曲线151，且第二曲线段15上任一点至转子铁芯1的横截面的中心的距离小于第一曲线段14的半径。
[0037]
由于永磁电机中定子部分一般都开设有供绕组安装的轴向齿槽，而受轴向齿槽的结构影响会造成转矩波动，因此上述转子铁芯1通过设置第一曲线段14和第二曲线段15，从而能够优化转子铁芯1的外部轮廓结构，有效降低定子的轴向齿槽所带来的影响，减小转矩波动，可进一步提高控制精度，使得稳定性和可靠性更高。
[0038]
在实际应用中，第一曲线段14和第二曲线段15可直接连接，或者通过至少一条线段连接，具体地可根据实际降低的转矩波动的效果进行调整。本实施例优选将第一曲线段14和第二曲线段15直接连接，以使内置式电机转子的结构设计简单化。
[0039]
结合图5所示，连接曲线151由圆弧构成，且连接曲线151所在的圆的圆心o
1
与转子铁芯1的横截面的中心o(即第一曲线段14的圆心)不重合。当然，连接曲线151也可呈多段直线相互连接的方式设置，有利于与磁钢槽11的顶壁112对应，这样能够减小内置式电机转子的漏磁量，同时有效提高永磁体的利用率。
[0040]
特别地，第二曲线段15上与q轴的交点n至转子铁芯1的横截面的中心o的距离最小，且第一曲线段14的半径与交点n至转子铁芯1的横截面的中心o的距离之差t在0.1-1mm之间，这样能够对第一曲线段14和第二曲线段15之间的相对设置关系进行限定，以限制第二曲线段15的位置结构设计，避免第二曲线段15突起或内突较大尺寸而增大转矩波动，影响控制精度。
[0041]
另外地，由于磁钢槽11沿转子铁芯1的径向设置，因此可以将磁钢槽11上与转子铁芯1的外壁相邻的面(即顶壁112)至转子铁芯1的外壁的距离e设定在0.25-0.55mm之间，这样可对第一曲线段14和磁钢槽11之间的相对设置关系进行限定，以提高转子铁芯1的结构设计的合理性。
[0042]
在实际应用中，第二曲线段15的长度占转子铁芯1的横截面的外周的长度的0.4-0.8。
[0043]
结合图6所示，上述转子铁芯1还包括多个贯穿轴向、用于形成空气域的通槽16，且每一通槽16的横截面均呈五边形。进一步地，相邻的两个磁钢槽11之间具有一个通槽16，而通槽16与磁钢槽11之间的部分形成磁桥，且每一磁桥的厚度t
1
相等且均匀设置。在实际应用中，可在保证转子铁芯1的结构强度的同时，使每一磁桥的厚度t
1
最小，这样能够有效减小漏磁，同时提高永磁体的利用率，以改善运行性能。
[0044]
本实用新型实施例还提供一种电机，该电机包括上述的内置式电机转子，通过本实施例提供的内置式电机转子，可以抑制反电势谐波，同时减小电机的转矩波动，使得电机达到高精度。
[0045]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。