电机转子及电机的制作方法

本实用新型涉及驱动装置技术领域，具体而言，涉及一种电机转子及电机。

背景技术：

切向式转子结构的永磁同步电机具备“聚磁效应”，转矩密度典型的大于一般机型，尤其是在极对数较多的场合。而在电机极数较少的情况时，还采用传统的切向式转子结构，电机的“聚磁效应”显著下降。

铁氧体材质的切向式电机极对数低于四对极时，切向式永磁同步电机的出力能力就与一般结构的永磁同步电机无异了。

而钕铁硼材质的切向式电机，极对数低于三对极时，“聚磁效应”就很差了。

传统的切向式永磁同步电机，例如梯形磁石、矩形磁石、倒梯形磁石结构，在极对数较低的场合应用时，存在磁石厚度很大，充磁难度大，磁石利用率低，聚磁能力差，且转子的结构强度受到很大的限制。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种电机转子及电机，以解决现有技术中的切向式永磁同步电机的充磁难度大，聚磁能力差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电机转子，所述电机转子包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯的周向上设置有多个W形安装槽，所述W形安装槽的开口朝向所述转子铁芯的外部设置，所述W形安装槽内设置有所述永磁体。

进一步地，所述W形安装槽包括依次连通的第一安装段、第二安装段、第三安装段以及第四安装段；所述永磁体包括第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体，所述第一永磁体安装在所述第一安装段内，所述第二永磁体安装在所述第二安装段内，所述第三永磁体安装在所述第三安装段内，所述第四永磁体安装在所述第四安装段内。

进一步地，在同一个所述W形安装槽内，所述第一永磁体和所述第二永磁体之间的最小距离、所述第三永磁体和所述第四永磁体之间的最小距离均为d4，所述第二永磁体和所述第三永磁体之前的最小距离为d5，其中，d5＞1mm，d4＞3mm。

进一步地，在同一个所述W形安装槽内，所述第一永磁体和所述第二永磁体之间的夹角、所述第三永磁体和所述第四永磁体之间的夹角均为c2，所述第二永磁体和所述第三永磁体之前的夹角为c1，其中，c1＞10°，c2＞15°。

进一步地，在同一个所述W形安装槽内，所述第一永磁体和所述第二永磁体之间具有第一隔磁气隙、所述第三永磁体和所述第四永磁体之间具有第二隔磁气隙、所述第二永磁体和所述第三永磁体之前具有第三隔磁气隙。

进一步地，所述第一永磁体远离所述电机转子中心的一端与所述第一安装段远离所述电机转子中心的端部之间具有第四隔磁气隙；所述第四永磁体远离所述电机转子中心的一端与所述第四安装段远离所述电机转子中心的端部之间具有第五隔磁气隙。

进一步地，所述第一安装段与所述转子铁芯外边缘之间具有第一隔磁桥，所述第四安装段与所述转子铁芯外边缘之间具有第二隔磁桥。

进一步地，在相邻两个所述W形安装槽之间，相靠近的所述第一安装段和所述第四安装段相互平行，且所述第一安装段和所述第四安装段之间的宽度为d2，其中，d2≥2mm。

进一步地，所述第一安装段与所述第二安装段之间的连接段、所述第二安装段与所述第三安装段之间的连接段、所述第三安装段与所述第四安装段之间的连接段为圆弧段和/或直线段。

进一步地，所述永磁体注塑或者粘结填满所述W形安装槽。

进一步地，所述W形安装槽的中间设置有铁芯填充部，所述铁芯填充部将所述W形安装槽分隔为两个V形安装槽。

进一步地，至少一个所述铁芯填充部上设置有隔磁孔，所述隔磁孔位于所述转子铁芯的外边缘。

进一步地，所述电机转子的极对数为2至4。

进一步地，所述永磁体为钕铁硼磁钢或铁氧体磁钢。

进一步地，相邻两块所述永磁体的充磁方向相反。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电机，包括电机转子，所述电机转子为上述的电机转子。

应用本实用新型的技术方案，相对于传统切向时永磁同步电机中采用梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构而言，本实用新型中采用W形安装槽来安装永磁体，能够减小永磁体的厚度，降低永磁体的充磁难度。此外，本实用新型中的W形安装槽内的永磁体的表面积相对于以往的梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构表面积明显得到了提升，能够显著提升电机转子的聚磁能力，进而提升电机转子的转矩密度，尤其适用于提升极对数少的电机转子的聚磁能力。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了传统的切向时永磁同步电机的电机转子的主视图；

图2示意性示出了本实用新型的电机转子的第一实施例的主视图；

图3示意性示出了本实用新型的电机转子的第二实施例的主视图；

图4示意性示出了本实用新型的电机转子的第三实施例的主视图；

图5示意性示出了本实用新型的电机转子的第四实施例的主视图；

图6示意性示出了本实用新型的电机转子的第五实施例的主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子铁芯；11、W形安装槽；111、第一安装段；112、第二安装段；113、第三安装段；114、第四安装段；115、V形安装槽；12、铁芯填充部；13、隔磁孔；14、切边；15、圆弧边；16、转子安装孔；20、永磁体；21、第一永磁体；22、第二永磁体；23、第三永磁体；24、第四永磁体；30、第一隔磁气隙；40、第三隔磁气隙；50、第四隔磁气隙；60、第五隔磁气隙；70、第一隔磁桥；80、第二隔磁桥；90、第二隔磁气隙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

参见图2至图6所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种电机，本实施例中的电机尤其指切向式转子永磁同步电机。

本实施例中的电机包括电机转子，参见图2所示，在本实用新型的第一实施例中，电机转子包括转子铁芯10和永磁体20，转子铁芯10的周向上设置有多个W形安装槽11，W形安装槽11的开口朝向转子铁芯10的外部设置，W形安装槽11内设置有永磁体20。

相对于传统切向时永磁同步电机中采用梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石(图1中的标号1)的结构而言，本实施例中采用W形安装槽11来安装永磁体20，能够减小永磁体20的厚度，降低永磁体20的充磁难度。此外，本实施例中的W形安装槽11内的永磁体20的表面积相对于以往的梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构表面积明显得到了提升，能够显著提升电机转子的聚磁能力，进而提升电机转子的转矩密度，尤其适用于提升极对数少的电机转子的聚磁能力。

优选地，本实施例中的电机转子的极对数为2至4。

本实施例中的W形安装槽11包括依次连通的第一安装段111、第二安装段112、第三安装段113以及第四安装段114；对应地，永磁体20包括第一永磁体21、第二永磁体22、第三永磁体23以及第四永磁体24，安装时，将第一永磁体21安装在第一安装段111内，第二永磁体22安装在第二安装段112内，第三永磁体23安装在第三安装段113内，第四永磁体24安装在第四安装段114内。

当然，在本实用新型的其他实施例中，还可以将永磁体20设置为两块或至三块或四块以上，只要是在本实用新型的构思下的其他变形方式，均在本实用新型的保护范围之内。

优选地，在同一个W形安装槽11内，第一永磁体21和第二永磁体22之间的最小距离、第三永磁体23和第四永磁体24之间的最小距离均为d4，第二永磁体22和第三永磁体23之前的最小距离为d5，其中，d5＞1mm，d4＞3mm。具体设计时，如果永磁体20采用钕铁硼磁钢制作时，d5＞1mm；如果永磁体20采用铁氧体磁钢制作时，d5＞2mm；d4的大小根据具体的应用需求进行调整，能够在提升电机转子的转矩密度的同时改善永磁体20的退磁能力。

优选地，在同一个W形安装槽11内，第一永磁体21和第二永磁体22之间的夹角、第三永磁体23和第四永磁体24之间的夹角均为c2，第二永磁体22和第三永磁体23之前的夹角为c1，其中，c1＞10°，c2＞15°，具体加工时，如果永磁体20采用钕铁硼磁钢制作时，c1＞10°；如果永磁体20采用铁氧体磁钢制作时，c1＞15°，能够进一步提升电机转子的转矩密度，并同时改善永磁体20的退磁能力。

在此参见图1所示，在同一个W形安装槽11内，第一永磁体21和第二永磁体22之间具有第一隔磁气隙30、第三永磁体23和第四永磁体24之间具有第二隔磁气隙90、第二永磁体22和第三永磁体23之前具有第三隔磁气隙40。第一永磁体21远离电机转子中心的一端与第一安装段111远离电机转子中心的端部之间具有第四隔磁气隙50；第四永磁体24远离电机转子中心的一端与第四安装段114远离电机转子中心的端部之间具有第五隔磁气隙60。第一安装段111与转子铁芯10外边缘之间具有第一隔磁桥70，第四安装段114与转子铁芯10外边缘之间具有第二隔磁桥80。能够在保证电机转子结构强度的同时，降低永磁体漏磁，提升永磁体20的利用率。

在相邻两个W形安装槽11之间，相靠近的第一安装段111和第四安装段114相互平行，且第一安装段111和第四安装段114之间的宽度为d2，其中，d2≥2mm，能够提升永磁体20的表征此特性，提升抗退磁能力。设计时，仅仅需要考虑电机转子的结构强度，而无需考虑其他因素。

优选地，本实施例中的第一安装段111与第二安装段112之间的连接段、第二安装段112与第三安装段113之间的连接段、第三安装段113与第四安装段114之间的连接段为圆弧段和/或直线段。

本实施例中的转子铁芯10为圆柱形转子铁芯，该转子铁芯10的外周设置有多个切边14，其中，切边14占转子铁芯10外周的圆弧边15的比例为28％±5％，有利于转矩输出最佳。

优选地，本实施例中的W形安装槽11中部正对切边14设置，而使得W形安装槽11的两端正对圆弧边15设置。

转子铁芯10上还设置有转子安装孔16，便于进行电机的组装。

优选地，本实施例中的相邻两块永磁体20的充吸方向相反。

参见图3和图4所示，根据本实用新型的第二、三实施例，提供了一种电机转子，本实施例中的电机转子的结构与第一实施例的电机转子的结构基本一致，所不同的是，W形安装槽11的中间设置有铁芯填充部12，铁芯填充部12将W形安装槽11分隔为两个V形安装槽。本实施例中在W形安装槽11的中间设置有铁芯填充部12，形成隔磁桥，可以改善转子结构强度，虽漏磁加大，但是转子结构稳定性得到提升，部分场合较为合适。至少一个铁芯填充部12上设置有隔磁孔13，隔磁孔13位于转子铁芯10的外边缘，便于降低电机转子的漏磁现象。

参见图5所示，根据本实用新型的第四实施例，提供了一种电机转子，本实施例中的电机转子的结构与第一实施例的电机转子的结构基本一致，所不同的是，本实施例中的永磁体20是通过注塑或者粘结方式填满W形安装槽11的。该结构中无需设置第一隔磁气隙30、第三隔磁气隙40、第四隔磁气隙50、第五隔磁气隙60、第二隔磁桥80、第二隔磁气隙90，退磁效果不如第一实施例，但电机转子的结构强度和生产效率壁第一实施例的高。

参见图6所示，根据本实用新型的第五实施例，提供了一种电机转子，本实施例中的电机转子的结构与第四实施例的电机转子的结构基本一致，所不同的是，W形安装槽11的中间设置有铁芯填充部12，铁芯填充部12将W形安装槽11分隔为两个V形安装槽。本实施例中在W形安装槽11的中间设置有铁芯填充部12，形成隔磁桥，可以改善转子结构强度，虽漏磁加大，但是转子结构稳定性得到提升，部分场合较为合适。本实施例中的铁芯填充部12上设置有隔磁孔13，隔磁孔13位于转子铁芯10的外边缘，便于降低电机转子的漏磁现象。

结合上述的实施例，W形安装槽11内部两磁石夹角c1大于10°，可以较为有效改善磁石的抗退磁能力。W形安装槽11另外一个夹角c2大于20°，可以有效发挥磁石的聚磁作用。故W形安装槽11长度受角度的影响就不能很长，但是其利用率可以得到提升。

衍生的W形安装槽11中间可设置隔磁桥，将W形安装槽11改为双V形安装槽115，可加强转子结构。衍生结构上可设置隔磁孔13，进行降低漏磁处理。

本实用新型通过软件仿真对比，本实用新型的电机转子的方案相比图1中的传统结构而言，转矩密度提升能够超过30％。

该结构同等的适用于不同材质的永磁体场合，不同的是角度、最小间距会有差距。该差距主要是为了更好的利用永磁体，更好的发挥永磁体利用率。

本实用新型的结构的设计，转子轴孔与轴配合是的壁厚较为充足，结构强度能较好的保证，而图1示传统方案，由于其隔磁的要求，转子铁芯8上的隔磁桥2、隔磁气隙3、3’较为薄弱，不利于转子结构强度和轴抱紧力设计。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

相对于传统切向时永磁同步电机中采用梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构而言，本实用新型中采用W形安装槽11来安装永磁体20，能够减小永磁体20的厚度，降低永磁体20的充磁难度。此外，本实用新型中的W形安装槽11内的永磁体20的表面积相对于以往的梯形磁石、矩形磁石以及倒梯形磁石的结构表面积明显得到了提升，能够显著提升电机转子的聚磁能力，进而提升电机转子的转矩密度，尤其适用于提升极对数少的电机转子的聚磁能力。能够解决极对数较低时切向式结构聚磁能力低并解决增加磁钢表面积时磁钢退磁能力下降难题。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。