中置电机转定子铁芯结构的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种中置电机转定子铁芯结构。


背景技术：

2.电机是一种依据电磁感应定律实现电能转换或传递的装置，其中，最主要的是通过产生驱动转矩来作为电器或各种机械的动力源；永磁同步电机是电机中的一种，因其低廉的价格和高效率而被广泛应用。
3.目前市面上的无刷中置电机多采用内嵌式永磁同步电机，其转子冲片有两种结构，一种是磁钢槽的径向外侧为开口式，另一种是磁钢槽的径向外侧为全封闭的闭口式。闭口式转子的强度高、结构稳定性好，在高速转动时产生的噪音较低，但其输出能力不足。为了获得更高的输出能力，往往采用开口式转子，其最大输出能够比闭口式转子高30％。然而开口式转子铁芯结构强度较低，在运输或搬运过程中容易发生变形，导致转子原始不平衡量大，且在高速运行中稳定性差，容易产生较高的噪音。此外，目前的内嵌式永磁同步电机的铁芯结构，因齿槽转矩的影响也会产生振动和噪音，出现转速波动，导致电机不能平稳运行。
4.因此，需要设计一种新型的转定子铁芯结构，来解决上述问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种中置电机转定子铁芯结构，其结构稳定性强、运行稳定，同时具有较高的输出能力；能够有效降低齿槽转矩，从而降低振动噪音。
6.本实用新型通过以下技术方案实现：
7.一种中置电机转定子铁芯结构，包括转子铁芯、插设在所述转子铁芯的磁钢槽中的磁钢以及套设在所述转子铁芯外侧的定子铁芯；所述转子铁芯由若干转子冲片叠压而成，所述转子冲片均包括若干周向间隔分布的转子齿部，相邻所述转子齿部之间形成磁钢槽，所述转子冲片包括若干开口式冲片和闭口式冲片，所述闭口式冲片的相邻转子齿部之间远离转子冲片中心的一端相连；所述转子齿部远离转子冲片中心的一端外轮廓线为第一圆弧段，以所述第一圆弧段所在圆为实际圆，所述实际圆的圆心与转子冲片中心偏心设置。
8.进一步的，以所述转子冲片的中心为圆心形成与转子冲片的外轮廓线相切的等效圆为转子铁芯外圆，所述转子铁芯外圆的直径为转子铁芯外径；所述实际圆圆心与转子铁芯外圆圆心的偏心距离与转子铁芯外径的比值在0.12-0.15之间。
9.进一步的，在所述转子铁芯的轴向上，所述闭口式冲片集中分布在转子铁芯的两侧。
10.进一步的，在所述转子铁芯的轴向上，单侧闭口式冲片叠压形成的厚度占转子铁芯高度尺寸的8％-12％。
11.进一步的，所述转子冲片中心设置有第一通孔，所述第一通孔四周形成转子扼部；
所述转子齿部和磁钢槽沿着转子冲片径向设置，且所述转子齿部周向间隔地连接在转子扼部上。
12.进一步的，所述闭口式冲片的相邻转子齿部之间远离转子冲片中心的一端通过第一凸台连接，所述开口式冲片的转子齿部远离转子冲片中心的一端向磁钢槽中延伸有第二凸台；所述第一凸台和第二凸台与磁钢抵接。
13.进一步的，所述磁钢槽靠近转子冲片中心的内侧面上形成有磁钢预紧舌，所述磁钢预紧舌与磁钢抵接。
14.进一步的，所述磁钢预紧舌仅位于所述闭口式冲片上。
15.进一步的，所述磁钢压入磁钢槽内后，所述磁钢与转子扼部之间形成第一内隔磁孔；所述第一凸台上在第一凸台与磁钢之间形成第一外隔磁孔。
16.进一步的，所述定子铁芯包括若干周向间隔分布的定子齿部，所述定子齿部连接在定子铁芯内侧，相邻所述定子齿部之间形成定子线槽；所述定子齿部靠近转子铁芯的一端连接有极靴部，所述极靴部靠近转子铁芯的侧边由第二圆弧段和连接在第二圆弧段两侧的直线段组成。
17.相比于现有技术，本实用新型的优点在于：
18.1、通过将转子铁芯由开口式冲片和闭口式冲片叠压而成，可以起到提高磁钢利用率、提高电机输出能力，同时能保持转子铁芯整体结构稳定性的效果。
19.2、通过将转子齿部外轮廓线所在的实际圆的圆心与转子冲片中心偏心设计，可以起到有效降低齿槽转矩，降低转矩波动，从而降低振动噪音的效果。
20.3、通过将闭口式冲片集中分布在转子铁芯两侧，并使其单侧叠压形成的厚度占转子铁芯高度的8％-12％，这样可以起到增强铁芯强度的同时又不影响整体磁路的效果。
21.4、通过将转子齿部和磁钢槽周向间隔分布，并沿着转子冲片径向设置，这样每两片磁钢可以合成一块磁场，并通过转子铁芯形成有效磁极，提高了磁钢利用率。
22.5、通过第一凸台、第二凸台和磁钢预紧舌的设置，可以起到将磁钢稳固地定位在磁钢槽中，减小转子的不平衡量。
23.6、通过第一内隔磁孔和第一外隔磁孔的设置，可以起到减少漏磁，从而提高磁钢利用率的作用。
24.7、通过将极靴部靠近转子铁芯的侧边设置成由第二圆弧段和连接在第二圆弧段两侧的直线段组成，可以起到有效降低齿槽转矩，从而减小振动噪音的作用。
附图说明
25.图1为本实用新型一实施例的电机整体结构的俯视示意图；
26.图2为本实用新型一实施例的闭口式冲片的结构示意图；
27.图3为本实用新型一实施例的开口式冲片的结构示意图；
28.图4为本实用新型一实施例的转子铁芯整体结构的示意图；
29.图5为本实用新型一实施例转子齿部外轮廓线偏心结构示意图；
30.图6为本实用新型一实施例定子铁芯的结构示意图；
31.图7为本实用新型的齿槽转矩波形；
32.图8为传统结构齿槽转矩波形。
33.1、转子铁芯；2、闭口式冲片；21、第一凸台；23、磁钢预紧舌；3、第一通孔；4、转子扼部；5、转子齿部；51、第一圆弧段；52、实际圆；6、磁钢槽；7、开口式冲片；71、第二凸台；8、转子铁芯外圆；9、定子铁芯；10、定子齿部；11、极靴部；12、第二圆弧段；13、直线段；14、第一内隔磁孔；15、磁钢。
具体实施方式
34.以下结合较佳实施例及其附图对实用新型技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
35.如图1所示，本实用新型一实施例的一种中置电机转定子铁芯结构，包括转子铁芯1、插设在转子铁芯1的磁钢槽6中的磁钢15以及套设在转子铁芯1外侧的定子铁芯9。转子铁芯1由若干转子冲片叠压而成，本实用新型中，组成转子铁芯1的转子冲片包括两种，一种是开口式冲片7(参照图3)，另一种是闭口式冲片2(参照图2)。每片转子冲片上均包括若干周向间隔分布的转子齿部5，相邻转子齿部5之间形成磁钢槽6，其中闭口式冲片2的相邻转子齿部5之间远离转子冲片中心的一端相互连接，使得磁钢槽6径向外侧形成闭口结构。
36.如图2和图3所示，转子冲片中心开设有第一通孔3，转子冲片在第一通孔3的四周形成转子扼部4。若干转子齿部5周向间隔地连接在转子扼部4上，相邻转子齿部5之间形成了磁钢槽6。当若干转子冲片叠压成转子铁芯1时，叠置的第一通孔3形成了用于安装电机输出轴的轴孔，叠置的磁钢槽6形成了用于安装磁钢15的安装槽。本实施例中，转子齿部5和磁钢槽6沿着转子冲片径向设置，使得转子齿部5和磁钢槽6呈放射状分布。磁钢15插入磁钢槽6中后呈v字形放置，每相邻的两片磁钢15合成一块磁场，并通过转子铁芯1形成有效磁极，与传统技术相比，这样可以提高磁钢15的利用率。
37.如图2所示，闭口式冲片2的相邻转子齿部5之间远离转子冲片中心的一端通过第一凸台21连接，磁钢槽6靠近转子冲片中心的内侧面上(即磁钢槽6槽底部的转子扼部4上)形成有磁钢预紧舌23。当磁钢15插入到磁钢槽6中时，磁钢15两侧面分别与第一凸台21和磁钢预紧舌23抵接，起到了对磁钢15的定位作用，使磁钢15在磁钢槽6中安装的更稳固，从而提高了电机强度，减小了转子的不平衡量，有效地减小了振动噪音。参照图3，此外，开口式冲片7的转子齿部5上还可以在磁钢槽6内延伸出第二凸台71，第二凸台71与磁钢槽6抵接，可以进一步提高磁钢15安装的稳定性，减小转子的不平衡量。当磁钢15插入到磁钢槽6中后，由于磁钢预紧舌23的设置，磁钢15与转子扼部4之间可以形成第一内隔磁孔14；在第一凸台21靠近磁钢15的内侧面上开设豁口，从而使得第一凸台21与磁钢15之间可以形成第一外隔磁孔(图中未示出)。第一内隔磁孔14和第一外隔磁孔可以成为磁通屏障，进一步防止磁通泄露，提高了能量转化效率。在实际生产过程中，第一凸台21、第二凸台71和磁钢预紧
舌23与转子冲片一体设置，磁钢预紧舌23可以设置在开口式冲片7上，也可以设置在闭口式冲片2上。为了便于生产以及组装，磁钢预紧舌23可以只在一种冲片上，如本实施例中，磁钢预紧舌23位于闭口式冲片2上。
38.如图4所示，本实施例中，优选将闭口式冲片2集中分布在转子铁芯1轴向的两端，从而形成两组闭口冲片组；为了在增强铁芯强度的同时不影响整体磁路，优选将单组闭口冲片组的厚度设置为转子铁芯1的轴向长度的8％-12％。从而使得本中置电机既有开口式转子电机的高输出能力，也有闭口式转子电机的高强度结构以及低噪音性能。
39.此外，较大的齿槽转矩也会使永磁同步电机产生振动和噪音，因此虽然上述转子铁芯1能够使电机产生较大的输出扭矩，但是齿槽转矩较大，造成电机在运转时反电磁波形产生畸变，从而使得电机振动噪音增大。为解决该问题，如图5所示，以转子齿部5远离转子冲片中心的一端外轮廓线为第一圆弧段51，以第一圆弧段51所在圆为实际圆52，将实际圆52的圆心与转子冲片中心偏心设置，这样可以有效降低齿槽转矩，并使其转矩波动下降，从而减小振动噪音。以转子冲片的中心为圆心形成与转子冲片的外轮廓线相切的等效圆为转子铁芯外圆8，转子铁芯外圆8的直径为转子铁芯1外径；本实施例中，优选将实际圆52圆心与转子铁芯外圆8圆心的偏心距离d与转子铁芯1外径的比值设置在0.12-0.15之间，这样可以起到较好地降低齿槽转矩的效果(参照图5中，o为转子铁芯外圆8的圆心，o1为实际圆52的圆心，o与o1之间的距离即为偏心距离d)。
40.如图6所示，本实施例中，定子铁芯9包括若干周向间隔分布的定子齿部10，定子齿部10连接在定子铁芯9内侧，相邻定子齿部10之间形成了定子线槽。定子齿部10靠近转子铁芯1的一端连接有极靴部11，极靴部11靠近转子铁芯1的侧边两侧部分做成直线，使其形状由中间的第二圆弧段12和对称连接在第二圆弧段12两侧的直线段13组成。这样可以进一步降低齿槽转矩，减小扭矩波动，改善反电势正弦性，从而减小振动噪音。
41.本实施例的实施原理为：将转子铁芯1由开口式和闭口式两种冲片叠压而成，使得本中置电机既有开口式转子电机的高输出能力，又具备闭口式转子电机的高稳定性和低噪音性能。通过设置闭口式冲片2集中叠压在转子铁芯1两端，可以减小闭口式冲片2对整体磁路的影响，从而提高磁钢15利用率。通过将转子齿部5外轮廓线所在的实际圆52圆心与转子冲片中心偏心设置，可以有效降低齿槽转矩，降低转矩波动，从而可以降低振动噪音以及提高电机运行的稳定性。此外，对定子极靴进行削角处理，也可以进一步降低齿槽转矩，从而减小振动噪音。与传统技术相比，本中置电机输出能力高，齿槽转矩小，运行稳定，产生的振动噪音较小。
42.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。