转子结构和电机的制作方法

本发明涉及电机，具体而言，涉及一种转子结构和电机。

背景技术：

1、切向永磁电机具有功率密度大、效率高的优点，永磁体放置在铁芯的内部，切向充磁，一个极距下相邻两个永磁体可以并联输出磁通，使得气隙磁密增大，这种聚磁效应进一步提高了电机的输出转矩。此外，还可以在切向永磁电机转子结构基础上改变拓扑结构，增加磁障设计，增大电机的凸极比，同时产生永磁转矩和磁阻转矩，提升电机的转矩密度。

2、即便如此，当前的切向电机仍然存在着电机的转矩密度低，调速范围有限，弱磁运行能力不足的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种转子结构和电机，能够提高电机的转矩密度，增大电机调速范围，提高电机的弱磁能力。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种转子结构，包括转子铁芯，转子铁芯由转子冲片叠压而成，转子铁芯上开设有磁钢槽和狭缝槽，在一个磁极下，转子铁芯具有q轴和d轴，磁钢槽包括第一磁钢槽和第二磁钢槽，第一磁钢槽和第二磁钢槽位于q轴两侧，并且关于q轴对称，第一磁钢槽内设置有第一永磁体，第二磁钢槽内设置有第二永磁体，狭缝槽包括第一狭缝槽和第二狭缝槽，第一狭缝槽设置在第一磁钢槽和第二磁钢槽靠近转子外圆的一侧，第二狭缝槽设置在第一磁钢槽和第二磁钢槽之间，第一磁钢槽与第一狭缝槽的延长线和/或第二狭缝槽的延长线相交，第二磁钢槽与第一狭缝槽的延长线和/或第二狭缝槽的延长线相交。

3、进一步地，一个磁极的永磁体的d轴与该磁极的d轴对齐，一个磁极的永磁体的q轴与该磁极的q轴对齐。

4、进一步地，转子铁芯设置有轴孔，沿着远离q轴的方向，第一磁钢槽由转子外圆向轴孔所在侧延伸，延伸方向与d轴方向垂直。

5、进一步地，第一磁钢槽靠近q轴的内侧边切线与q轴之间的夹角为锐角。

6、进一步地，夹角的最大值为β，60°≤β＜90°。

7、进一步地，第一磁钢槽的延伸方向与自身d轴垂直，第一磁钢槽的侧边为直线、曲线、或者直线和曲线的组合。

8、进一步地，第一磁钢槽靠近q轴的侧边和靠近d轴的侧边之间的夹角为α，0＜α≤80°。

9、进一步地，0＜α≤76°。

10、进一步地，第一永磁体为直线和曲线组合形成的多边形，第一永磁体包括与第一磁钢槽贴合的配合段和与第一磁钢槽间隙配合的非配合段。

11、进一步地，第一永磁体关于其自身d轴对称。

12、进一步地，第一永磁体包括多个分块，多个分块沿垂直于自身d轴的方向排列，相邻的分块之间保持平行。

13、进一步地，第一永磁体与第二永磁体的数量相等，尺寸相等，且关于q轴对称。

14、进一步地，第二狭缝槽沿q轴方向的宽度w2在远离q轴的方向递减。

15、进一步地，转子铁芯设置有轴孔，第二狭缝槽关于q轴对称，并且沿着由转子外圆向轴孔的方向依次排布，第二狭缝槽的层数n大于或等于1。

16、进一步地，第二狭缝槽的宽度w2与转子铁芯的外圆半径r、轴孔半径r之间的关系满足0.4≤(∑w2i)/(r-r)≤0.6，其中i＝1，2，……，n。

17、进一步地，第二狭缝槽之间的导磁通道沿q轴方向的宽度m2沿着靠近转子外圆的方向逐渐变化，导磁通道沿q轴方向的宽度大于第二狭缝槽在q轴方向上的宽度。

18、进一步地，第一狭缝槽和第二狭缝槽沿q轴方向的宽度不同，第一狭缝槽与第二狭缝槽沿着q轴方向对应放置；或，第一狭缝槽与第二狭缝槽沿着q轴方向错位放置；或，第一狭缝槽的层数与第二狭缝槽的层数不同。

19、进一步地，第一狭缝槽在靠近第一磁钢槽一端具有朝第二狭缝槽延伸的第一切线，第二狭缝槽在靠近第一磁钢槽一端具有朝第一狭缝槽延伸的第二切线，第一切线和第二切线之间的夹角为θ，θ＝90°～180°。

20、进一步地，第一狭缝槽由轴孔侧向转子外圆侧延伸，在延伸方向上，第一狭缝槽沿q轴方向的宽度w1呈变化状态，第一狭缝槽靠近转子外圆侧的宽度为第一狭缝槽的最小宽度。

21、进一步地，第一狭缝槽之间的导磁通道沿q轴方向的宽度为m1，不同层的导磁通道的m1不同，不同层的第一狭缝槽沿q轴方向的宽度不同。

22、进一步地，第一狭缝槽与转子外圆之间形成第一隔磁桥，第一隔磁桥的宽度为d1，d1＝0.2mm～0.6mm。

23、进一步地，第一狭缝槽与磁钢槽之间、第二狭缝槽与磁钢槽之间形成第二隔磁桥，第二隔磁桥的宽度为d2，d1＝0.8mm～1.2mm。

24、进一步地，转子铁芯设置有轴孔，在垂直于转子铁芯的中心轴线的截面内，轴孔由多段曲线形成或由曲线和直线的组合形成，轴孔的中心与外缘之间的距离大于或等于半径r。

25、根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括定子结构和转子结构，该转子结构为上述的转子结构，定子结构和转子结构之间形成气隙。

26、应用本发明的技术方案，转子结构包括转子铁芯，转子铁芯由转子冲片叠压而成，转子铁芯上开设有磁钢槽和狭缝槽，在一个磁极下，转子铁芯具有q轴和d轴，磁钢槽包括第一磁钢槽和第二磁钢槽，第一磁钢槽和第二磁钢槽位于q轴两侧，并且关于q轴对称，第一磁钢槽内设置有第一永磁体，第二磁钢槽内设置有第二永磁体，狭缝槽包括第一狭缝槽和第二狭缝槽，第一狭缝槽设置在第一磁钢槽和第二磁钢槽靠近转子外圆的一侧，第二狭缝槽设置在第一磁钢槽和第二磁钢槽之间，第一磁钢槽与第一狭缝槽的延长线和/或第二狭缝槽的延长线相交，第二磁钢槽与第一狭缝槽的延长线和/或第二狭缝槽的延长线相交。该转子结构的第一狭缝槽设置在第一磁钢槽和第二磁钢槽靠近转子外圆的一侧，第二狭缝槽设置在第一磁钢槽和第二磁钢槽之间，第一磁钢槽与第一狭缝槽的延长线和/或第二狭缝槽的延长线相交，第二磁钢槽与第一狭缝槽的延长线和/或第二狭缝槽的延长线相交，可以利用磁钢槽与狭缝槽相交的结构，使得狭缝槽和磁钢槽形成磁障，在转子铁芯上形成磁路，增大转子的凸极比，减少漏磁通，提高电机的磁阻转矩含量，提升电机高速运行下的弱磁能力，增大电机转矩密度。

技术特征：

1.一种转子结构，其特征在于，包括转子铁芯(1)，所述转子铁芯(1)由转子冲片(2)叠压而成，所述转子铁芯(1)上开设有磁钢槽(3)和狭缝槽(4)，在一个磁极下，所述转子铁芯(1)具有q轴和d轴，所述磁钢槽(3)包括第一磁钢槽(31)和第二磁钢槽(32)，所述第一磁钢槽(31)和所述第二磁钢槽(32)位于q轴两侧，并且关于q轴对称，所述第一磁钢槽(31)内设置有第一永磁体(71)，所述第二磁钢槽(32)内设置有第二永磁体(72)，所述狭缝槽(4)包括第一狭缝槽(41)和第二狭缝槽(42)，所述第一狭缝槽(41)设置在所述第一磁钢槽(31)和所述第二磁钢槽(32)靠近转子外圆的一侧，所述第二狭缝槽(42)设置在所述第一磁钢槽(31)和所述第二磁钢槽(32)之间，所述第一磁钢槽(31)与所述第一狭缝槽(41)的延长线和/或所述第二狭缝槽(42)的延长线相交，所述第二磁钢槽(32)与所述第一狭缝槽(41)的延长线和/或所述第二狭缝槽(42)的延长线相交。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述一个磁极的永磁体的d轴与该磁极的d轴对齐，所述一个磁极的永磁体的q轴与该磁极的q轴对齐。

3.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述转子铁芯(1)设置有轴孔(5)，沿着远离q轴的方向，所述第一磁钢槽(31)由转子外圆向所述轴孔(5)所在侧延伸，延伸方向与d轴方向垂直。

4.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一磁钢槽(31)靠近q轴的内侧边切线与q轴之间的夹角为锐角。

5.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，所述夹角的最大值为β，60°≤β＜90°。

6.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一磁钢槽(31)的延伸方向与自身d轴垂直，所述第一磁钢槽(31)的侧边为直线、曲线、或者直线和曲线的组合。

7.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一磁钢槽(31)靠近q轴的侧边和靠近d轴的侧边之间的夹角为α，0＜α≤80°。

8.根据权利要求7所述的转子结构，其特征在于，0＜α≤76°。

9.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一永磁体(71)为直线和曲线组合形成的多边形，所述第一永磁体(71)包括与所述第一磁钢槽(31)贴合的配合段和与所述第一磁钢槽(31)间隙配合的非配合段。

10.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一永磁体(71)关于其自身d轴对称。

11.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一永磁体(71)包括多个分块，多个分块沿垂直于自身d轴的方向排列，相邻的分块之间保持平行。

12.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一永磁体(71)与所述第二永磁体(72)的数量相等，尺寸相等，且关于q轴对称。

13.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第二狭缝槽(42)沿q轴方向的宽度w2在远离q轴的方向递减。

14.根据权利要求13所述的转子结构，其特征在于，所述转子铁芯(1)设置有轴孔(5)，所述第二狭缝槽(42)关于q轴对称，并且沿着由转子外圆向所述轴孔(5)的方向依次排布，所述第二狭缝槽(42)的层数n大于或等于1。

15.根据权利要求14所述的转子结构，其特征在于，所述第二狭缝槽(42)的宽度w2与所述转子铁芯(1)的外圆半径r、轴孔(5)半径r之间的关系满足0.4≤(∑w2i)/(r-r)≤0.6，其中i＝1，2，……，n。

16.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第二狭缝槽(42)之间的导磁通道沿q轴方向的宽度m2沿着靠近转子外圆的方向逐渐变化，所述导磁通道沿q轴方向的宽度大于所述第二狭缝槽(42)在q轴方向上的宽度。

17.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一狭缝槽(41)和所述第二狭缝槽(42)沿q轴方向的宽度不同，所述第一狭缝槽(41)与所述第二狭缝槽(42)沿着q轴方向对应放置；或，所述第一狭缝槽(41)与所述第二狭缝槽(42)沿着q轴方向错位放置；或，所述第一狭缝槽(41)的层数与所述第二狭缝槽(42)的层数不同。

18.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一狭缝槽(41)在靠近所述第一磁钢槽(31)一端具有朝所述第二狭缝槽(42)延伸的第一切线，所述第二狭缝槽(42)在靠近所述第一磁钢槽(31)一端具有朝所述第一狭缝槽(41)延伸的第二切线，所述第一切线和所述第二切线之间的夹角为θ，θ＝90°～180°。

19.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一狭缝槽(41)由轴孔(5)侧向转子外圆侧延伸，在延伸方向上，所述第一狭缝槽(41)沿q轴方向的宽度w1呈变化状态，所述第一狭缝槽(41)靠近转子外圆侧的宽度为所述第一狭缝槽(41)的最小宽度。

20.根据权利要求19所述的转子结构，其特征在于，所述第一狭缝槽(41)之间的导磁通道沿q轴方向的宽度为m1，不同层的导磁通道的m1不同，不同层的所述第一狭缝槽(41)沿q轴方向的宽度不同。

21.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一狭缝槽(41)与所述转子外圆之间形成第一隔磁桥(61)，所述第一隔磁桥(61)的宽度为d1，d1＝0.2mm～0.6mm。

22.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述第一狭缝槽(41)与所述磁钢槽(3)之间、所述第二狭缝槽(42)与所述磁钢槽(3)之间形成第二隔磁桥(62)，所述第二隔磁桥(62)的宽度为d2，d1＝0.8mm～1.2mm。

23.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述转子铁芯(1)设置有轴孔(5)，在垂直于所述转子铁芯(1)的中心轴线的截面内，所述轴孔(5)由多段曲线形成或由曲线和直线的组合形成，所述轴孔(5)的中心与外缘之间的距离大于或等于半径r。

24.一种电机，包括定子结构和转子结构，所述转子结构为权利要求1至23中任一项所述的转子结构，所述定子结构和所述转子结构之间形成气隙。

技术总结
本发明提供了一种转子结构和电机。该转子结构包括转子铁芯，转子铁芯上开设有磁钢槽和狭缝槽，在一个磁极下，磁钢槽包括第一磁钢槽和第二磁钢槽，第一磁钢槽和第二磁钢槽位于q轴两侧，并且关于q轴对称，第一磁钢槽内设置有第一永磁体，第二磁钢槽内设置有第二永磁体，狭缝槽包括第一狭缝槽和第二狭缝槽，第一狭缝槽设置在第一磁钢槽和第二磁钢槽靠近转子外圆的一侧，第二狭缝槽设置在第一磁钢槽和第二磁钢槽之间，第一磁钢槽与第一狭缝槽的延长线和/或第二狭缝槽的延长线相交，第二磁钢槽与第一狭缝槽的延长线和/或第二狭缝槽的延长线相交。根据本发明的转子结构，能够提高电机的转矩密度，增大电机调速范围，提高电机的弱磁能力。

技术研发人员：韩雪秋,李霞,史进飞,肖勇,李莹,张站立
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12