切向电机转子结构和电机的制作方法

本发明涉及电机，具体而言，涉及一种切向电机转子结构和电机。

背景技术：

1、随着电机能效标准的提升，对电机的能效等级提出了更高的要求，对于永磁电机，需进一步提升电机的高效化和高转矩密度化程度。

2、现有的永磁电机，磁钢采用切向充磁方式时，会存在比较严重的漏磁现象，降低了电机气隙磁密，降低了输出转矩质量。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种切向电机转子结构和电机，能够抑制切向电机的漏磁和转矩脉动，在不降低转矩输出能力的前提下，提升电机的输出转矩质量。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种切向电机转子结构，包括转子铁芯和永磁体，转子铁芯上设置有磁钢槽和辅助槽，永磁体设置在磁钢槽内，辅助槽沿周向间隔设置于相邻的磁钢槽之间，且位于转子铁芯的转子外缘，相邻的两个磁钢槽之间的辅助槽关于d轴对称，辅助槽朝向转子铁芯的外圆的一侧开口，且开口的最大极弧系数为b，相邻两个永磁体的靠近d轴的侧壁之间的极弧系数为c，0.01≤b/c≤0.03。

3、进一步地，b/c＝0.02。

4、进一步地，开口的宽度沿着转子铁芯的径向向外的方向不等；和/或，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面内，开口关于转子铁芯的径线对称。

5、进一步地，开口的宽度沿着转子铁芯的径向向外的方向递减。

6、进一步地，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面内，开口的深度为h1，其中h1为沿转子铁芯的径向方向，辅助槽与转子铁芯的外圆之间的最小距离，转子铁芯的外径为d，0.006≤h1/d≤0.02。

7、进一步地，0.01≤h1/d≤0.015。

8、进一步地，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面内，辅助槽的开口在转子铁芯的外圆处向切向电机转子结构的轴孔延伸的切边为直线、曲线或直线和曲线的组合，切边在转子铁芯的外圆处的切线与转子铁芯在转子铁芯的外圆处的切线之间的夹角为e，90°≤e≤180°。

9、进一步地，100°≤e≤130°。

10、进一步地，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面内，相邻两个辅助槽的中心所在的径线之间的夹角的极弧系数为a，0.07≤a/c≤0.16。

11、进一步地，0.09≤a/c≤0.16。

12、进一步地，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面内，辅助槽的形状为关于经过辅助槽的中心的径线对称的正多边形、圆形或椭圆形。

13、进一步地，辅助槽的中心位于第一圆周上，多个辅助槽沿第一圆周的周向间隔排布，第一圆周的直径为d1，转子铁芯的外径为d，0.8≤d1/d≤0.95。

14、进一步地，0.85≤d1/d≤0.92。

15、进一步地，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面内，沿转子铁芯的周向方向，辅助槽的最大宽度为d1，(z1*d1)/(π*d)≤0.6，其中z1为转子铁芯在圆周方向上的辅助槽的数量，d为转子铁芯的外径。

16、进一步地，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面内，开口的深度为h1，辅助槽沿转子铁芯的径向方向的深度为h3，0.1≤h1/h3≤0.2。

17、进一步地，转子铁芯包括多个铁芯分块，切向电机转子结构还包括轴套，轴套具有轴孔，铁芯分块沿轴套的周向间隔排布，并与轴套之间固定连接。

18、进一步地，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面内，转子铁芯的横截面面积为s1，轴套距离轴孔的中心最远的点所在的圆与轴孔的内壁之间的区域形成第一区域，转子铁芯的横截面与第一区域之间的重合面积为s2，s2≤s1*20％。

19、进一步地，轴套与转子铁芯接触的边与转子铁芯的外圆之间的距离最大值为l1，磁钢槽沿转子铁芯的径向方向的高度为l3，0.8≤l1/l3≤1.1。

20、进一步地，轴套的最大外径为d2，轴套的最小外径为d3，1.02≤d2/d3≤1.2。

21、进一步地，轴套与转子铁芯接触的边的长度为l4，磁钢槽的周向宽度为l2，0.1≤l4/l2≤3.1。

22、进一步地，磁钢槽的部分位于转子铁芯上，部分位于轴套上，位于转子铁芯上的部分磁钢槽和位于轴套上的部分磁钢槽位于同一径向上，并共同形成一个完整的磁钢槽。

23、进一步地，轴套的最大外径d2为直径的圆在转子铁芯的轴向方向上的投影与永磁体在转子铁芯的轴向方向上的投影的重合面积为s3，永磁体在转子铁芯的轴向方向上的总投影面积为s4，s3/s4≤30％。

24、进一步地，永磁体靠近转子铁芯的外圆的边和切向电机转子结构的轴孔之间的距离大于辅助槽的中心所在的圆的半径；和/或，辅助槽内填充有导电不导磁材料。

25、进一步地，永磁体沿转子铁芯的径向方向的高度为h，周向方向的宽度为l2，其中2.0≤h/l2≤2.5。

26、根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括切向电机转子结构，该切向电机转子结构为上述的切向电机转子结构。

27、应用本发明的技术方案，切向电机转子结构包括转子铁芯和永磁体，转子铁芯上设置有磁钢槽和辅助槽，永磁体设置在磁钢槽内，辅助槽沿周向间隔设置于相邻的磁钢槽之间，且位于转子铁芯的转子外缘，相邻的两个磁钢槽之间的辅助槽关于d轴对称，辅助槽朝向转子铁芯的外圆的一侧开口，且开口的最大极弧系数为b，相邻两个永磁体的靠近d轴的侧壁之间的极弧系数为c，0.01≤b/c≤0.03。限制辅助槽在转子外缘均匀排列且每两个磁钢槽之间的辅助槽关于d轴对称，保证转子磁场的对称性不受开槽的影响；限制辅助槽的槽口最大极弧系数为b，可以使得辅助槽不会过大，防止降低转子的机械强度；限制辅助槽口的最大极弧系数与相邻两个永磁体之间铁芯的夹角极弧系数c的比值b/c的范围，可以有效的降低齿槽转矩，减小转矩脉动，通过在转子铁芯外缘开槽实现降低电机的气隙磁密谐波含量，提高永磁同步电机的反电动势的正弦度，改善永磁电机在变频器驱动下出现的谐波损耗问题，降低电机的损耗，提升电机的效率，通过辅助槽和磁钢槽的设计，抑制了切向电机的漏磁和转矩脉动，在不降低转矩输出能力的前提下，提升了电机的输出转矩质量。

技术特征：

1.一种切向电机转子结构，其特征在于，包括转子铁芯(1)和永磁体(2)，所述转子铁芯(1)上设置有磁钢槽(5)和辅助槽(4)，所述永磁体(2)设置在所述磁钢槽(5)内，所述辅助槽(4)沿周向间隔设置于相邻的所述磁钢槽(5)之间，且位于所述转子铁芯(1)的转子外缘，相邻的两个所述磁钢槽(5)之间的所述辅助槽(4)关于d轴对称，所述辅助槽(4)朝向所述转子铁芯(1)的外圆的一侧开口，且开口的最大极弧系数为b，相邻两个所述永磁体(2)的靠近d轴的侧壁之间的极弧系数为c，0.01≤b/c≤0.03。

2.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，b/c＝0.02。

3.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述开口的宽度沿着所述转子铁芯(1)的径向向外的方向不等；和/或，在垂直于所述转子铁芯(1)的中心轴线的横截面内，所述开口关于所述转子铁芯(1)的径线对称。

4.根据权利要求3所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述开口的宽度沿着所述转子铁芯(1)的径向向外的方向递减。

5.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，在垂直于所述转子铁芯(1)的中心轴线的横截面内，所述开口的深度为h1，其中h1为沿所述转子铁芯(1)的径向方向，所述辅助槽(4)与所述转子铁芯(1)的外圆之间的最小距离，所述转子铁芯(1)的外径为d，0.006≤h1/d≤0.02。

6.根据权利要求5所述的切向电机转子结构，其特征在于，0.01≤h1/d≤0.015。

7.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，在垂直于所述转子铁芯(1)的中心轴线的横截面内，所述辅助槽(4)的开口在所述转子铁芯(1)的外圆处向所述切向电机转子结构的轴孔(7)延伸的切边为直线、曲线或直线和曲线的组合，所述切边在所述转子铁芯(1)的外圆处的切线与所述转子铁芯(1)在所述转子铁芯(1)的外圆处的切线之间的夹角为e，90°≤e≤180°。

8.根据权利要求7所述的切向电机转子结构，其特征在于，100°≤e≤130°。

9.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，在垂直于所述转子铁芯(1)的中心轴线的横截面内，相邻两个所述辅助槽(4)的中心所在的径线之间的夹角的极弧系数为a，0.07≤a/c≤0.16。

10.根据权利要求9所述的切向电机转子结构，其特征在于，0.09≤a/c≤0.16。

11.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，在垂直于所述转子铁芯(1)的中心轴线的横截面内，所述辅助槽(4)的形状为关于经过辅助槽(4)的中心的径线对称的正多边形、圆形或椭圆形。

12.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述辅助槽(4)的中心位于第一圆周上，多个所述辅助槽(4)沿所述第一圆周的周向间隔排布，所述第一圆周的直径为d1，所述转子铁芯(1)的外径为d，0.8≤d1/d≤0.95。

13.根据权利要求12所述的切向电机转子结构，其特征在于，0.85≤d1/d≤0.92。

14.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，在垂直于所述转子铁芯(1)的中心轴线的横截面内，沿所述转子铁芯(1)的周向方向，所述辅助槽(4)的最大宽度为d1，(z1*d1)/(π*d)≤0.6，其中z1为所述转子铁芯(1)在圆周方向上的所述辅助槽(4)的数量，d为所述转子铁芯(1)的外径。

15.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，在垂直于所述转子铁芯(1)的中心轴线的横截面内，所述开口的深度为h1，所述辅助槽(4)沿所述转子铁芯(1)的径向方向的深度为h3，0.1≤h1/h3≤0.2。

16.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述转子铁芯(1)包括多个铁芯分块，所述切向电机转子结构还包括轴套(6)，所述轴套(6)具有轴孔(7)，所述铁芯分块沿所述轴套(6)的周向间隔排布，并与所述轴套(6)之间固定连接。

17.根据权利要求16所述的切向电机转子结构，其特征在于，在垂直于所述转子铁芯(1)的中心轴线的横截面内，所述转子铁芯(1)的横截面面积为s1，所述轴套(6)距离所述轴孔(7)的中心最远的点所在的圆与所述轴孔(7)的内壁之间的区域形成第一区域，所述转子铁芯(1)的横截面与所述第一区域之间的重合面积为s2，s2≤s1*20％。

18.根据权利要求16所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述轴套(6)与所述转子铁芯(1)接触的边与所述转子铁芯(1)的外圆之间的距离最大值为l1，所述磁钢槽(5)沿所述转子铁芯(1)的径向方向的高度为l3，0.8≤l1/l3≤1.1。

19.根据权利要求16所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述轴套(6)的最大外径为d2，所述轴套(6)的最小外径为d3，1.02≤d2/d3≤1.2。

20.根据权利要求16所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述轴套(6)与所述转子铁芯(1)接触的边的长度为l4，所述磁钢槽(5)的周向宽度为l2，0.1≤l4/l2≤3.1。

21.根据权利要求16所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述磁钢槽(5)的部分位于所述转子铁芯(1)上，部分位于所述轴套(6)上，位于转子铁芯(1)上的部分磁钢槽(5)和位于所述轴套(6)上的部分磁钢槽(5)位于同一径向上，并共同形成一个完整的磁钢槽(5)。

22.根据权利要求21所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述轴套(6)的最大外径d2为直径的圆在所述转子铁芯(1)的轴向方向上的投影与所述永磁体(2)在所述转子铁芯(1)的轴向方向上的投影的重合面积为s3，所述永磁体(2)在所述转子铁芯(1)的轴向方向上的总投影面积为s4，s3/s4≤30％。

23.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述永磁体(2)靠近所述转子铁芯(1)的外圆的边和所述切向电机转子结构的轴孔(7)之间的距离大于所述辅助槽(4)的中心所在的圆的半径；和/或，所述辅助槽(4)内填充有导电不导磁材料。

24.根据权利要求1所述的切向电机转子结构，其特征在于，所述永磁体(2)沿所述转子铁芯(1)的径向方向的高度为h，周向方向的宽度为l2，其中2.0≤h/l2≤2.5。

25.一种电机，包括切向电机转子结构，其特征在于，所述切向电机转子结构为权利要求1至24中任一项所述的切向电机转子结构。

技术总结
本发明提供了一种切向电机转子结构和电机。该切向电机转子结构包括转子铁芯(1)和永磁体(2)，转子铁芯(1)上设置有磁钢槽(5)和辅助槽(4)，永磁体(2)设置在磁钢槽(5)内，辅助槽(4)沿周向间隔设置于相邻的磁钢槽(5)之间，且位于转子铁芯(1)的转子外缘，相邻的两个磁钢槽(5)之间的辅助槽(4)关于d轴对称，辅助槽(4)朝向转子铁芯(1)的外圆的一侧开口，且开口的最大极弧系数为b，相邻两个永磁体(2)的靠近d轴的侧壁之间的极弧系数为c，0.01≤b/c≤0.03。根据本发明的切向电机转子结构，能够抑制切向电机的漏磁和转矩脉动，在不降低转矩输出能力的前提下，提升电机的输出转矩质量。

技术研发人员：韩雪秋,李霞,史进飞,陈彬,肖勇,李莹
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：2024/1/16