CN204244048U - 电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电机。电机包括电机转子，电机转子包括：转子铁芯，转子铁芯上设置有磁钢槽结构，磁钢槽结构内设置有永磁体，磁钢槽结构为圆弧形；辅助槽，辅助槽位于磁钢槽结构与转子铁芯外沿之间，且辅助槽与磁钢槽结构一一对应地设置，辅助槽为圆弧形，辅助槽的延伸方向与磁钢槽结构的延伸方向相同，且辅助槽与磁钢槽结构同向凸起。该电机能够有效降低噪音。

Description

电机

技术领域

本实用新型涉及电动机设备领域，具体而言，涉及一种电机。

背景技术

如图1和2所示，电机转子包括转子铁芯10’，空载时电机磁场如图1所示，负载时，电机磁场如图2所示。现有技术中永磁同步磁阻电机具有高效率低成本的优势，在实际运用过程中，通常转子中有磁钢槽，并将永磁体嵌入磁钢槽中，从而充分利用磁阻转矩。电机的输出转矩由永磁转矩和磁阻转矩合成，由于电机本身结构特点，DQ轴电感差异波动较大，导致其中的磁阻转矩波动较大，使电机产生较大的振动。通过变换转子中磁钢尺寸和位置，在很多情况下并不能有效减小转矩脉动或降低电机性能。

若在转子铁芯上开槽，虽然能够一定程度上降低噪音，但会占据d轴磁路空间，使得磁链总值会略有下降，因此电机性能会略有下降；且当电机弱磁分量不为0时，每块磁钢的前极(旋转方向前部)和后极(旋转方向后部)所对应的电枢磁场的中间位置已经发生变化，这种形式将无法解决问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电机，以解决现有技术中的电机的转矩脉动大致使噪音大的问题。

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，包括电机转子，电机转子包括：转子铁芯，转子铁芯上设置有磁钢槽结构，磁钢槽结构内设置有永磁体，磁钢槽结构为圆弧形；辅助槽，辅助槽位于磁钢槽结构与转子铁芯外沿之间，且辅助槽与磁钢槽结构一一对应地设置，辅助槽为圆弧形，辅助槽的延伸方向与磁钢槽结构的延伸方向相同，且辅助槽与磁钢槽结构同向凸起。

进一步地，辅助槽为双层，且沿转子铁芯的径向间隔设置，两层辅助槽之间形成铁芯通道。

进一步地，转子铁芯的外沿具有弧形凹面，弧形凹面与辅助槽一一对应地设置，且弧形凹面与辅助槽同心，弧形凹面与辅助槽之间形成铁芯通道。

进一步地，辅助槽的铁芯通道的两端呈角度a，角度a根据公式1确定，

a＝(1.5～1.8)×360/Z   公式1

其中，Z为定子齿数。

进一步地，辅助槽设置在角度区域δmax内，角度区域δmax根据公式2确定，

δmax＝θ+a   公式2

其中，θ为弱磁角，θ根据电机的d轴与电机q轴的电感差确定，δmax的一条边为相邻两磁极的中心线。

进一步地，辅助槽的靠近转子铁芯外沿的一层为上层槽，辅助槽的远离转子铁芯外沿的一层为下层槽，上层槽与转子铁芯外沿之间的最小距离W1为0.3mm至0.4mm，下层槽与转子铁芯外沿之间的最小距离W2为0.4mm至0.6mm。

进一步地，电机还包括定子，定子包括：定子铁芯；定子齿，定子齿绕定子铁芯的周向均匀间隔设置，并沿定子铁芯的径向延伸。

进一步地，上层槽与下层槽之间形成铁芯通道，铁芯通道的厚度W3大于0.3倍的定子齿的宽度W4。

进一步地，磁钢槽结构包括至少一层磁钢槽，各磁钢槽内均设置有永磁体，永磁体的外沿与相应的磁钢槽的内沿之间具有间隙，间隙的取值范围为0.1mm至0.3mm。

进一步地，辅助槽为空气槽。

应用本实用新型的技术方案，电机包括电机转子，电机转子包括转子铁芯和辅助槽，转子铁芯上设置有磁钢槽结构，磁钢槽结构内设置有永磁体，磁钢槽结构为圆弧形；辅助槽位于磁钢槽结构与转子铁芯外沿之间，且辅助槽与磁钢槽结构一一对应地设置，辅助槽为圆弧形，辅助槽的延伸方向与磁钢槽结构的延伸方向相同，且辅助槽与磁钢槽结构同向凸起。通过在电机转子上设置辅助槽，辅助槽对应于磁钢槽结构设置，这样可以利用辅助槽形成铁芯通道，能够利用绕组弱磁分量中原经过铁芯短路的部分磁链在通过该辅助槽的过程中，产生转矩输出，利用该转矩输出进行中和，以改善转矩脉动，进而实现减小噪音的目的。其中，磁钢槽结构的后沿是指电机转子的转动方向上的后端。该辅助槽与相应的磁钢槽结构同向延伸，且同向凸起可以减少辅助槽占用的转子铁芯外沿与磁钢槽结构之间的空间。

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示出了现有技术中的电机的磁场示意图；

图2示出了现有技术中的电机的弱磁区的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的实施例的电机的剖视结构示意图；

图4示出了图3中的B处的放大图；

图5示出了根据本实用新型的另一实施例的单层辅助槽的电机的剖视结构示意图；以及

图6示出了现有技术与本实用新型的转矩输出对比图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子铁芯；11、磁钢槽结构；12、永磁体；20、辅助槽；21、上层槽；22、下层槽；31、定子齿。

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。

如图3至6所示，根据本实用新型的实施例，电机包括电机转子，电机转子包括转子铁芯10和辅助槽20，转子铁芯10上设置有磁钢槽结构11，磁钢槽结构11内设置有永磁体12，磁钢槽结构11为圆弧形；辅助槽20位于磁钢槽结构11与转子铁芯10外沿之间，且辅助槽20与磁钢槽结构11一一对应地设置，辅助槽20为圆弧形，辅助槽20的延伸方向与磁钢槽结构11的延伸方向相同，且辅助槽20与磁钢槽结构11同向凸起。通过在电机转子上设置辅助槽20，辅助槽20对应于磁钢槽结构11设置，这样可以利用辅助槽20形成铁芯通道，能够利用绕组弱磁分量中原经过铁芯短路的部分磁链在通过该辅助槽20的过程中，产生转矩输出，利用该转矩输出进行中和，以改善转矩脉动，进而实现减小噪音的目的。其中，磁钢槽结构11的后沿是指电机转子的转动方向上的后端。该辅助槽20与相应的磁钢槽结构11同向延伸，且同向凸起可以减少辅助槽20占用的转子铁芯10外沿与磁钢槽结构11之间的空间。

如图6所示，通过辅助槽20使输出转矩脉动减小，以降低噪音。

其中，辅助槽20可以为单层、双层或多层。

若辅助槽20为双层，且沿转子铁芯10的径向间隔设置，则两层辅助槽20之间形成铁芯通道。

如图5所示，若辅助槽20为单层，则相应地转子铁芯10的外沿对应处具有与辅助槽20同向的凹陷，以形成铁芯通道，该凹陷形成弧形凹面，该弧形凹面与辅助槽20同心。

该辅助槽20的铁芯通道的两端呈角度a，角度a是指铁芯通道的宽度方向的中心弧的两端对应的转子铁芯的外沿的法线之间的夹角，角度a根据公式1确定，

a＝(1.5～1.8)×360/Z   公式1

其中，Z为定子齿数。也即，角度a为1.5至1.8倍的360/Z。

该辅助槽20设置在角度区域δmax内，角度区域δmax根据公式2确定，

δmax＝θ+a   公式2

其中，θ为弱磁角，θ根据电机的d轴与电机q轴的电感差确定，d轴和q轴电感差值由电机结构确定，在电机结构确定的情况下，d轴与q轴的电感差已定，d轴和q轴的电感差值是磁路从交轴产生的磁链和同直轴产生的磁链差值，直轴指极中心线，交轴指极间中心线；角度区域δmax的其中一条边为相邻两磁极的中心线，且该边沿电机转子转动方向旋转θ+a角度后形成该角度区域δmax的另一条边。

当电机未通入电流情况下，空载磁场分布如图1所示；电机磁场沿磁极中心线对称分布；由于该电机为内嵌永磁体式，其d轴同q轴的电感不同，运行时，存在弱磁角θ，即：三相电流的合成磁势图2中F的幅值所在位置超前于电机转子的q轴一个角度，该角度称为弱磁角θ；图2中可以发现，绕组产生的合成磁势同原空载磁场相互作用，同空载磁场进行矢量合成，即转子磁极旋转方向的后极处形成一片弱磁区域；弱磁角θ根据电机d轴和q轴电感差值而定。该种设置方式对弱磁分量不为0的情况的降噪效果好。

在本实施例中，电机还包括定子，定子包括定子铁芯和定子齿31。定子齿31绕定子铁芯的周向均匀间隔设置，并沿定子铁芯的径向延伸。

辅助槽20的靠近转子铁芯10外沿的一层为上层槽21，辅助槽20的远离转子铁芯10外沿的一层为下层槽22，上层槽21与转子铁芯10外沿之间的最小距离W1为0.3mm至0.4mm，下层槽22与转子铁芯10外沿之间的最小距离W2为0.4mm至0.6mm。辅助槽20同转子铁芯10的外沿表面存在两个最薄处，这两个最薄处称为肋，其厚度应在满足机械强度条件下，尽量薄。

上层槽21与下层槽22之间形成铁芯通道，铁芯通道的厚度W3大于0.3倍的定子齿31的宽度W4，以避免铁芯通道过度饱和导致该部分转矩无法有效利用。

优选地，磁钢槽结构11包括多层磁钢槽，各磁钢槽内均设置有永磁体12，永磁体12的外沿与相应的磁钢槽的内沿之间具有间隙，间隙的取值范围为0.1mm至0.3mm。

在本实施例中，磁钢槽结构11包括的多层磁钢槽沿转子铁芯10径向间隔设置。磁钢槽结构11包括的磁钢槽的层数可以根据需求具体选定。

在本实施例中，辅助槽20为空气槽。

该电机为永磁同步电机。具体地该电机为单向旋转电机，例如压缩机电机。电机包含电机定子以及置于电机定子内部的转子。电机定子包括由定子齿31、定子轭部以及嵌在定子槽中的绕组。电机转子由弧形永磁体、用于安装弧形永磁体的磁钢槽结构11、辅助槽20和转子轴孔组成。

磁钢槽结构11沿径向为两层或多层结构；永磁体12一一对应地嵌入磁钢槽结构11的磁钢槽中，并保证各边0.1～0.3mm的间隙；沿径向一个方向上的两层或多层磁钢组成一极；周向相邻的两个磁钢形成一对磁极。

每极磁钢槽结构11靠近转子铁芯10的外沿的一层槽同转子外沿之间存在辅助槽20且辅助槽20的位置相对于其对应的磁极的中心线不是对称布置的；其布置于转子旋转方向的后沿处。在本实施例中，转子的旋转方向为逆时针。

辅助槽20为镂空结构，槽中为空气。

上层槽21和下层槽22之间形成一个铁芯通道，铁芯通道的厚度W3＞0.3×W4，以避免其过度饱和导致该部分转矩无法有效利用。

铁芯通道的两端角度a，a＝(1.5～1.8)×360/Z；其中Z代表定子总齿数；若Z＝36，a可取15°～18°；其中，a＝(1.5～1.8)×360/Z时，可以使得辅助槽20产生的磁阻转矩处于较高的水平；a<1.5×360/Z时，铁芯通道两端分别对应的两个齿的中心线距离大于铁芯通道两端的距离过多，不产生磁阻转矩；a>1.8×360/Z时，铁芯通道两端分别对应的两个齿的中心线距离大于铁芯通道两端的距离过少，磁阻转矩效应下降，效果削弱；

辅助槽20应当置于角度区域δmax内，其中角度区域δmax其中一条角度边定义为两相邻极的中心线；另一条边为辅助槽20最靠近其对应磁极的前沿的角度线；其中δmax＝θ+(1.5～1.8)*360/Z＝θ+a；其中，当δmax大于该值时，辅助槽20会占用永磁体产生的d轴磁链，降低永磁转矩，违背了设计辅助槽起到改善作用，不影响原整体磁路的本意；当δmax小于该值时，其辅助槽的所占区域小于合成磁势(图2中F)的幅值所在位置，辅助槽设计未能够发挥其有效作用。

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：在转子铁芯的每一极的磁钢槽与转子铁芯外沿表面之间，且位于转子旋转方向的后沿处增加单层、双层或或多层辅助槽，利用绕组弱磁分量中原经过铁芯短路的部分磁链在通过所述设计的辅助槽中过程中，产生转矩输出；并通过合理的位置设计，以达到“削峰平谷”的效果，以改善转矩脉动。

通过辅助槽的设计，利用辅助槽产生的磁阻转矩同原转矩进行合成，增加原转矩的波谷值，减少原转矩波形的峰值，降低其转矩脉动系数，由于辅助槽产生磁阻转矩的利用，通过合理的设计，可以增加其转矩输出，提升电机性能。

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。

Claims (10)

1.一种电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子包括：

转子铁芯(10)，所述转子铁芯(10)上设置有磁钢槽结构(11)，所述磁钢槽结构(11)内设置有永磁体(12)，所述磁钢槽结构(11)为圆弧形；

辅助槽(20)，所述辅助槽(20)位于所述磁钢槽结构(11)与所述转子铁芯(10)外沿之间，且所述辅助槽(20)与所述磁钢槽结构(11)一一对应地设置，所述辅助槽(20)为圆弧形，所述辅助槽(20)的延伸方向与所述磁钢槽结构(11)的延伸方向相同，且所述辅助槽(20)与所述磁钢槽结构(11)同向凸起。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述辅助槽(20)为双层，且沿所述转子铁芯(10)的径向间隔设置，两层所述辅助槽(20)之间形成铁芯通道。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯(10)的外沿具有弧形凹面，所述弧形凹面与所述辅助槽(20)一一对应地设置，且所述弧形凹面与所述辅助槽(20)同心，所述弧形凹面与所述辅助槽(20)之间形成铁芯通道。

4.根据权利要求2或3所述的电机，其特征在于，所述辅助槽(20)的铁芯通道的两端呈角度a，所述角度a根据公式1确定，

a＝(1.5～1.8)×360/Z   公式1

其中，Z为定子齿数。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述辅助槽(20)设置在角度区域δmax内，角度区域δmax根据公式2确定，

δmax＝θ+a   公式2

其中，θ为弱磁角，θ根据电机的d轴与电机q轴的电感差确定，δmax的一条边为相邻两磁极的中心线。

6.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述辅助槽(20)的靠近所述转子铁芯(10)外沿的一层为上层槽(21)，所述辅助槽(20)的远离所述转子铁芯(10)外沿的一层为下层槽(22)，所述上层槽(21)与所述转子铁芯(10)外沿之间的最小距离W1为0.3mm至0.4mm，所述下层槽(22)与所述转子铁芯(10)外沿之间的最小距离W2为0.4mm至0.6mm。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述电机还包括定子，所述定子包括：

定子铁芯；

定子齿(31)，所述定子齿(31)绕所述定子铁芯的周向均匀间隔设置，并沿所述定子铁芯的径向延伸。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述上层槽(21)与所述下层槽(22)之间形成铁芯通道，所述铁芯通道的厚度W3大于0.3倍的定子齿(31)的宽度W4。

9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁钢槽结构(11)包括至少一层磁钢槽，各磁钢槽内均设置有所述永磁体(12)，所述永磁体(12)的外沿与相应的所述磁钢槽的内沿之间具有间隙，所述间隙的取值范围为0.1mm至0.3mm。

10.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述辅助槽(20)为空气槽。