永磁同步電機及其轉子組件的製作方法
2023-06-24 09:55:41
永磁同步電機及其轉子組件的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種永磁同步電機及其轉子組件，所述轉子組件包括：轉子鐵芯以及多個轉子磁鐵件，轉子鐵芯上形成有多組轉子槽，多組轉子槽在轉子鐵芯的周向上間隔開分布，每組轉子槽包括至少一個轉子槽，其中每組轉子槽中距離轉子鐵芯的外周壁最近的轉子槽與轉子鐵芯的外周壁之間設有至少兩個縫隙孔，至少兩個縫隙孔關於轉子鐵芯的徑向對稱；多個轉子磁鐵件分別設在多組轉子槽內。根據本實用新型的永磁同步電機的轉子組件，通過設置至少兩個縫隙孔，轉子組件的結構簡單。當轉子組件應用於永磁同步電機上時，可以明顯改善永磁同步電機的齒槽轉矩，削弱永磁同步電機中氣隙磁密及反電動勢中的諧波含量，降低永磁同步電機的振動及噪音。
【專利說明】永磁同步電機及其轉子組件
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及製冷設備領域，尤其是涉及一種永磁同步電機及其轉子組件。
【背景技術】
[0002]相關技術中指出，在高導磁性材料製成的電動機中，因定子與轉子的幾何學位置關係產生的齒槽效應轉矩較大，振動較大。另外，定子繞組中感應的電壓，形成含有很多高次諧波的失真波形，導致噪聲增大外，還因鐵損增大而導致效率降低。而且，在對定子供給三相正弦交流進行驅動時，由於作為轉矩起有效作用的僅是基波分量，高頻分量形成轉矩波動，由於該轉矩波動而使振動及噪聲增大。
實用新型內容
[0003]本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在於提出一種用於永磁同步電機的轉子組件，轉子組件的結構簡單。
[0004]本實用新型的另一個目的在於提出一種具有上述轉子組件的永磁同步電機。
[0005]根據本實用新型第一方面的永磁同步電機的轉子組件，包括:轉子鐵芯，所述轉子鐵芯上形成有多組轉子槽，所述多組轉子槽在所述轉子鐵芯的周向上間隔開分布，每組所述轉子槽包括至少一個轉子槽，其中每組所述轉子槽中距離所述轉子鐵芯的外周壁最近的所述轉子槽與所述轉子鐵芯的外周壁之間設有至少兩個縫隙孔，所述至少兩個縫隙孔關於所述轉子鐵芯的徑向對稱；以及多個轉子磁鐵件，所述多個轉子磁鐵件分別設在所述多組轉子槽內。
[0006]根據本實用新型的永磁同步電機的轉子組件，通過設置至少兩個縫隙孔，轉子組件的結構簡單。當轉子組件應用於永磁同步電機上時，可以明顯改善永磁同步電機的齒槽轉矩，削弱永磁同步電機中氣隙磁密及反電動勢中的諧波含量，降低永磁同步電機的振動及噪音。
[0007]具體地，每個所述轉子槽包括彼此連通的第一槽段和兩個第二槽段，所述兩個第二槽段分別連接在所述第一槽段的兩端，且每個所述第二槽段的自由端均朝向所述轉子鐵芯的外周壁的方向延伸。
[0008]可選地，每個所述第二槽段與對應的所述第一槽段之間的夾角為鈍角。
[0009]進一步地，所述縫隙孔為兩個，且每個所述縫隙孔的一端鄰近所述第二槽段與對應的第一槽段的連接處設置、且另一端朝向所述轉子鐵芯的外周壁的方向延伸。
[0010]優選地，每個所述縫隙孔與對應的所述轉子槽的所述第一槽段之間的夾角0:等於所述縫隙孔與對應的所述轉子槽的所述第二槽段之間的夾角9 2。
[0011]可選地，所述第一槽段和所述兩個第二槽段內分別設有一個所述轉子磁鐵件。
[0012]可選地，每個所述縫隙孔的寬度為0.5臟?1.5臟。
[0013]可選地，每個所述轉子槽關於所述轉子鐵芯的徑向對稱。
[0014]可選地，每組所述轉子槽包括在所述轉子鐵芯的徑向上間隔開分布的多個所述轉子槽。
[0015]根據本實用新型第二方面的永磁同步電機，包括:定子和根據本實用新型上述第一方面的永磁同步電機的轉子組件，其中所述轉子組件設在所述定子的內側。
[0016]本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1是根據本實用新型實施例的永磁同步電機的轉子組件的剖面圖；
[0019]圖2是採用本實用新型實施例的轉子組件的永磁同步電機與傳統的電機的齒槽轉矩隨電角度的變化曲線圖；
[0020]圖3是根據本實用新型實施例的永磁同步電機的剖面圖；
[0021]圖4是根據本實用新型另一個實施例的永磁同步電機的剖面圖。
[0022]附圖標記:
[0023]100:轉子組件；
[0024]1:轉子鐵芯；11:轉子槽；12:縫隙孔；
[0025]111:第一槽段；112:第二槽段；
[0026]2:轉子磁鐵件；
[0027]200:永磁同步電機；
[0028]201:定子；2011:定子鐵芯；2012:定子繞組；2013:定子槽。
【具體實施方式】
[0029]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0030]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「軸向」、「徑向」、「周向」
等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0031]此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
[0032]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0033]下面參考圖1-圖4描述根據本實用新型實施例的永磁同步電機200的轉子組件100。
[0034]如圖1所示，根據本實用新型第一方面實施例的永磁同步電機200的轉子組件100，包括轉子鐵芯1以及多個轉子磁鐵件2。
[0035]轉子鐵芯1可以由多個轉子衝片例如鋼片疊置形成。轉子鐵芯1上形成有多組轉子槽11，多組轉子槽11在轉子鐵芯1的周向上間隔開分布，也就是說，每相鄰的兩組轉子槽11之間在轉子鐵芯1的周向上相互間隔開一定距離。例如在圖1的示例中示出了四組轉子槽11，四組轉子槽11優選在轉子鐵芯1的周向上均勻分布，此時每相鄰的兩組轉子槽11之間的夾角為90。。可以理解，轉子槽11的組數可以根據實際要求具體設計，本實用新型對此不作特殊限定。
[0036]多個轉子磁鐵件2分別設在多組轉子槽11內，多個轉子磁鐵件2布置成在多個轉子磁鐵件2外周側有交替的~極和3極。可選地，每個轉子磁鐵件2可以採用稀土永磁材料例如稀土釹鐵硼製成。
[0037]具體而言，每組轉子槽11包括至少一個轉子槽11，換言之，每組轉子槽11可以只包括一個轉子槽11，也可以包括多個轉子槽11。當每組轉子槽11包括多個轉子槽11時，每組轉子槽11的多個轉子槽11可以在轉子鐵芯1的徑向上間隔開分布，如圖1所示，由此，充分利用了磁阻轉矩的特點，可以提升永磁同步電機200的輸出轉矩及效率。
[0038]每組轉子槽11中距離轉子鐵芯1的外周壁最近的轉子槽11與轉子鐵芯1的外周壁之間設有至少兩個縫隙孔12，此時至少兩個縫隙孔12位於所述轉子鐵芯1的鄰近其外周壁的一側。至少兩個縫隙孔12關於轉子鐵芯1的徑向對稱，也就是說，至少兩個縫隙孔12關於通過轉子鐵芯1的中心的直線對稱。可以理解的是，方向「外」指的是遠離轉子鐵芯1中心的方向，其相反方向被定義為「內」，即朝向轉子鐵芯1中心的方向。
[0039]這裡，需要說明的是，「縫隙孔12」指的是狹長的孔，即寬度與長度的尺寸相差較大的孔。可選地，每個縫隙孔12的寬度為0.5111111?1.5111111,以保證永磁同步電機200的效率。其中，每個縫隙孔12可以為貫穿轉子鐵芯1的通孔，例如，每個縫隙孔12沿轉子鐵芯1的軸向貫穿轉子鐵芯1。
[0040]當將轉子組件100應用在永磁同步電機200上時，如圖2所示，圖中的曲線￡1為採用本實用新型實施例的轉子組件的永磁同步電機200的齒槽轉矩隨電角度的變化曲線，曲線6為傳統的電機的齒槽轉矩隨電角度的變化曲線。從圖2中可以看出，採用根據本實用新型實施例的轉子組件100的永磁同步電機200相對於傳統的電機，齒槽轉矩得到了明顯的改善，齒槽轉矩幅值降低了 50%以上。
[0041]根據本實用新型實施例的永磁同步電機200的轉子組件100，通過設置至少兩個縫隙孔12，轉子組件100的結構簡單，當轉子組件100應用於永磁同步電機200上時，可以明顯改善永磁同步電機200的齒槽轉矩，削弱永磁同步電機200中氣隙磁密及反電動勢中的諧波含量，降低永磁同步電機200的振動及噪音。
[0042]根據本實用新型的一個具體實施例，每個轉子槽11包括彼此連通的第一槽段111和兩個第二槽段112，兩個第二槽段112分別連接在第一槽段111的兩端，且每個第二槽段112的自由端(例如，圖1中鄰近轉子鐵芯1的外周壁的一端)均朝向轉子鐵芯1的外周壁的方向延伸。由此，通過設置第二槽段112，可以防止多個轉子磁鐵件2彼此間的磁通短路。
[0043]如圖1所示，第一槽段111大體沿轉子鐵芯1的周向延伸，每個第二槽段112大體沿內外方向延伸，具體而言，每個第二槽段112的一端(例如，圖1中的內端，即鄰近轉子鐵芯1中心的一端)與第一槽段111的一端相連，每個第二槽段112的另一端(例如，圖1中的外端，即遠離轉子鐵芯1中心的一端)朝向轉子鐵芯1的外周壁的方向延伸且與轉子鐵芯1的外周壁彼此間隔開一定距離。
[0044]第一槽段111和兩個第二槽段112內分別設有一個轉子磁鐵件2，如圖1所示，每個轉子槽11內設有彼此間隔開的三個轉子磁鐵件2，轉子磁鐵件2的長度略小於對應的槽段的長度。其中，每個轉子磁鐵件2形成為矩形結構。每個轉子槽11優選關於轉子鐵芯1的徑向對稱，由此，可以進一步提聞永磁同步電機200的效率。
[0045]進一步地，參照圖1，每個第二槽段112與對應的第一槽段111之間的夾角為鈍角，也就是說，第二槽段112與對應的第一槽段111之間的夾角大於90。、且小於180。。但不限於此。
[0046]如圖1所示，縫隙孔12為兩個，且每個縫隙孔12的一端鄰近第二槽段112與對應的第一槽段111的連接處設置、且另一端朝向轉子鐵芯1的外周壁的方向延伸，此時兩個徑向對稱的縫隙孔12的形狀大體為「八」字型。優選地，每個縫隙孔12與對應的轉子槽11的第一槽段111之間的夾角9 ！等於縫隙孔12與對應的轉子槽11的第二槽段112之間的夾角0 2。由此，可以進一步改善永磁同步電機200的齒槽轉矩，降低永磁同步電機200的振動。
[0047]如圖3和圖4所示，根據本實用新型第二方面實施例的永磁同步電機200，包括:定子201和根據本實用新型上述第一方面實施例的永磁同步電機200的轉子組件100。其中，轉子組件100設在定子201的內側。
[0048]例如在圖3和圖4的示例中，定子201分別為六槽結構和二十四槽結構，具體而言，定子201包括定子鐵芯2011和定子繞組2012，定子鐵芯2011上形成有多個定子槽2013，圖3中的定子201具有六個定子槽2013，圖4中的定子201具有二十四個定子槽2013，定子繞組2012穿過多個定子槽2013纏繞在定子鐵芯2011上。定子201設在轉子組件100的外側。轉子組件100為根據本實用新型上述第一方面實施例的永磁同步電機200的轉子組件100，在此不再贅述。可以理解，定子201的具體結構可以根據實際要求具體設計，本發明對此不作特殊限定。
[0049]根據本實用新型實施例的永磁同步電機200，在增加磁阻轉矩的同時，也增大永磁同步電機200的電磁轉矩，提高永磁同步電機200的效率，可明顯改善永磁同步電機200的齒槽轉矩，削弱永磁同步電機200中氣隙磁密及反電動勢中的諧波含量，降低永磁同步電機200的振動及噪音。
[0050]根據本實用新型實施例的永磁同步電機200的其他構成以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，這裡不再詳細描述。
[0051]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0052]儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種永磁同步電機的轉子組件，其特徵在於，包括: 轉子鐵芯，所述轉子鐵芯上形成有多組轉子槽，所述多組轉子槽在所述轉子鐵芯的周向上間隔開分布，每組所述轉子槽包括至少一個轉子槽，其中每組所述轉子槽中距離所述轉子鐵芯的外周壁最近的所述轉子槽與所述轉子鐵芯的外周壁之間設有至少兩個縫隙孔，所述至少兩個縫隙孔關於所述轉子鐵芯的徑向對稱；以及 多個轉子磁鐵件，所述多個轉子磁鐵件分別設在所述多組轉子槽內。
2.根據權利要求1所述的永磁同步電機的轉子組件，其特徵在於，每個所述轉子槽包括彼此連通的第一槽段和兩個第二槽段，所述兩個第二槽段分別連接在所述第一槽段的兩端，且每個所述第二槽段的自由端均朝向所述轉子鐵芯的外周壁的方向延伸。
3.根據權利要求2所述的永磁同步電機的轉子組件，其特徵在於，每個所述第二槽段與對應的所述第一槽段之間的夾角為鈍角。
4.根據權利要求2所述的永磁同步電機的轉子組件，其特徵在於，所述縫隙孔為兩個，且每個所述縫隙孔的一端鄰近所述第二槽段與對應的第一槽段的連接處設置、且另一端朝向所述轉子鐵芯的外周壁的方向延伸。
5.根據權利要求4所述的永磁同步電機的轉子組件，其特徵在於，每個所述縫隙孔與對應的所述轉子槽的所述第一槽段之間的夾角Θ i等於所述縫隙孔與對應的所述轉子槽的所述第二槽段之間的夾角θ2。
6.根據權利要求2所述的永磁同步電機的轉子組件，其特徵在於，所述第一槽段和所述兩個第二槽段內分別設有一個所述轉子磁鐵件。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的永磁同步電機的轉子組件，其特徵在於，每個所述縫隙孔的寬度為0.5mm?1.5mm。
8.根據權利要求1所述的永磁同步電機的轉子組件，其特徵在於，每個所述轉子槽關於所述轉子鐵芯的徑向對稱。
9.根據權利要求1所述的永磁同步電機的轉子組件，其特徵在於，每組所述轉子槽包括在所述轉子鐵芯的徑向上間隔開分布的多個所述轉子槽。
10.一種永磁同步電機，其特徵在於，包括: 定子；和 根據權利要求1-9中任一項所述的永磁同步電機的轉子組件，其中所述轉子組件設在所述定子的內側。
【文檔編號】H02K21/14GK204145239SQ201420536392
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】胡健華, 陳正勝, 張尊睦 申請人:安徽美芝精密製造有限公司