CN112542910A - 电机转子和电机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电机转子和电机，该电机转子包括多个转子冲片和支撑筋，其中：每个转子冲片上设置有预设形状的磁障通孔；所述多个转子冲片叠加设置，所述多个转子冲片上的磁障通孔正对设置；所述支撑筋穿设在转子冲片间的磁障通孔中，且所述支撑筋的侧边分别与每个转子冲片固定连接，所述支撑筋不导磁。本发明实施例提供的电机转子和电机，能够在不设置隔磁桥的前提下提高转子的机械强度，从而解决了现有技术由于减薄隔磁桥使得转子机械强度降低的问题，达到了较好的效果。

Description

电机转子和电机

技术领域

本发明实施例涉及电磁设备技术领域，尤其涉及一种电机转子和电机。

背景技术

电机是根据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁装置，通常包括转子和定子。电机的作用主要是将机械能转换为电能，因此机械能转换为电能的效率反映了电机的工作效率高低。

电机种类主要包括永磁电机和磁阻电机。在永磁电机中，通常会设置隔磁桥，磁桥部位磁通达到饱和来起到限制漏磁的作用，提高电机的工作效率，因此从防止漏磁的角度来看隔磁桥宽度越小隔磁效果越好。但是当隔磁桥宽度太低时，电机转子高速旋转产生的离心力会对转子结构产生破坏。在磁阻电机中，可通过减薄隔磁桥来提高凸极比，进而提高电机性能，但减薄隔磁桥也会造成电机转子高速旋转时转子结构的破坏。

因此，现在亟需一种电机结构解决现有技术中提高电机性能的同时会造成减薄隔磁桥使得转子机械强度降低的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种电机转子和电机，以解决现有电机结构中为提供电机性能的同时会造成减薄隔磁桥使得转子机械强度降低的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种电机转子，包括多个转子冲片和支撑筋，其中：

每个转子冲片上设置有预设形状的磁障通孔；

所述多个转子冲片叠加设置，所述多个转子冲片上的磁障通孔正对设置；

所述支撑筋穿设在转子冲片间的磁障通孔中，且所述支撑筋的侧边分别与每个转子冲片固定连接，所述支撑筋不导磁。

在一种可能的实现方式中，所述支撑筋的机械强度高于预设强度。

在一种可能的实现方式中，针对每个所述磁障通孔，穿设于每个所述磁障通孔中的所述支撑筋为多个。

在一种可能的实现方式中，所述转子冲片上包括多个通风孔，所述通风孔用于减轻所述电机转子的重量和降低所述电机转子在转动时的温度。

在一种可能的实现方式中，所述电机转子还包括转轴，所述转轴设置于所述电机转子中心，所述电机转子围绕所述转轴旋转。

在一种可能的实现方式中，所述转子冲片上还包括永磁体槽和永磁体，其中：

所述永磁体槽与所述磁障通孔连接，用于放置所述永磁体。

第二方面，本发明实施例提供一种电机，包括电机定子和如第一方面任一项所述的电机转子。

在一种可能的实现方式中，还包括电机转子压板，其中：

所述电机转子压板设置于电机转子两端，用于固定所述电机转子。

在一种可能的实现方式中，还包括永磁体挡板，所述永磁体挡板用于：

在所述转子冲片的永磁体槽上放置永磁体时，设置于所述永磁体两端，用于固定所述永磁体。

本发明实施例提供的电机转子和电机，包括多个转子冲片和支撑筋，其中每个转子冲片上设置有预设形状的磁障通孔，多个转子冲片叠加设置，多个转子冲片上的磁障通孔正对设置，支撑筋穿设在每个转子冲片的磁障通孔中，且支撑筋的侧边分别与每个转子冲片固定连接，支撑筋不导磁。本发明实施例提供的方案，无论对于永磁电机还是对于磁阻电机，均无需再另外设置隔磁桥。对于永磁电机来说，可以通过设置磁障通孔来调节空载漏磁系数，进而提高永磁电机的性能，同时，通过设置支撑筋穿设在每个转子冲片的磁障通孔中，提高电机转子的机械强度，同时由于支撑筋是一种不导磁且具有一定强度的材料，因此不会对永磁电机的空载漏磁系数产生影响，解决了永磁电机中空载漏磁系数和转子的机械强度之间的矛盾；对应磁阻电机来说，可以通过设置支撑筋来提高电机转子的机械强度，从而避免了设置较宽的隔磁桥从而降低了磁阻电机的凸极比的问题，解决了磁阻电机中凸极比和转子的机械强度之间的矛盾。因此，本发明实施例提供的方案，能够在不设置隔磁桥的前提下提高转子的机械强度，从而解决了现有技术由于减薄隔磁桥使得转子机械强度降低的问题，达到了较好的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电机转子的结构示意图；

图2为现有技术提供的一种电机转子冲片的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电机的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种电机转子的结构示意图，如图1所示，包括多个转子冲片10和支撑筋11，其中：

每个转子冲片10上设置有预设形状的磁障通孔12；

所述多个转子冲片10叠加设置，所述多个转子冲片10上的磁障通孔12正对设置；

所述支撑筋11穿设在转子冲片10间的磁障通孔12中，且所述支撑筋11的侧边分别与每个转子冲片10固定连接，所述支撑筋11不导磁。

如图1所示，一个电机转子上包括多个转子冲片10，多个转子冲片10的位置正对，即每个转子冲片10的磁障通孔12正对设置。电机转子是电机的一个部分，在电机处于工作状态时，电机转子需要旋转。在电机转子中，还包括转轴13，其中转轴13设置在电机转子中心，电机转子旋转时，是围绕转轴13进行旋转的。

在电机的转子冲片10中，通过设置磁障通孔12，能够调节电机的空载漏磁系数。其中，漏磁系数反映的是永磁体向外磁路提供的总磁通与外磁路的主磁通之比，漏磁系数随主磁路的外路的饱和程度的变化而变化。漏磁系数包括空载漏磁系数和负载漏磁系数，其中空载漏磁系数反映的是永磁体向外提供磁通的有效利用程度。

空载漏磁系数的计算公式为：

其中，σ为空载漏磁系数，Φ_m为永磁体向外部磁路提供的总磁通，Φ_σ为外磁路中的主磁通，一般取经过磁障通孔12后的磁路位置的磁通。

空载漏磁系数对电机的关键性能起着重要的作用，通过磁障通孔12的设置能够调节空载漏磁系数的大小，从而使得电机的性能处于一个较高的水平。然而设置了较多的磁障通孔12后，电机转子冲片10的机械强度较低，为此，可设置隔磁桥来提高电机转子冲片10的机械强度。

隔磁桥的原理是通过磁桥部位磁通达到饱和来起到限制漏磁的作用，所以从防止漏磁的角度来看隔磁桥宽度越小隔磁效果越好。如果考虑转子高速旋转产生的离心力对转子结构的破坏，则应该在满足转子机械强度的情况下考虑隔磁桥的宽度。

因此电机应用场合的不同对漏磁系数大小的要求也不同，电机设计中应依据对漏磁系数大小的具体要求，选择合适的隔磁措施，使隔磁磁桥的尺寸既能满足空载漏磁系数要求，又有足够的强度，提高电机的机械强度和降低电机的制造成本。

图2为现有技术提供的一种电机转子冲片的结构示意图，如图2所示，包括磁障通孔21和隔磁桥22，其中隔磁桥22与电机转子冲片连接，且隔磁桥22与电机转子冲片的材料一致。当电机处于工作状态时，电机转子冲片高速旋转。

若没有隔磁桥22的存在，由于需要开设磁障通孔21来调节空载漏磁系数，同时可以在磁障通孔21中嵌入永磁体23，提高电机性能。当磁障通孔21较大且转子冲片上的磁障通孔21较多时，各个磁障通孔21之间的间隙较小。

在电机转子正常运行时，电机转子处于高速旋转的状态，此时电机转子冲片以及永磁体23都会受到离心力的作用。转速越高，离心力越大，在较大的离心力的作用下，电机转子冲片的冲片本体脆弱部分的机械强度可能会不够，即，电机转子冲片的机械强度较低，在离心力的作用下，很容易产生结构破坏。

即使电子转子冲片不发生断裂，也可能产生较大的变形，从而影响转子冲片的正常工作。因此，设置隔磁桥22，能够对电机转子冲片的机械强度起到一定的保护作用。

但是在加了隔磁桥22后，电机转子冲片会产生漏磁，从而使得电机的空载漏磁系数降低，此时也需要综合调节磁障通孔21的结构和形状大小，来使得电机的空载漏磁系数满足要求。

进一步的，虽然设置了隔磁桥22能够对电机转子冲片的机械强度起到增强的作用，但是电机在处于工作状态时，很多时候转速非常快，离心力较大，若隔磁桥22的宽度较窄，还是很可能发生电机转子冲片的结构被破坏的情况。在电机高速旋转的情况下，电机转子冲片的部分在离心力的作用下脱离电机转子。

为了避免这种情况，现有技术需要提高隔磁桥22的宽度。当隔磁桥22的宽度提高之后，电机转子冲片的漏磁现象更为严重，空载漏磁系数降低，此时需要继续调节磁障通孔21。

实际生产中，为了平衡空载漏磁系数和电机转子的机械强度之间的矛盾，需要来回在各个条件下进行测验，选择相对较合适的磁障通孔21和合适宽度的隔磁桥22，反复电磁的仿真和机械仿真以达到期望要求，操作也较繁琐。

永磁电机的工作原理是通过通电导线在磁场中受力来实现电机的旋转，而电机除了包括永磁电机，还包括另一种电机，即磁阻电机。

磁阻电机也是电机的一种，与永磁电机不同的是，磁阻电机不依靠定子和转子绕组电流所产生的磁场的相互作用而产生转矩形成力的作用来旋转，而是通过“磁阻最小原理”产生转矩来实现旋转。

在磁阻电机的转子上没有线圈，无法依靠通电导线在磁场中受力来实现电机的旋转。在磁阻电机中，利用磁阻最小原理，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用齿极间的吸引力来拉动转子旋转。

磁阻电机的电机转子中不需要或基本不需要永磁体，通过在电机转子硅钢片中冲压多个磁障通孔来产生d轴和q轴磁阻的差异。衡量磁阻电机的性能的重要参数是电机的凸极比，凸极比高，则磁阻电机的性能高，反之，凸极比低，则磁阻电机的性能低。

在磁阻电机中，为了保证电机转子的机械强度，通常会设置隔磁桥，增加隔磁桥的宽度可以提高电机转子的强度，但是会降低磁阻电机的凸极比，从而导致电机性能降低。而降低隔磁桥的宽度，磁阻电机的凸极比能够升高，但同时电机转子的机械强度会降低。在电机转子高速旋转的过程中，可能会导致电机转子的机械强度不够而发生电机转子结构被破坏的情况。

提高永磁磁阻电机性能的关键，在于提高凸极比。而凸极比的提高一般采用多层结构和减薄磁桥两种方法。如上所述，通过多层结构减薄磁桥的方法都会带来同一个问题，就是电机转子的机械强度问题，很快就会达到极限，因此对于高转速等电机将无法使用永磁磁阻电机。解决这种凸极比和机械强度的矛盾，就是磁桥部分不导磁，就不需要减薄磁桥了。

现有的一种技术方案是采用双相硅钢方法，即一种硅钢片上有两种晶相结构，一种是普通的导磁材料，一种是非导磁材料。但是这种方法需要复杂的工艺才能实现，实现成本较高。另一种技术方案是同步磁阻电机是通过不减薄磁桥，磁桥预饱和的方法，通过在磁桥中增加永磁体后，提高凸极比，全速范围的转矩有所提升。但是这种机械结构未能够得到加强，因此只能适用在低转速、运行工况良好的领域。

因此，现有的双相硅钢方法需要复杂工艺来实现，而通过在磁桥中增加永磁体来提高凸极比的方法，仍然不能够达到期望的机械结构强度均不能满足实际的需求。为了解决上述永磁电机中空载漏磁系数和电机转子的机械强度之间的矛盾，以及上述磁阻电机中电机的凸极比和电机转子的机械强度之间的矛盾，本发明实施例通过设置支撑筋来实现固定电机转子冲片的目的。

具体的，如图1所示，每个转子冲片10上设置有预设形状的磁障通孔12，其中，磁障通孔12是用于调节空载漏磁系数的，可根据实际需要来对磁障通孔12进行调节，调节磁障通孔12的形状和大小，最后得到满足空载漏磁系数的预设形状的磁障通孔12。

得到电机转子冲片10上的预设形状的磁障通孔12后，本发明实施例没有在电机转子上设置隔磁桥，从而最大限度上减少了漏磁现象的发生，不会对电机的空载漏磁系数产生影响。

此时，电机转子冲片10的机械强度不够，在电机高速旋转时，容易产生电子冲片机械结构被破坏的问题。因此，为解决该问题，本发明实施例在多个预设形状的磁障通孔12上都设置了支撑筋11。

如图1所示，支撑筋11是一种不导磁的材料。当多个转子冲片10叠加设置，形成转子铁芯后，支撑筋11穿设在转子冲片10间的磁障通孔12中，且支撑筋11的侧边分别与每个转子冲片10固定连接。其中，支撑筋11可以穿设在每个转子冲片10间的磁障通孔中，当支撑筋11机械强度较大时，也可以选择间隔设置支撑筋11，即部分转子冲片10中穿设支撑筋11，部分转子冲片10中不设置支撑筋11.通过这样的设置，由支撑筋11将磁障通孔12两侧的转子冲片10连接起来，起到固定的作用。

可以理解的是，针对每个磁障通孔12，穿设于每个磁障通孔12的支撑筋11为多个。其中，穿设于每个磁障通孔12的支撑筋11至少包括一个，因此可以固定每个磁障通孔12两侧的转子冲片10。

当电机处于工作状态时，若电机转子旋转的速度较快，则产生的离心力较大，此时对于电机转子的机械强度要求较高，在此种条件下，可以适当针对每个磁障通孔12多设置几个支撑筋11，起到更好的固定作用。

进一步的，穿设于每个转子冲片10的磁障通孔12中的支撑筋11的机械强度高于预设强度。由于支撑筋11是用于起固定作用的，因此支撑筋11需要有一定的机械强度，在有作用力的情况下能保持不变。其中，每个支撑筋11的机械强度可以相同，也可以不相同，但是均高于预设强度。预设强度可根据实际需要确定，例如可以根据电机旋转时产生的离心力来辅助确定，也可根据经验值来确定，本发明实施例对此不作特别限定。

当转子冲片上不包括或基本不包括永磁体槽和永磁体时，由该电机转子形成的电机是磁阻电机的一种，此时是通过电机转子硅钢片中冲压的多个磁障通孔来产生d轴和q轴磁阻的差异，从而使得电机转动。

与此不同的是，当转子冲片上包括永磁体槽和永磁体时，由该电机转子形成的电机是永磁电机的一种，此时是通过永磁体来提供磁通，在电机定子和电机转子绕组电流所产生的磁场的相互作用下产生转矩，从而实现电机的转动。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，转子冲片10上还包括永磁体槽和永磁体14，其中：

永磁体槽和磁障通孔12连接，永磁体槽用于放置永磁体14。

永磁体14放置于永磁体槽中后，固定于电机转子冲片10上。当电机转子冲片10旋转时，永磁体14随着电机转子冲片10旋转。永磁体14是一种能够提供磁通的物体，通过在电机转子冲片10上设置永磁体14，能够提高电机的磁通，从而能够提高电机的工作性能。

实际生产中，每个磁障通孔12上可设置一个或多个永磁体14，也可以不设置永磁体14，每个磁障通孔12上的永磁体14的个数和大小可根据实际需要设定，本发明实施例对此不作特别限定。

进一步的，每个转子冲片10上还包括多个通风孔15，其中，每个转子冲片10上的通风孔15可以正对设置，也可以不正对设置。每个转子冲片10上的通风孔15的个数为一个或多个，各个转子冲片10上的通风孔15的数量可以相等，也可以各不相等。针对一个电机转子冲片10上的多个通风孔15，各通风孔15的大小和形状可以相同，也可以不同，等等。

通风孔15的设置一方面是为了减轻电机转子的重量。由于电机在正常工作时，电机转子处于高速旋转中，因此减轻电机转子的重量能够减轻电机转子的负重，使得电机转子旋转花费的力更小，能够节约部分能量，同时能够减轻对电机转子机械结构的影响。

更进一步的，通风孔15的设置能够为高速旋转的电机转子散热，来降低电机转子在转动时的温度。电机转子在工作时，由于不断的旋转，会不停的产生热能，从而使得电机转子的温度升高，而温度过高也会对电机的性能产生不利的影响，因此，通过设置一个或多个通风孔15，使得电机转子产生的热能能够及时的散发出去，利于提高电机的性能并减轻电机转子的负载。用于散热时，各个转子冲片10上的通风孔15可正对设置，从而形成一个或多个通风路径，冷却电机转子，达到更好的散热效果。

本发明实施例提供的电机转子，包括多个转子冲片和支撑筋，其中每个转子冲片上设置有预设形状的磁障通孔，多个转子冲片叠加设置，多个转子冲片上的磁障通孔正对设置，支撑筋穿设在每个转子冲片的磁障通孔中，且支撑筋的侧边分别与每个转子冲片固定连接，支撑筋不导磁。本发明实施例提供的方案，无论对于永磁电机还是对于磁阻电机，均无需再另外设置隔磁桥。对于永磁电机来说，可以通过设置磁障通孔来调节空载漏磁系数，进而提高永磁电机的性能，同时，通过设置支撑筋穿设在每个转子冲片的磁障通孔中，提高电机转子的机械强度，同时由于支撑筋是一种不导磁且具有一定强度的材料，因此不会对永磁电机的空载漏磁系数产生影响，解决了永磁电机中空载漏磁系数和转子的机械强度之间的矛盾；对应磁阻电机来说，可以通过设置支撑筋来提高电机转子的机械强度，从而避免了设置较宽的隔磁桥从而降低了磁阻电机的凸极比的问题，解决了磁阻电机中凸极比和转子的机械强度之间的矛盾。因此，本发明实施例提供的方案，能够在不设置隔磁桥的前提下提高转子的机械强度，从而解决了现有技术由于减薄隔磁桥使得转子机械强度降低的问题，达到了较好的效果。

电机转子是电机的一个部分，一个完整的电机不仅包括电机转子，还包括电机定子，其中电机转子是电机处于工作状态时高速旋转的部分，而对应的，电机定子是电机处于工作状态时不进行任何旋转的部分。下面将结合图3对电机的结构进行说明。

图3为本发明实施例提供的一种电机的结构示意图，如图3所示，包括电机定子和如上所述的电机转子，其中：

电机转子中包括多个冲压而成的转子冲片10，每个转子冲片10上设置有一个或多个预设形状的磁障通孔12，多个转子冲片10上的磁障通孔12正对设置；

进一步的，电机转子中还包括支撑筋11，支撑筋11穿设在转子冲片10间的磁障通孔12中，且支撑筋11的侧边分别与每个转子冲片10固定连接，支撑筋11为一种不导磁的材料制成，且支撑筋11具备一定的机械强度和硬度。

实际中，支撑筋11插入磁障通孔12中的方式和位置为任意方式和任意位置，且支撑筋11的结构为任意结构。多个转子冲片10冲压而成形成电机铁芯后，支撑筋11以任意结构、任意方式和任意位置插入该电机铁芯中，来增强电机转子的强度。

如图3所示，电机中还包括转轴13、电机转子压板31和永磁体挡板32，永磁体挡板32外侧为永磁体挡板压圈33，其中，电机转子压板设置于电机转子两端，用于固定电机转子，而永磁体挡板用于在电机转子冲片10的永磁体槽上放置永磁体14时，设置于永磁体14两端，用于固定永磁体14。

通过电机转子压板对电机转子的固定，以及永磁体挡板对永磁体14的固定，使得在电机转子处于高速旋转时，能够使得电机转子和永磁体14都尽可能的不发生移动，保证了电机转子的正常旋转和电机的正常工作。

本发明实施例提供的电机，包括电机转子和电机定子，其中电机转子包括多个转子冲片和支撑筋，其中每个转子冲片上设置有预设形状的磁障通孔，多个转子冲片叠加设置，多个转子冲片上的磁障通孔正对设置，支撑筋穿设在每个转子冲片的磁障通孔中，且支撑筋的侧边分别与每个转子冲片固定连接，支撑筋不导磁。本发明实施例提供的方案，无论对于永磁电机还是对于磁阻电机，均无需再另外设置隔磁桥。对于永磁电机来说，可以通过设置磁障通孔来调节空载漏磁系数，进而提高永磁电机的性能，同时，通过设置支撑筋穿设在每个转子冲片的磁障通孔中，提高电机转子的机械强度，同时由于支撑筋是一种不导磁且具有一定强度的材料，因此不会对永磁电机的空载漏磁系数产生影响，解决了永磁电机中空载漏磁系数和转子的机械强度之间的矛盾；对应磁阻电机来说，可以通过设置支撑筋来提高电机转子的机械强度，从而避免了设置较宽的隔磁桥从而降低了磁阻电机的凸极比的问题，解决了磁阻电机中凸极比和转子的机械强度之间的矛盾。因此，本发明实施例提供的方案，能够在不设置隔磁桥的前提下提高转子的机械强度，从而解决了现有技术由于减薄隔磁桥使得转子机械强度降低的问题，达到了较好的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种电机转子，其特征在于，包括多个转子冲片和支撑筋，其中：

每个转子冲片上设置有预设形状的磁障通孔；

所述多个转子冲片叠加设置，所述多个转子冲片上的磁障通孔正对设置；

所述支撑筋穿设在转子冲片间的磁障通孔中，且所述支撑筋的侧边分别与每个转子冲片固定连接，所述支撑筋不导磁。

2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述支撑筋的机械强度高于预设强度。

3.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，针对每个所述磁障通孔，穿设于每个所述磁障通孔中的所述支撑筋为多个。

4.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述转子冲片上包括多个通风孔，所述通风孔用于减轻所述电机转子的重量和降低所述电机转子在转动时的温度。

5.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述电机转子还包括转轴，所述转轴设置于所述电机转子中心，所述电机转子围绕所述转轴旋转。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电机转子，其特征在于，所述转子冲片上还包括永磁体槽和永磁体，其中：

所述永磁体槽与所述磁障通孔连接，用于放置所述永磁体。

7.一种电机，其特征在于，包括电机定子和如权利要求1-6任一项所述的电机转子。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，还包括电机转子压板，其中：

所述电机转子压板设置于电机转子两端，用于固定所述电机转子。

9.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，还包括永磁体挡板，所述永磁体挡板用于：

在所述转子冲片的永磁体槽上放置永磁体时，设置于所述永磁体两端，用于固定所述永磁体。

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