CN114465381B - 一种转子及电励磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种转子及电励磁同步电机，转子应用于励磁同步电机。转子包括第一主体部，连接部、第二主体部和线圈，多个连接部沿第一主体部的周向设置，多个第二主体部位于连接部远离第一主体部的一端，沿连接部的周向，线圈绕制于各个连接部的外表面。第二主体部设置有沿转子厚度方向贯穿的通孔。在线圈内通入电流使励磁同步电机内产生主磁场，在电枢绕组内通入电流后会产生电枢磁场，电枢磁场会使主磁场的磁感线发生偏转形成电枢反应，励磁同步电机的输出扭矩越大电枢反应的影响也越大。在第二主体部设置通孔能够增大通孔位置沿转子切向的磁阻，减小磁力线在通孔位置的偏转，进而降低电枢反应对励磁同步电机的影响，提高励磁同步电机的输出扭矩。

Description

一种转子及电励磁同步电机

技术领域

本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种转子及电励磁同步电机。

背景技术

现有技术中的电励磁电机在电枢绕组中没有电流通过时，磁极形成的主磁场按近似正弦的规律分布，在转子绕组中通入直流电后会产生电枢磁场，电枢磁场会对主磁场产生影响，使主磁场发生畸变，产生电枢反应。负载越大，电枢反应引起的磁场畸变越强烈，其结果将破坏电枢绕组元件的正常换向，易引起火花，使电机工作条件恶化。

发明内容

本申请提供了一种转子及电励磁同步电机，用于解决电枢反应对电机影响较大的问题。

本申请实施例提供了一种转子，所述转子应用于电机，所述转子包括：

第一主体部；

多个连接部，所述连接部沿所述第一主体部周向间隔设置；

多个第二主体部，所述第二主体部与所述连接部远离所述第一主体部的一端连接；

线圈，所述线圈绕设于所述连接部；

其中，所述第二主体部设置有通孔，所述通孔沿所述转子的厚度方向贯穿于所述第二主体部。

在第二主体部设置通孔能够改变第二主体部的磁阻，使通孔位置沿转子切向的磁阻增大，可以减少磁力线向通孔位置的偏转，进而降低电枢反应对电机的影响，增大输出扭矩。

在一种可能的实施方式中，一个所述第二主体部和一个所述连接部为一体成型的结构，所述连接部靠近所述第一主体部的一端设置有第一卡接部，所述第一主体部设置有第二卡接部，所述第一卡接部用于与所述第二卡接部卡接。

第二主体部和连接部为一体成型的结构，通过第一卡接部和第二卡接部安装于第一主体部，可以先将线圈在转子外绕制成型，再将线圈套装在连接部外表面，最后将第二主体部和连接部安装于第一主体部，增加了转子的槽满率，同时还能够降低线圈安装的难度，提高了加工转子时的效率。

在一种可能的实施方式中，所述连接部和所述第二主体部的材料为取向硅钢。

取向硅钢能够增大某一方向的磁导率，本实施例中取向硅钢的方向与转子的径向方向平行，所以沿转子径向的磁导率增大，相对地增大了转子切向方向的磁阻，在发生电枢反应时能够进一步抑制磁感线在第二主体部内的偏转，减少电枢反应对电机的影响，提高了电机输出的扭矩。

在一种可能的实施方式中，所述连接部与所述第一主体部为一体成型的结构，所述第二主体部靠近所述连接部的一端设置有第一卡接部，所述连接部设置有第二卡接部，所述第一卡接部用于与所述第二卡接部卡接。

第二主体部通过第一卡接部和第二卡接部安装于连接部，可以先将线圈在转子外绕制成型，再将其套装于连接部，最后将第二主体部卡接于连接部，增加了转子的槽满率，同时还能够简化线圈绕制在连接部外表面的工艺流程，提高转子的加工效率。

在一种可能的实施方式中，所述第二主体部的材料为取向硅钢。

第二主体部为取向硅钢能够提高第二主体部在转子径向方向上的磁导率，相对地增大了转子切向方向的磁阻，进而能够抑制电机发生电枢反应时磁感线的偏转，减小电枢反应对转子产生的影响，进而提高了电机的输出扭矩。相较于第二主体部和连接部都采用取向硅钢，能够较少取向硅钢的用料，进而降低转子的生产成本。

在一种可能的实施方式中，所述第二主体部、所述连接部和所述第一主体部为一体成型的结构。

由于取向硅钢只能增大某一方向的磁导率，而转子整体为圆形，转子上多个第二主体部内磁感线朝向不同的方向，所以不能采用取向硅钢，在第二主体部设置通孔同样能够抑制磁感线的偏转，缓解电枢反应对电机的影响。第一主体部、连接部和第二主体部为一体成型的结构，能够增强转子的强度，降低转子在工作过程中解体的风险，还能够减少转子的生产工序，简化转子的生产流程。

在一种可能的实施方式中，所述第一卡接部向所述转子的中心位置凸出，沿靠近所述转子的中心位置的方向，所述第一卡接部的截面积逐渐增大；

所述第二卡接部向所述转子的中心位置凹陷，沿靠近所述转子的中心位置的方向，所述第二卡接部的截面积逐渐增大。

第一卡接部和第二卡接部都是沿靠近转子中心的方向截面积逐渐增大，在电机工作过程中，第一卡接部的侧壁和第二卡接部的侧壁抵接，能够抵消由于转子旋转产生的离心力，降低连接部或第二主体部脱离转子的风险。

在一种可能的实施方式中，所述第二主体部包括凸出部，沿所述转子的周向，所述凸出部凸出于所述连接部，所述通孔位于所述凸出部。

在电机内发生电枢反应时，磁力线偏转后使第二主体部某一侧的凸出部严重饱和，进而影响了电机的扭矩输出，所以在凸出部设置通孔能够缓解磁感线偏转对电机产生的影响，同时还能够增加第二主体部的强度，降低在转子旋转过程中发生变形或脱落的风险。

在一种可能的实施方式中，所述第二主体部设置至少两个通孔。

在第二主体部的两侧都设置有凸出部，在两侧的凸出部上都设置沿转子厚度方向贯穿的通孔，即第二主体部至少设置两个通孔，能够使电机在正转或者反转时均能够减小电枢反应对电机的影响，进而使电机在正转或者反转时都能够输出较大的扭矩。

在一种可能的实施方式中，所述第二主体部为轴对称结构。

由于电动汽车的驱动电机在正向旋转和反向旋转时都可能需要较大的扭矩，本申请实施例提供的转子应用于电动汽车时，第二主体部为轴对称的结构可以使电机在朝正向或反向旋转时缓解电枢反应的效果是一致的，都能够减小电枢反应对电机的影响，提高电机的输出扭矩。同时，使转子在旋转时产生的离心力是平衡的，在电机中旋转的更加稳定，能够减少电机在工作过程中的振动。

在一种可能的实施方式中，所述凸出部位于第二主体部两侧，位于所述第二主体部每侧的所述凸出部均设置有多个所述通孔。

在第二主体部可以设置多个通孔，能够使本申请实施例提供的转子适应多种不同的工作环境，满足不同应用场景下的电机的需求。

在一种可能的实施方式中，所述转子的直径与所述第二主体部的对称轴重合。

由于转子的直径于第二主体部的对称轴重合可以使转子在正转或反转时缓解电枢反应的效果是一致的。

在一种可能的实施方式中，所述第二主体部的宽度大于所述线圈的直径。

在转子工作过程中，线圈会随转子转动，由于离心力的作用，线圈会朝远离转子中心的方向运动，第二主体部的宽度大于线圈的直径，使第二主体部限制线圈在转子中的位置。

本申请实施例还提供了一种电励磁同步电机，所述电励磁同步电机包括电枢绕组和转子，所述转子为上述任一项所述的转子。

本申请实施例涉及一种转子及电励磁同步电机，转子应用于电励磁同步电机。转子包括第一主体部，连接部、第二主体部和线圈，多个连接部沿第一主体部的周向设置，多个第二主体部位于连接部远离第一主体部的一端，沿连接部的周向设置，线圈绕制于各个连接部的外表面。第二主体部设置有沿转子厚度方向贯穿的通孔。在线圈内通入电流能够使电励磁同步电机内产生主磁场，在电枢绕组内通入电流后会产生电枢磁场，电枢磁场会使主磁场的磁感线发生偏转形成电枢反应，电励磁同步电机的输出扭矩越大电枢反应的影响也越大。在第二主体部设置通孔能够使通孔位置沿转子切向的磁阻增大，可以减小磁力线在通孔位置的偏转，进而降低电枢反应对电励磁同步电机的影响，提高电励磁同步电机的输出扭矩。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为现有技术中没有电枢反应时主磁场示意图；

图2为现有技术中电枢反应下主磁场示意图；

图3为本申请所提供的转子的第二主体部和连接部一体成型的结构示意图；

图4为本申请所提供的第二主体部和连接部的结构示意图；

图5为本申请所提供的第一主体部的结构示意图；

图6为本申请所提供的转子的第一主体部和连接部一体成型的结构示意图；

图7为本申请所提供的第二主体部的结构示意图；

图8为本申请所提供的第一主体部和连接部的结构示意图；

图9为本申请所提供的转子为一体成型结构的结构示意图；

图10为本申请所提供的转子的局部结构示意图。

附图标记：

1-第一主体部；

2-连接部；

3-第二主体部；

31-通孔；

32-凸出部；

4-线圈；

5-第一卡接部；

6-第二卡接部。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

目前，电励磁同步电机在电动汽车领域受到极大的关注，因为电励磁同步电机不含永磁体，制造成本较低，在电机发生短路故障时可以灭磁，安全系数高。电动汽车在工作过程中会存在加速、爬坡等需要较大扭矩的工况，因此在电励磁同步电机作为驱动电机应用于电动汽车时，需要大过载运行，会导致电励磁同步电机内发生电枢反应，即电枢磁场会对主磁场产生较大影响，使主磁场的磁力线朝某一方向发生偏移，使转子中的某一个齿严重饱和，可能会破坏电枢绕组元件的正常换向，易引起火花，使电机工作条件恶化，电枢反应对电机的影响会随电机输出扭矩的增大而增大，因此电枢反应会限制驱动电机的输出扭矩。

鉴于此，本申请实施例提供了一种转子及电励磁同步电机，用于缓解电枢反应的影响，增大输出的扭矩。

如图3所示，本申请实施例提供了一种应用于电机的转子，包括，第一主体部1、连接部2、第二主体部3和线圈4，多个连接部2沿第一主体部1的周向间隔设置，多个第二主体部3与连接部2远离第一主体部1的一端连接，线圈4沿连接部2的周向设置，绕制于连接部2的外表面，第二主体部3设置有沿转子厚度方向贯穿的通孔31。

在位于连接部2周向的线圈4内通入电流，使转子内产生主磁场，主磁场的磁力线方向如图1中箭头所示的方向，在电机负载后，电枢绕组内通入电流，会产生电枢磁场使主磁场的磁力线方向发生偏转，偏转后主磁场的磁力线方向如图2中箭头所示的方向。在第二主体部3设置通孔31能够改变第二主体部3的磁阻，使通孔31位置沿转子切向的磁阻增大，可以减少磁力线向通孔31位置的偏转，同时，通过设置通孔31能够将第二主体部3的局部进行分隔，由于通孔31的存在，可以减少该区域的磁力线的传输，从而降低电枢反应，以降低电枢反应对电机的影响，增大输出扭矩。

如图3、图4和图5所示，在一种可能的实施例中，第二主体部3和连接部2为一体成型的结构，连接部2靠近第一主体部1的一端设置有第一卡接部5，第一主体部1设置有第二卡接部6，使第一卡接部5能够与第二卡接部6卡接。

第二主体部3和连接部2为一体成型的结构，通过第一卡接部5和第二卡接部6安装于第一主体部1，可以先将线圈4在转子外绕制成型，再将线圈4套装在连接部2外表面，最后将第二主体部3和连接部2安装于第一主体部1，增加了转子的槽满率，同时还能够降低线圈4安装的难度，提高了加工转子时的效率。

如图3所示，在一种可能的实施例中，连接部2和第二主体部3为一体成型的结构，其材料为取向硅钢，取向硅钢的方向与转子的径向方向平行，第一主体部1的材料为非取向硅钢。

取向硅钢能够增大某一方向的磁导率，本实施例中取向硅钢的方向与转子的径向方向平行，所以沿转子径向的磁导率增大，相对地增大了转子切向方向的磁阻，在发生电枢反应时能够进一步抑制磁感线在第二主体部3内的偏转，减少电枢反应对电机的影响，提高了电机输出的扭矩。

如图6、图7和图8所示，在一种可能的实施例中，连接部2与第一主体部1为一体成型的结构，第二主体部3靠近连接部2的一端设置有第一卡接部5，连接部2设置有第二卡接部6，第一卡接部5能够与第二卡接部6卡接。

第二主体部3通过第一卡接部5和第二卡接部6安装于连接部2，可以先将线圈4在转子外绕制成型，再将其套装于连接部2，最后将第二主体部3卡接于连接部2，增加了转子的槽满率，同时还能够简化线圈4绕制在连接部2外表面的工艺流程，提高转子的加工效率。

如图6所示，在一种可能的实施例中，第二主体部3为取向硅钢，取向硅钢的方向与转子的径向方向平行，连接部2与第一主体部1为非取向硅钢。

第二主体部3为取向硅钢能够提高第二主体部3在转子径向方向上的磁导率，相对地增大了转子切向方向的磁阻，进而能够抑制电机发生电枢反应时磁感线的偏转，减小电枢反应对转子产生的影响，进而提高了电机的输出扭矩。相较于第二主体部3和连接部2都采用取向硅钢，能够较少取向硅钢的用料，进而降低转子的生产成本。

如图9所示，在一种可能的实施例中，第一主体部1、连接部2和第二主体部3为一体成型的结构，并且均没有采用取向硅钢。

由于取向硅钢只能增大某一方向的磁导率，而转子整体为圆形，转子上多个第二主体部3内磁感线朝向不同的方向，所以不能采用取向硅钢，在第二主体部3设置通孔31同样能够抑制磁感线的偏转，缓解电枢反应对电机的影响。第一主体部1、连接部2和第二主体部3为一体成型的结构，能够增强转子的强度，降低转子在工作过程中解体的风险，还能够减少转子的生产工序，简化转子的生产流程。

如图6、图7和图8所示，在一种可能的实施例中，第一卡接部5向转子的中心位置凸出，沿靠近转子中心的方向，第一卡接部5的截面积逐渐增大。第二卡接部6向转子的中心位置凹陷，沿靠近转子中心的方向，第二卡接部6的截面积逐渐增大。

第一卡接部5和第二卡接部6都是沿靠近转子中心的方向截面积逐渐增大，在电机工作过程中，第一卡接部5的侧壁和第二卡接部6的侧壁抵接，能够抵消由于转子旋转产生的离心力，降低连接部2或第二主体部3脱离转子的风险。

如图7所示，在一种可能的实施例中，第二主体部3包括凸出部32，沿转子的周向，凸出部32能够凸出于连接部2，第二主体部3的通孔31设置于凸出部32。

在电机内发生电枢反应时，磁力线偏转后使第二主体部3某一侧的凸出部32严重饱和，进而影响了电机的扭矩输出，所以在凸出部32设置通孔31能够缓解磁感线偏转对电机产生的影响，同时还能够增加第二主体部3的强度，降低在转子旋转过程中发生变形或脱落的风险。

如图7所示，在一种可能的实施例中，第二主体部3设置至少两个通孔31。

在第二主体部3的两侧都设置有凸出部32，在两侧的凸出部32上都设置沿转子厚度方向贯穿的通孔31，即第二主体部3至少设置两个通孔31，能够使电机在正转或者反转时均能够减小电枢反应对电机的影响，进而使电机在正转或者反转时都能够输出较大的扭矩。

如图7所示，在一种可能的实施例中，第二主体部3为轴对称的结构，转子的直径能够与第二主体部3的对称轴重合。

由于电动汽车的驱动电机在正向旋转和反向旋转时都可能需要较大的扭矩，本申请实施例提供的转子应用于电动汽车时，第二主体部3为轴对称的结构可以使电机在朝正向或反向旋转时缓解电枢反应的效果是一致的，都能够减小电枢反应对电机的影响，提高电机的输出扭矩。同时，使转子在旋转时产生的离心力是平衡的，在电机中旋转的更加稳定，能够减少电机在工作过程中的振动。

如图10所示，在一种可能的实施例中，在第二主体部3为轴对称的情况下，位于第二主体部3两侧的凸出部32，均能够设置多个通孔31，并且通孔31可以为多种形状。通孔31的个数和形状可以根据电机所需的输出扭矩、转速或其他因素而改变。

在第二主体部3可以设置不同形状和个数的通孔，通孔31的形状包括但不限于圆形、矩形、平行四边形、椭圆形、三角形等形状以及基于该形状的组合形状，能够使本申请实施例提供的转子适应多种不同的工作环境，满足不同应用场景下的电机的需求。

如图9所示，在一种可能的实施例中，第二主体部3的宽度大于线圈4的直径。

在转子工作过程中，线圈4会随转子转动，由于离心力的作用，线圈4会朝远离转子中心的方向运动，第二主体部3的宽度大于线圈4的直径，使第二主体部3限制线圈4在转子中的位置。

第二主体部3的凸出部32会受到线圈4的离心力的作用，因此需要凸出部32具有较大的强度，为了降低第二主体部3在工作过程中发生变形或损坏的几率，在凸出部32设置通孔31时应考虑到凸出部32的强度要求，通孔31的面积不宜过大，并且尽量远离靠近线圈4的一侧。

本申请实施例还提供了一种电励磁同步电机，包括电枢绕组和转子，其中转子为上述任一项所述的转子，因此包括上述技术效果的转子的电励磁同步电机同样具有上述技术效果。

本申请实施例涉及一种转子及电励磁同步电机，转子应用于电励磁同步电机。转子包括第一主体部1，连接部2、第二主体部3和线圈4，多个连接部2沿第一主体部1的周向设置，多个第二主体部3位于连接部2远离第一主体部1的一端，沿连接部2的周向，线圈4绕制于各个连接部的外表面。第二主体部3设置有沿转子厚度方向贯穿的通孔31。在线圈4内通入电流能够使电励磁同步电机内产生主磁场，在电枢绕组内通入电流后会产生电枢磁场，电枢磁场会使主磁场的磁感线发生偏转形成电枢反应，电励磁同步电机的输出扭矩越大电枢反应的影响也越大。在第二主体部3设置通孔31能够使通孔31位置沿转子切向的磁阻增大，可以减小磁力线在通孔31位置的偏转，进而降低电枢反应对电励磁同步电机的影响，提高电励磁同步电机的输出扭矩。

Claims (14)

1.一种转子，所述转子应用于电机，其特征在于，所述转子包括：

第一主体部；

多个连接部，所述连接部沿所述第一主体部周向间隔设置；

多个第二主体部，所述第二主体部与所述连接部远离所述第一主体部的一端连接；

线圈，所述线圈绕设于所述连接部；

其中，所述第二主体部设置有通孔，所述通孔沿所述转子的厚度方向贯穿于所述第二主体部，所述通孔远离靠近所述线圈的一侧，所述通孔用于改变所述第二主体部的磁阻。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，一个所述第二主体部和一个所述连接部为一体成型的结构，所述连接部靠近所述第一主体部的一端设置有第一卡接部，所述第一主体部设置有第二卡接部，所述第一卡接部用于与所述第二卡接部卡接。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述连接部和所述第二主体部的材料为取向硅钢。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述连接部与所述第一主体部为一体成型的结构，所述第二主体部靠近所述连接部的一端设置有第一卡接部，所述连接部设置有第二卡接部，所述第一卡接部用于与所述第二卡接部卡接。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述第二主体部的材料为取向硅钢。

6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第二主体部、所述连接部和所述第一主体部为一体成型的结构。

7.根据权利要求2至5任一项所述的转子，其特征在于，所述第一卡接部向所述转子的中心位置凸出，沿靠近所述转子的中心位置的方向，所述第一卡接部的截面积逐渐增大；

所述第二卡接部向所述转子的中心位置凹陷，沿靠近所述转子的中心位置的方向，所述第二卡接部的截面积逐渐增大。

8.根据权利要求1至6任一项所述的转子，其特征在于，所述第二主体部包括凸出部，沿所述转子的周向，所述凸出部凸出于所述连接部，所述通孔位于所述凸出部。

9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，所述第二主体部设置至少两个通孔。

10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，所述第二主体部为轴对称结构。

11.根据权利要求9至10任一项所述的转子，其特征在于，所述凸出部位于第二主体部两侧，位于所述第二主体部每侧的所述凸出部均设置有多个所述通孔。

12.根据权利要求10所述的转子，其特征在于，所述转子的直径与所述第二主体部的对称轴重合。

13.根据权利要求1至6任一项所述的转子，其特征在于，所述第二主体部的宽度大于所述线圈的直径。

14.一种电励磁同步电机，其特征在于，所述电励磁同步电机包括电枢绕组和转子，所述转子为权利要求1至13任一项所述的转子。