电机的转子和电机

技术领域

本发明涉及一种用于电机的转子以及包括该转子的电机。

背景技术

本部分提供了与本发明相关的背景信息，这些信息并不必然构成现有技术。

电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，其主要作用是产生驱动转矩，以作为用电器或各种机械的动力源。电机包括静止的定子和能够相对于定子旋转的转子。定子包括定子芯和定子绕组，电流流经定子绕组以产生磁场。转子包括转子芯和设置在转子芯中的磁体。由定子绕组产生的磁场与磁体相互作用以产生转矩。

由定子的绕组和转子的磁通场产生的转矩形成均匀的转矩分量和变化的转矩分量。电机的总输出转矩是这两个分量的组合。由于变化的转矩分量，所以产生转矩波动现象，这在电机用作马达时导致马达转矩输出和转速振荡。电动马达中的转矩波动是由磁体产生的谐波磁通与定子绕组中的电流之间的相互作用引起的。转矩波动的存在可能使电机产生不期望的振动和噪声。

因此，需要提供一种能够有效改善转矩波动并因此减小振动和噪声的电机。

发明内容

在本部分中提供本发明的总体概要，而不是本发明完全范围或本发明所有特征的全面公开。

本发明的目的是提供一种通过改善气隙磁通分布来减小振动和噪声的电机。

根据本公开的一个方面，提供了一种电机的转子，包括多个磁体和转子芯。所述转子芯呈具有第一中心轴线的筒形并且设置有用于分别容置所述多个磁体的多个槽，所述多个槽中的每两个槽相对于所述第一中心轴线呈V形布置，V形的所述两个槽限定出扇形部。至少一个扇形部的外周包括偏心圆弧部段和沿周向方向位于所述偏心圆弧部段两侧的凹入部段，所述偏心圆弧部段具有从所述第一中心轴线径向向外偏置的第二中心轴线，所述凹入部段相对于所述偏心圆弧部段径向向内凹入。

根据本申请的转子通过设置偏心圆弧部段和凹入部段可以降低气隙磁密谐波和径向力谐波，由此降低不期望的振动和噪声。

在本公开的一些示例中，所述至少一个扇形部中设置有从径向内侧朝向径向外侧延伸的狭槽。

在本公开的一些示例中，所述狭槽包括第一狭槽和位于所述第一狭槽两侧的第二狭槽，其中，所述第一狭槽沿所述扇形部的径向中央线延伸。

在本公开的一些示例中，所述第一狭槽和所述第二狭槽关于所述径向中央线对称布置。

在本公开的一些示例中，所述第二狭槽相对于所述第一狭槽倾斜地布置。

在本公开的一些示例中，所述第二狭槽相对于所述第一狭槽的角度在11度至21度之间的范围内。

在本公开的一些示例中，所述狭槽具有在0.5mm与1.5mm之间的宽度。

在本公开的一些示例中，所述凹入部段沿所述周向方向邻近相应的槽定位。

在本公开的一些示例中，所述凹入部段具有与所述偏心圆弧部段相同的所述第二中心轴线。

在本公开的一些示例中，所述凹入部段相对于所述偏心圆弧部段径向向内凹入的厚度在0.2mm与0.8mm之间的范围内。

在本公开的一些示例中，所述凹入部段沿周向方向的宽度在5mm与6mm之间的范围内。

在本公开的一些示例中，所述第二中心轴线相对于所述第一中心轴线偏置7mm至8mm的范围内。

在本公开的一些示例中，所有所述扇形部均具有相同的结构，并且所述偏心圆弧部段和所述凹入部段关于所述扇形部的径向中央线对称地布置。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种电机，其包括如前所述的转子和设置在所述转子的径向外侧的定子。

类似地，根据本发明的包括上述转子的电机至少提供与上述转子相似的有益效果，即，可以降低气隙磁密谐波和径向力谐波，由此降低不期望的振动和噪声。

附图说明

根据以下参照附图的详细描述，本发明的前述及另外的特征和特点将变得更加清楚，这些附图仅作为示例并且不一定是按比例绘制。在附图中采用相同的附图标记指示相同的部件，在附图中：

图1是根据本公开实施方式的电机的转子的平面示意图；以及

图2是图1的转子的扇形部的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述本申请的示例性实施方式。

提供示例性实施方式以使得本公开将是详尽的并且将向本领域技术人员更全面地传达范围。阐述了许多具体细节比如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的各实施方式的透彻理解。对本领域技术人员而言将清楚的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同的形式实施，并且也不应当理解为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，不对公知的过程、公知的装置结构和公知的技术进行详细的描述。

图1是根据本公开实施方式的电机的转子10的平面示意图。如图1所示，转子10包括转子芯110和布置在转子芯中的多个磁体(例如，图1的示例包括6个磁体)。在图1的示例中，转子10包括6个磁体111至122，每个磁体具有基本长方体的形状。应理解的是，磁体的数量、大小、形状和布置形式(例如，相邻磁体之间的角度等)可以根据需要而变化，并不局限于图中所示和本文所述的具体示例。

转子芯110例如可以通过叠片堆叠而成。转子芯110大体呈筒形，具有沿轴向方向延伸的中心轴线(本文中也称为第一中心轴线)O1。在转子芯110中设置有多个槽131至142，分别用于容置磁体111至122。槽131至142可以具有与相应的磁体111至122相匹配的形状。例如，磁体为长方体的形状，则槽大体上也具有长方体的形状。转子的磁体可以以不同的方式定位或定向以产生期望的磁场。相应地，多个槽131至142的布置取决于多个磁体111至122的布置。

在图1的示例中，每两个磁体相对于中心轴线O1呈V形布置。即，两个磁体的相邻的端部靠近中心轴线O1，因此也可以称为径向内端部。例如，磁体的径向内端部与中心轴线O1的距离例如可以为25.5mm。两个磁体的远离的端部靠近转子芯110的外周面，因此也可以称为径向外端部。具体地，磁体111与磁体112呈V形布置；磁体113与磁体114呈V形布置；磁体115与磁体116呈V形布置；磁体117与磁体118呈V形布置；磁体119与磁体120呈V形布置；磁体121与磁体122呈V形布置。V形布置的两个磁体例如可以成120度的角度。转子20的极可以由V形布置的磁体对形成。例如，两个磁体的相邻的端部可以具有相同的磁极，由此形成转子20的磁极。

相应地，转子芯110的每两个槽相对于中心轴线O1呈V形布置。即，两个槽的相邻的端部(如图2所示的端部131a和132a)靠近中心轴线O1，而两个磁体的远离的端部(如图2所示的端部131b和132b)靠近转子芯110的外周面。槽131与槽132呈V形布置并分别用于容置磁体111和112；槽133与槽134呈V形布置并分别用于容置磁体113和114；槽135与槽136呈V形布置并分别用于容置磁体115和116；槽137与槽138呈V形布置并分别用于容置磁体117和118；槽139与槽140呈V形布置并分别用于容置磁体119和120；槽141与槽142呈V形布置并分别用于容置磁体121和122。

每个槽的径向端部(如图2所示的端部131a和131b或者端部132a和132b)可以相对于磁体进一步延伸一段长度。这样可以限制各个磁体的北极与南极之间的磁通泄漏。转子芯中的空隙或槽妨碍磁通，这是因为真空与转子芯材料相比具有相对较低的磁导率。

由V形的两个槽限定了扇形部。如图1所示，槽131与槽132限定了扇形部S1；槽133与槽134限定了扇形部S2；槽135与槽136限定了扇形部S3；槽137与槽138限定了扇形部S4；槽139与槽140限定了扇形部S5；槽141与槽142限定了扇形部S6。图1中，各个扇形部S1至S6具有大致相同的结构。下面将参见图2以扇形部S1为例进行描述。

如图2所示，扇形部S1具有沿径向方向延伸的径向中央线L1(也可以称为D轴或直轴)。槽131和槽132可以关于径向中央线L1对称地布置。扇形部S1的外周面包括偏心圆弧部段152和沿周向方向位于偏心圆弧部段152两侧的凹入部段151和153。凹入部段151和153相对于偏心圆弧部段152径向向内凹入。偏心圆弧部段152和凹入部段151和153可以关于径向中央线L1对称地布置。

偏心圆弧部段152具有从中心轴线O1径向向外偏置的中心轴线(本文中也称为第二中心轴线)O2。在图2所示的示例中，中心轴线O2可以沿着径向中央线L1从中心轴线O1偏置。例如，中心轴线O2相对于中心轴线O1可以偏置约7mm至约8mm的范围内。例如，中心轴线O2相对于中心轴线O1可以偏置约7.5mm。

偏心圆弧部段152与定子20之间具有气隙100。偏心圆弧部段152沿着径向中央线L1与定子20的外周面的距离最小，而偏心圆弧部段152的周向端部与定子20的外周面的距离则最大。即，气隙100具有不均匀的厚度。可以根据气隙100的期望的磁通密度的径向分量来确定气隙的厚度分布，即，确定中心轴线O2相对于中心轴线O1的偏置量。

凹入部段151和153相对于偏心圆弧部段152径向向内凹入。例如，凹入部段151和153的凹入厚度t在约0.2mm与约0.8mm之间的范围内。例如，凹入厚度t为约0.5mm。凹入部段151邻近槽131(具体为槽131的端部131b)定位。换言之，凹入部段151沿周向方向位于偏心圆弧部段152与槽131之间并且邻近槽131。类似地，凹入部段153邻近槽132(具体为槽132的端部132b)定位。换言之，凹入部段153沿周向方向位于偏心圆弧部段152与槽132之间并且邻近槽132。凹入部段151和153可以具有与偏心圆弧部段152相同的中心轴线O2。在一个示例中，凹入部段151和153沿周向方向的宽度w在约5mm与约6mm之间的范围内。例如，宽度w可以为约5.7mm。

应理解的是，偏心圆弧部段和凹入部段的结构(包括形状、大小等)可以根据需要而变化，不必局限于本文所述或图中所示的具体示例。

转子10的形状(特别是外周面的形状)可以影响沿着转子10的表面的磁通分布。磁通分布影响电机的转矩波动和铁损。转子10具有逐渐变化的气隙厚度，使得磁阻平稳变化。这有效地减小了转子磁通谐波，从而实现转矩波动和铁损的减小。

此外，扇形部S1至S6中的每一者可以设置有从径向内侧朝向径向外侧延伸的狭槽。例如，每个扇形部可以包括至少两个狭槽。在图2所示的示例中，每个扇形部包括三个狭槽，位于径向中央线L1上的第一狭槽162以及位于第一狭槽162两侧的第二狭槽161和163。第一狭槽162和第二狭槽161、163可以关于径向中央线L1对称地布置。第二狭槽161和163可以相对于第一狭槽162倾斜地布置。在一个示例中，第二狭槽的径向内端部可以朝向第一狭槽倾斜以形成一定角度。例如，第二狭槽161和163相对于第一狭槽162的角度在约11度至约21度之间的范围内。例如，第二狭槽161和163相对于第一狭槽162成约16度的角度。狭槽可以具有在约0.5mm与约1.5mm之间的宽度，例如，约1mm的宽度，即，大致垂直于狭槽径向延伸方向的尺寸。

应理解的是，狭槽的结构(包括数量、形状、大小、布置等)可以根据需要而变化，不必局限于本文所述或图中所示的具体示例。

狭槽也可以影响沿着转子10的表面的磁通分布。因此狭槽的设置也可以有效地减小转子磁通谐波，从而实现转矩波动和铁损的减小。

根据本公开的另一方面，提供一种电机，其包括上述转子10和位于转子10的径向外侧的定子20，如图2所示。定子20可以具有现有结构，因此本文不再详细描述。

发明人对包括根据本公开的转子的电机在各种工况下进行了测试。测试结果表明，与现有电机相比，根据本公开的电机的振动可以减小50％至90％。

根据需要，在此公开本发明的具体实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可采用各种可替代形式实现。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意在这些实施例描述了本发明的所有可能形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。此外，各个实施的实施例的特征可被组合，以形成本发明的进一步的实施例。