電機轉子及具有其的電機的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種電機轉子及具有其的電機，電機轉子包括：轉子本體；導磁通道組，導磁通道組設置于轉子本體上，導磁通道組包括：第一導磁通道組，第一導磁通道組包括第一導磁通道，第一導磁通道的極弧角度為α；第二導磁通道組，與第一導磁通道組相鄰設置，第二導磁通道組包括與第一導磁通道相鄰的第二導磁通道，第二導磁通道的極弧角度為β；其中，α≠β。將相鄰磁極的極弧結構設置成不同極弧角度，有效的避免了轉子本體的D軸方向的導磁通道完全是沿著轉子本體的徑向方向。即通過改善D軸及其負半軸所形成的導磁通道的張口角度(α，β)，降低了轉子本體的磁通脈動，即有效的降低了鐵損，有效的提升了電機的效率。
【專利說明】
電機轉子及具有其的電機
技術領域
[0001] 本實用新型涉及電機技術領域，具體而言，涉及一種電機轉子及具有其的電機。
【背景技術】
[0002] 同步磁阻電機依靠 Ld(D軸電感)和Lq(Q軸電感）的差值，遵循磁阻最小原理僅依靠 磁阻轉矩進行輸出并運轉。
[0003] 現有的技術中有對各個導磁通道的極弧角度進行過優化，雖然能夠達到降低轉矩 脈動的目的，但是現有技術中的同步磁阻電機轉子的各個磁極部分均為相同的結構。如圖1 所示，其D軸方向的導磁通道是完全沿著轉子徑向的，D軸及其負半軸的角度固定為Vp(P為 電機極對數），如圖2所示，此時沿著D軸和其負半軸形成的導磁通道同定子齒部或槽口部是 同時對齊的。在該條導磁通道上，根據磁路原理，齒部同時對齊時，磁阻最小，磁密最大。槽 口同時對齊時，磁阻最大，磁密最小。根據鐵損公式：
[0004] Pfe = kfe*f1-3*Bm2*V
[0005] 鐵損與最大磁密的平方成正比。因此，由于各個磁極設置為相同結構而導致沿D軸 及其負半軸所形成的導磁通道張口角度固定，并使得沿著D軸和其負半軸形成的導磁通道 必須同時同轉子齒部或槽口對齊而引起鐵損增大是無法得到改善的。此外，當導磁通道同 定子齒部和槽口同時對齊時，所產生的磁拉力由于磁密的大范圍變化，而呈現高轉矩脈動 特性。
[0006] 現有技術中為了提高電機性能或其他方面性能采用了不同的疊片方式(軸向疊片 和徑向疊片），但其都默認或直接表明了每個極的結構是相同。
[0007] 此外，現有技術中，還公開了磁阻槽的頂點位于同一圓周上，說明其連接各個導磁 通道的橋段沿圓周徑向的最小寬度是相同的。由于各個橋段所承受的離心力以及電磁拉力 是不同的，設計為相同的寬度，為保證轉子結構強度，靠近D軸的橋段滿足機械強度后，顯然 靠近Q軸的橋段機械強度裕量過高，由此導致的D軸和Q軸電感差值減小是沒有必要的。 【實用新型內容】
[0008] 本實用新型的主要目的在于提供一種電機轉子及具有其的電機，以解決現有技術 中鐵損大的問題。
[0009] 為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種電機轉子，包括:轉 子本體;導磁通道組，導磁通道組設置于轉子本體上，導磁通道組包括:第一導磁通道組，第 一導磁通道組包括第一導磁通道，第一導磁通道的極弧角度為α ;第二導磁通道組，與第一 導磁通道組相鄰設置，第二導磁通道組包括與第一導磁通道相鄰的第二導磁通道，第二導 磁通道的極弧角度為β;其中，α矣β。
[0010] 進一步地，第一導磁通道為K個，K個第一導磁通道的極弧角度分別為α?，α2，α 3,…，ak，keN+，其中，
；Ns為與電機轉子相配合的電機定子的 齒數;S為極弧調整角度。
[0011] 進一步地，第二導磁通道為K個，K個第二導磁通道的極弧角度分別為β?，β2，β 3，…，0k，keN+，其中，
ak+θ = β!?-θ ;α1+β1 = 2π/ρ ;Ns為與電 機轉子相配合的電機定子的齒數;S為極弧調整角度；Θ為極弧偏移角度;P為導磁通道組的 組數，peN+;al為與第二導磁通道相鄰的第一導磁通道的極弧角度;ak為與第二導磁通道 相鄰的導磁通道組的第K個第一導磁通道的極弧角度。
[0012] 進一步地，第二導磁通道為K個，K個第二導磁通道的極弧角度分別為β?，β2，β 3，…，0k，keN+，其中，
ak-θ = β!?+θ ;α1+β1 = 2π/ρ ;Ns為與電 機轉子相配合的電機定子的齒數;S為極弧調整角度；Θ為極弧偏移角度;P為導磁通道組的 組數，peN+;al為與第二導磁通道相鄰的第一導磁通道的極弧角度;ak為與第二導磁通道 相鄰的導磁通道組的第K個第一導磁通道的極弧角度。
[0013] 進一步地，
4為極弧調整角度;P為導磁通道組的組數，pe[l， 10]，ρΕΝ+〇
[0014] 進一步地：
；Ns為電機定子的齒數;Θ為極弧偏移角度。
[0015] 進一步地，第一導磁通道組與第二導磁通道組之間設置有第三導磁通道，第三導 磁通道朝向轉子本體上設置的軸孔延伸，第三導磁通道包括:第一直段;第二直段，與第一 直段相連接，第一直段的中心線與第二直段的中心線具有夾角。
[0016] 進一步地，電機轉子上還設置有磁通屏障組，磁通屏障組包括:第一磁通屏障組， 第一磁通屏障組包括第一磁通屏障層，第一磁通屏障層與第一導磁通道交替地設置于轉子 本體上;第二磁通屏障組，第二磁通屏障組包括第二磁通屏障層，第二磁通屏障層與第二導 磁通道交替地設置于轉子本體上。
[0017] 進一步地，第一磁通屏障層或第二磁通屏障層為鏤空地設置于轉子本體上的通 孔，相鄰通孔之間的轉子本體形成第一導磁通道或第二導磁通道。
[0018] 進一步地，第一磁通屏障層或第二磁通屏障層的橫截面呈弓形，第一磁通屏障層 或第二磁通屏障層的弧形部凸出地朝向轉子本體上設置的軸孔設置，第一磁通屏障層或第 二磁通屏障層的端部背離軸孔并朝向轉子本體的外周延伸。
[0019] 進一步地，沿轉子本體的徑向方向向外的第一磁通屏障層或第二磁通屏障層的端 部與轉子本體的外周面的距離逐漸減小。
[0020] 進一步地，第一磁通屏障組與第二磁通屏障組的中心線位于軸孔的軸心的一側。
[0021] 進一步地，根據本實用新型的另一個方面，提供了一種電機，包括電機轉子，電機 轉子為上述的電機轉子。
[0022] 進一步地，電機還包括：電機定子，電機定子具有齒部，齒部為多個，相鄰齒部之間 形成定子槽，電機轉子的導磁通道組的一端與齒部相對設置，導磁通道組的另一端與定子 槽相對設置。
[0023]進一步地，電機定子和電機轉子由硅鋼片或非晶材料沿電機的軸向層疊制成。
[0024] 應用本實用新型的技術方案，在轉子本體上設置有導磁通道組，導磁通道組包括 第一導磁通道組和第二導磁通道組。第一導磁通道組包括第一導磁通道，第一導磁通道的 極弧角度為α。第二導磁通道組與第一導磁通道組相鄰設置，第二導磁通道組包括與第一導 磁通道相鄰的第二導磁通道，第二導磁通道的極弧角度為β，其中，α矣β。將相鄰磁極的極弧 結構設置成不同極弧角度，有效的避免了轉子本體的D軸方向的導磁通道完全是沿著轉子 本體的徑向方向。即通過改善D軸及其負半軸所形成的導磁通道的張口角度(α，β)，降低了 轉子本體的磁通脈動，即有效的降低了鐵損，有效的提升了電機的效率。
【附圖說明】
[0025] 構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用 新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。 在附圖中：
[0026] 圖1示出了現有技術中的電機轉子的結構示意圖；
[0027] 圖2示出了現有技術中的電機定子與轉子配合時的結構示意圖；
[0028] 圖3示出了根據本實用新型的電機轉子的實施例的結構示意圖；
[0029] 圖4示出了圖3的立體圖；
[0030] 圖5示出了根據本實用新型的電機轉子與電機定子配合時的結構示意圖；以及
[0031] 圖6示出了根據本實用新型的電機與現有技術中的電機的鐵損效果比較圖。
[0032] 其中，上述附圖包括以下附圖標記：
[0033] 10、轉子本體；11、軸孔；20、導磁通道組；21、第一導磁通道組；22、第二導磁通道 組;211、第一導磁通道;212、第二導磁通道;213、第三導磁通道;2131、第一直段;2132、第二 直段；30、磁通屏障組；31、第一磁通屏障組；311、第一磁通屏障層；32、第二磁通屏障組； 321、第二磁通屏障層;40、電機定子;41、齒部;42、定子槽。
【具體實施方式】
[0034]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0035] 如圖3所示，根據本實用新型的一個具體實施例，提供了一種電機轉子。該電機轉 子包括轉子本體10和導磁通道組20。導磁通道組20設置于轉子本體10上。導磁通道組20包 括第一導磁通道組21和第二導磁通道組22。第一導磁通道組21包括第一導磁通道211，第一 導磁通道211的極弧角度為α。第二導磁通道組22與第一導磁通道組21相鄰設置，第二導磁 通道組22包括與第一導磁通道211相鄰的第二導磁通道212,第二導磁通道212的極弧角度 為β，其中，α矣β。
[0036] 在本實施例中，將相鄰磁極的極弧結構設置成不同極弧角度，有效的避免了轉子 本體10的D軸方向的導磁通道完全是沿著轉子本體10的徑向方向。即通過改善D軸及其負半 軸所形成的導磁通道的張口角度α、β，降低了轉子本體10的磁通脈動，即有效的降低了鐵 損，有效的提升了電機的效率。這樣設置能夠有效減小轉矩脈動的目的，改善轉矩輸出品 質。
[0037] 其中，第一導磁通道211為K個，K個第一導磁通道211的極弧角度分別為α?，α2，α 3，--，ak，keN+，其中，
第二導磁通道212為K個，K個第二導磁 通道212的極弧角度分別為択，02，03，-_，敗，1^已礦，其中，
[0040] 且有€*+0=01^-0，€11+01 = 231八)。他為與電機轉子相配合的電機定子的齒數，3為極 弧調整角度，Θ為極弧偏移角度，P為導磁通道組20的組數，p ￡N+，al為與第二導磁通道212 相鄰的第一導磁通道211的極弧角度，ak為與第二導磁通道212相鄰的導磁通道組20的第K 個第一導磁通道211的極弧角度。
[0041] 在本實施例中，D軸為相鄰的兩個第一導磁通道組21與第二導磁通道組22的中心 線，與該條中心線相鄰的另一條中心線為D軸的負半軸，Q軸為第一導磁通道組21或第二導 磁通道組22的中心線。從D軸與D軸負半軸所形成的導磁通道張口角度改善著手，通過將相 鄰導磁通道組20的極弧分別增加一個極弧偏移角度Θ，從而減小了該層導磁通道的磁通脈 動，達到減小鐵損、降低轉矩脈動，實現優化電機的目的。當然，也可以將相鄰導磁通道組20 的極弧分別減小一個極弧偏移角度Θ，此時ak_0 = i3k+0。這樣同樣起到減小鐵損、降低轉矩 脈動，實現優化電機的目的。
[0042]合理的設計偏差角度，其目的是改善最靠近軸的導磁通道的張口角度不為2*Vp， 即避免齒齒相對的情況。
[0043] 進一步地：
4為極弧調整角度。P為導磁通道 組20的組數，pe[l，10]，peN+。這樣設置能夠進一步的實現對各個導磁通道的極弧的優 化，從而進一步地減小電機的鐵損，從而增加電機的能效。
[0044] 如圖4所示，第一導磁通道組21與第二導磁通道組22之間設置有第三導磁通道 213,第三導磁通道213朝向轉子本體10上設置的軸孔11延伸。第三導磁通道213包括第一直 段2131和第二直段2132。第二直段2132與第一直段2131相連接，第一直段2131的中心線與 第二直段2132的中心線具有夾角。如圖4所示，示出了P為兩組導磁通道組的情況，其中，相 鄰的導磁通道組中間均具有如圖中所示的第三導磁通道213,即為4個，4個第三導磁通道 213為相鄰的兩組導磁通道組的導磁通道，其結構如圖所示，第一直段2131的中心線如圖中 的L2直線所示，第二直段2132的中心線如圖中的Ll直線所示，其中，直線Ll與直線L2具有夾 角。且直線L2在轉子本體10上的延長線與轉子本體10上設置的軸孔11的軸心具有距離。即 第一磁通屏障組31與第二磁通屏障組32的中心線位于軸孔11的軸心的一側。這樣設置使得 相鄰的磁極具有不同的磁極結構，而能夠保證相對的磁極的結構是相同的。這樣設置在保 證電機運轉時磁路對稱性的前提下，將相鄰磁極的極弧互補的增加和減小一個錯位角，以 降低鐵損的及轉矩脈動，從而使得提升電機的綜合性能。
[0045] 由于現有技術中通過式子：
[0047]來確定極弧，由此可以推斷出其相鄰磁極的結構式相同的。由于采用本實施例中 的技術方案后，使得相鄰磁極的結構式是不相同的。
[0048] 在本實施例中，電機轉子上還設置有磁通屏障組30。磁通屏障組30包括第一磁通 屏障組31和第二磁通屏障組32。第一磁通屏障組31包括第一磁通屏障層311，第一磁通屏障 層311與第一導磁通道211交替地設置于轉子本體10上。第二磁通屏障組32包括第二磁通屏 障層321，第二磁通屏障層321與第二導磁通道212交替地設置于轉子本體10上。如圖4所示， 第一導磁通道211、第二導磁通道212和第一磁通屏障層311、第二磁通屏障層321均為多個， 第一導磁通道211與第一磁通屏障層311、第二導磁通道212與第二磁通屏障層321交替的設 置在轉子本體10上。這樣設置能夠有效的實現磁通屏障對磁場的阻礙作用，從而增加了具 有該電機轉子的電機的性能。
[0049] 進一步地，第一磁通屏障層311和第二磁通屏障層321為鏤空地設置于轉子本體10 上的通孔，相鄰通孔之間的轉子本體10形成第一導磁通道211和第二導磁通道212。且第一 磁通屏障層311和第二磁通屏障層321的橫截面呈弓形，第一磁通屏障層311和第二磁通屏 障層321的弧形部凸出地朝向轉子本體10上設置的軸孔11設置，第一磁通屏障層311和第二 磁通屏障層321的端部背離軸孔11并朝向轉子本體10的外周延伸。沿轉子本體10的徑向方 向向外的第一磁通屏障層311和第二磁通屏障層321的端部與轉子本體10的外周面的距離 逐漸減小。在滿足機械強度的情況下，根據應力分布情況，橋段不等厚設計，將漏磁最減小 至最小化。
[0050] 現有技術中磁阻槽即本實施例中的通孔，該通孔設置成槽形狀的通孔，現有技術 中磁阻槽的端部位于轉子外側的同一圓周上，其連接各個導磁通道的橋段沿徑向的最小寬 度是相同的，由于各個橋段所承受的離心力以及電磁拉力是不同的，設計為相同的寬度，為 保證結構強度，靠近D軸的橋段滿足機械強度后，顯然靠近Q軸的橋段機械強度裕量過高，由 此導致的D軸和Q軸電感差值減小是沒有必要的。而在本實施例中，連接各個導磁通道的橋 段沿徑向的最小寬度是不相同，即越靠近轉子本體10的外周的導磁通道的橋段的厚度越 薄。
[0051] 即靠近D軸處的磁通屏障兩端頂點所在圓周的直徑到靠近Q軸處的磁通屏障兩端 頂點所在圓周的直徑是逐漸增加的。這樣設置既能滿足電機轉子機械強度要求，又能達到 的D軸和Q軸電感差值的最大化，增加了電機的出力。
[0052]如圖5所示，上述實施例中的電機轉子可以用在電機技術領域，即根據本實用新型 的一個實施例，提供了一種電機。該電機包括電機轉子和電機定子40，電機轉子為上述實施 例中的電機轉子。電機定子40具有齒部41，齒部41為多個，相鄰齒部41之間形成定子槽42， 電機轉子的導磁通道組20的一端與齒部41相對設置，導磁通道組20的另一端與定子槽42相 對設置。這樣設置有效的解決了：現有技術中轉子本體的導磁通道的一端是與電機齒部相 對，另一端還是與電機齒部相對，或者導磁通道的一端是與電機定子槽相對，另一端還是與 定子槽相對造成鐵損大的問題。如圖6所示這樣設置有效的降低了電機鐵損，具有本實施例 中的電機相比與現有技術中的電機有著較小的鐵損。
[0053]因此在轉子內部合理的布置磁通屏障，可以實現轉子的高凸極性的設置（Ld> Lq)。合理的設計各個磁通屏障的極弧角度，可以使得轉矩波動和損耗最小化，以達到電機 最佳的性能。
[0054]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本 領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種電機轉子，其特征在于，包括： 轉子本體(10); 導磁通道組（20)，所述導磁通道組（20)設置于所述轉子本體（10)上，所述導磁通道組 (20)包括： 第一導磁通道組(21)，所述第一導磁通道組(21)包括第一導磁通道(211)，所述第一導 磁通道(211)的極弧角度為a; 第二導磁通道組（22)，與所述第一導磁通道組（21)相鄰設置，所述第二導磁通道組 (22)包括與所述第一導磁通道(211)相鄰的第二導磁通道(212)，所述第二導磁通道(212) 的極弧角度為 其中，a關0。2. 根據權利要求1所述的電機轉子，其特征在于，所述第一導磁通道(211)為K個，K個所 述第一導磁通道(211)的極弧角度分別為al，a2，a3,…，ak，k￡N+，其中，Ns為與所述電機轉子相配合的電機定子的齒數； S為極弧調整角度。3. 根據權利要求2所述的電機轉子，其特征在于，所述第二導磁通道(212)為K個，K個所 述第二導磁通道(212)的極弧角度分別為択，02，03,…，Pk，keN+，其中， ak+9 = 0k-9 ；al+01 = 2Ji/p； Ns為與所述電機轉子相配合的所述電機定子的齒數； S為極弧調整角度； Q為極弧偏移角度； P為所述導磁通道組(20)的組數，p e N+; al為與所述第二導磁通道(212)相鄰的所述第一導磁通道(211)的極弧角度； ak為與所述第二導磁通道(212)相鄰的所述導磁通道組(20)的第K個所述第一導磁通 道(211)的極弧角度。4. 根據權利要求2所述的電機轉子，其特征在于，所述第二導磁通道(212)為K個，K個所 述第二導磁通道(212)的極弧角度分別為択，02，03,…，Pk，keN+，其中， ak-9 = 0k+9 ；al+01 = 2Ji/p； Ns為與所述電機轉子相配合的所述電機定子的齒數； S為極弧調整角度； Q為極弧偏移角度； P為所述導磁通道組(20)的組數，p e N+; al為與所述第二導磁通道(212)相鄰的所述第一導磁通道(211)的極弧角度； ak為與所述第二導磁通道(212)相鄰的所述導磁通道組（20)的第K個所述第一導磁通 道(211)的極弧角度。5. 根據權利要求3或4所述的電機轉子，其特征在于， S為極弧調整角度；P為所述導磁通道組(20)的組數，pe[l，l〇]，peN+。6. 根據權利要求3或4所述的電機轉子，其特征在于， Ns為所述電機定子的齒數；Q為極弧偏移角度。7. 根據權利要求1所述的電機轉子，其特征在于，所述第一導磁通道組(21)與所述第二 導磁通道組(22)之間設置有第三導磁通道(213)，所述第三導磁通道(213)朝向所述轉子本 體(10)上設置的軸孔(11)延伸，所述第三導磁通道(213)包括： 第一直段(2131); 第二直段(2132)，與所述第一直段(2131)相連接，所述第一直段(2131)的中心線與所 述第二直段(2132)的中心線具有夾角。8. 根據權利要求1所述的電機轉子，其特征在于，所述電機轉子上還設置有磁通屏障組 (30)，所述磁通屏障組(30)包括： 第一磁通屏障組(31)，所述第一磁通屏障組(31)包括第一磁通屏障層(311)，所述第一 磁通屏障層(311)與所述第一導磁通道(211)交替地設置于所述轉子本體(10)上； 第二磁通屏障組(32)，所述第二磁通屏障組(32)包括第二磁通屏障層(321)，所述第二 磁通屏障層(321)與所述第二導磁通道(212)交替地設置于所述轉子本體(10)上。9. 根據權利要求8所述的電機轉子，其特征在于，所述第一磁通屏障層（311)或所述第 二磁通屏障層(321)為鏤空地設置于所述轉子本體（10)上的通孔，相鄰所述通孔之間的所 述轉子本體(10)形成所述第一導磁通道(211)或所述第二導磁通道(212)。10. 根據權利要求8所述的電機轉子，其特征在于，所述第一磁通屏障層(311)或所述第 二磁通屏障層（321)的橫截面呈弓形，所述第一磁通屏障層（311)或所述第二磁通屏障層 (321)的弧形部凸出地朝向所述轉子本體（10)上設置的軸孔（11)設置，所述第一磁通屏障 層(311)或所述第二磁通屏障層(321)的端部背離所述軸孔（11)并朝向所述轉子本體（10) 的外周延伸。11. 根據權利要求10所述的電機轉子，其特征在于，沿所述轉子本體（10)的徑向方向向 外的所述第一磁通屏障層(311)或所述第二磁通屏障層(321)的所述端部與所述轉子本體 (10)的外周面的距離逐漸減小。12. 根據權利要求10所述的電機轉子，其特征在于，所述第一磁通屏障組(31)與所述第 二磁通屏障組(32)的中心線位于所述軸孔(11)的軸心的一側。13. -種電機，包括電機轉子，其特征在于，所述電機轉子為權利要求1至12任一項中所 述的電機轉子。14. 根據權利要求13所述的電機，其特征在于，所述電機還包括： 電機定子(40)，所述電機定子(40)具有齒部(41)，所述齒部(41)為多個，相鄰齒部(41) 之間形成定子槽(42)，所述電機轉子的導磁通道組(20)的一端與所述齒部(41)相對設置， 所述導磁通道組(20)的另一端與所述定子槽(42)相對設置。15. 根據權利要求14所述的電機，其特征在于，所述電機定子(40)和所述電機轉子由硅 鋼片或非晶材料沿所述電機的軸向層疊制成。
【文檔編號】H02K29/03GK205490060SQ201620082496
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月26日
【發明人】童童, 胡余生, 陳彬, 盧素華
【申請人】珠海格力節能環保制冷技術研究中心有限公司