CN106208425B - 转子、定子及电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种转子、定子及电机，其中，转子包括转子本体，转子本体上具有靠近定子的圆周部，在圆周部上设置有齿状结构，齿状结构包括若干沿圆周部的周向依次设置的转子齿，转子齿具有面向转子的旋转方向的第一齿面和背向转子的旋转方向的第二齿面，其中，第一齿面的宽度大于第二齿面的宽度。定子包括定子本体，定子本体靠近转子的一端设置若干定子齿，定子齿具有面向转子的旋转方向的第三齿面和背向转子的旋转方向的第四齿面，其中，第三齿面的宽度小于第四齿面的宽度。电机中的转子和定子择一采用齿状结构。本发明通过在转子或定子上设置具有方向性的齿状结构，可以提升电机转矩电流比，同时电机铁损不增加，有效提升电机性能和特性。

Description

转子、定子及电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种转子、定子及电机。

背景技术

目前，永磁同步电机的发展日趋成熟，其性能也逐步提高，因此被广泛应用于各个行业。但是永磁同步电机的性能还是需要不断的提升，这样才能满足不断增加的市场需求。

提升永磁同步电机的性能大多通过控制器来实现，例如，通过控制器解决启动难题、转速波动难题、弥补转矩脉动的缺陷、提高转矩电流比等。而从电机设计源头上改进，有利于整个产品的水平提高，降低控制驱动难度。其中，提升电机的转矩电流比，是提升电机材料利用率及性能的一个关键。

对现有的永磁同步电机的定转子在电磁作用时进行分区域分析，部分对转矩输出为正贡献，部分起到导磁作用，基本无转矩输出能力，部分主要为负贡献，因此现有的永磁同步电机的转矩电流比较低，导致输入电流较大，电机铜损、控制器的损耗也较大，影响电机性能开发。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种转子，其可在不增加电机铁损的前提下有效提升电机的转矩电流比，进而提升整个电机的性能。

本发明的另一个目的在于提供一种定子，其可以提升电机的转矩电流比。

本发明的又一个目的在于提供一种电机，其转矩电流比较高，输入电流较小，铜损和控制器的损耗小。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种转子，包括转子本体，所述转子本体上具有靠近定子的圆周部，在所述圆周部上设置有齿状结构，所述齿状结构包括若干沿所述圆周部的周向依次设置的转子齿，所述转子齿具有面向转子的旋转方向的第一齿面和背向转子的旋转方向的第二齿面，其中，所述第一齿面的宽度大于所述第二齿面的宽度。

另一方面，还提供一种定子，包括定子本体，所述定子本体靠近转子的一端设置若干定子齿，所述定子齿具有面向转子的旋转方向的第三齿面和背向转子的旋转方向的第四齿面，其中，所述第三齿面的宽度小于所述第四齿面的宽度。

再一方面，还提供一种电机，包括转子和定子，其中，转子采用如上所述的转子或定子采用如上所述的定子。

本发明的有益效果为：本发明通过在转子或定子上设置具有方向性的齿状结构，可以去除负贡献，增加正贡献，并将不贡献转矩部分转化为正贡献，进而提升电机转矩电流比，同时电机铁损不增加，有效提升电机性能和特性。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的转子的结构示意图。

图2为本发明另一实施例所述的转子的结构示意图。

图3为图2中的X处的局部放大示意图。

图4为本发明又一实施例所述的转子的结构示意图。

图5为图4中的Y处的局部放大示意图。

图6为本发明实施例所述的定子的结构示意图。

图7为图6中的Z处的局部放大示意图。

图8为图7中的W处的局部放大示意图。

图1至8中：

110、转子本体；120、转子齿；121、第一齿面；122、第二齿面；123、齿尖圆；124、齿根圆；130、切边部；140、转子极间；150、转子连接部；160、等效圆；170、磁钢槽；

210、定子本体；220、定子齿；221、第三齿面；222、第四齿面。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“外”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1至5所示，本发明实施例的提供一种转子，包括转子本体110，转子本体110上具有靠近定子的圆周部，在圆周部上设置有齿状结构，齿状结构包括若干沿圆周部的周向依次设置的转子齿120，转子齿120具有面向转子的旋转方向的第一齿面121和背向转子的旋转方向的第二齿面122，其中，第一齿面121的宽度大于第二齿面122的宽度。通过在转子本体110上设置具有方向性的齿状结构，即面向转子的旋转方向的齿面宽，背向旋转方向的齿面窄，可以使转子在等效外径不增加的前提下，去除负贡献，增加正贡献，并将不贡献转矩部分转化为正贡献，进而提升电机转矩电流比，同时电机铁损不增加，有效提升电机性能和特性。

在本实施例中，转子应用于内转子电机，此时圆周部设置在转子本体110的外缘，即齿状结构设置在转子本体110的外缘。但是转子不限于应用于内转子电机，还可以应用于外转子电机，当转子应用于外转子电机时，圆周部设置在转子本体的内缘，即齿状结构设置在转子本体的内缘。

在本发明的一实施例中，如图1所示，齿状结构沿转子本体110的圆周部的周向环形设置。通过将齿状结构沿转子本体110的圆周部的周向环形设置，使得整个转子本体110的圆周部均被齿状结构包覆，这样可以使整个转子在不增加电机铁损的同时提升电机转矩电流比，进而提升电机的性能。

在本发明的一个优选的实施例中，如图2和3所示，转子本体110的圆周部的周向间隔设置多个齿状结构，每个齿状结构正对转子本体110的一个转子极的有效极宽的区域，相邻两个齿状结构之间具有切边部130，切边部130正对转子本体110的转子极间140的区域。通过在转子极间140的区域设置切边部130，切边部130使得此区域的转子本体110的圆周部上没有设置转子齿120，即切边部130形成隔磁桥，隔磁桥可以有效的降低转矩脉动、降低漏磁。

在本实施例中，切边部130的长度沿转子本体110的轴向延伸。此处的轴向延伸具体是指切边部130可沿转子本体110的轴向连续或间断设置，当切边部130沿转子本体110的轴向连续设置时，说明切边部130的长度与转子本体110的长度相等；当切边部130沿转子本体110的轴向间断设置时，说明切边部130的长度小于转子本体110的长度。上述情况仅限于转子齿120是沿转子本体110的轴向设置的直齿结构(转子齿120为直齿结构具体是指转子齿120的长度方向与转子本体110的轴线平行)，如果转子齿120是设置在转子本体110上的斜齿结构(转子齿120为斜齿结构具体是指转子齿120的长度方向与转子本体110的轴线不平行)，那么，切边部130沿转子齿120的长度方向设置在相邻两个齿状结构之间。

转子齿120所占转子本体110的圆周角度为A，其中，12°/P＜A＜17.2°/P，P为转子极对数，每个有效极宽所占转子本体的圆周角度为D，100°/P＜D＜110°/P。在本实施例中，有效极宽是指转子的一个转子极对应产生电极作用的部分的宽度，如图2所示，一个转子极为转子本体110内的一个磁钢槽170，其可产生电极作用的部分与转子本体110的圆周部上设置的每个齿状结构相对应。通过将转子齿120所占转子本体110的圆周角度A设置为12°/P＜A＜17.2°，可以使整个转子在不增加电机铁损的同时将电机转矩电流比提升23％，极大的提升电机的性能。

在本实施例中，转子的极对数P＝2，对应的，切边部130的数量为四个。一个转子极为转子本体110内的一个磁钢槽170，转子的每对转子极由两个磁极不同的磁钢槽170构成，每个磁钢槽170正对转子本体110的圆周部的部分均设置有齿状结构。因此，6°＜A＜8.6°，50°＜D＜55°。

第一齿面121为朝向远离转子本体110的中心的一侧凸出的圆弧，圆弧的直径不大于转子的等效圆160直径，其中，第二齿面122的宽度为F，L＜F＜5L/3，L为电机等效气隙宽度，电机等效气隙宽度是指电机中定子与转子的等效圆160之间的距离。

在本实施例中，转子齿120具有齿尖和齿根，转子本体110的圆心到齿尖与到齿根的距离差为转子齿120的齿高B，L/4＜B＜L，其中，L为电机等效气隙宽度。具体的，转子本体110的齿尖所在的圆周为齿尖圆123，转子本体120的齿根所在的圆周为齿根圆124，齿尖圆123与齿根圆124的圆心均与转子本体110的圆心同心。

在本发明的另一个实施例中，本实施例与上述实施例的结构基本相同，区别仅在于，在本实施例中，转子齿120的齿尖被削平处理，如图4和5所示，第一齿面121远离转子本体110的一端与第二齿面122远离转子本体110的一端通过转子连接部150连接。通过将第一齿面121和第二齿面122两者远离转子本体110的一端通过转子连接部150连接，即切去转子齿120的齿尖部分，这样可以改善转子工艺性，降低装配难度。转子连接部150与转子的等效圆160之间的间距为G，E/2＜G＜E，E≤B/2，其中，E为转子齿120的齿尖部分的齿尖圆123与转子的等效圆160之间的距离。优选的，转子连接部150为弧形结构或平面结构。

在本实施例中，转子连接部150的长度沿转子齿120的长度方向延伸。此处的延伸是指转子连接部150连续或者间断的设置在转子齿120的长度方向上，如果连续设置，那么转子连接部150的长度等于转子齿120的长度，如果间断设置，那么转子连接部150的长度小于转子齿120的长度。

本发明实施例还提供一种定子，如图6至8所示，此定子包括定子本体210，定子本体210靠近转子的一端设置若干定子齿220，定子齿具有面向转子的旋转方向的第三齿面221和背向转子的旋转方向的第四齿面222，其中，第三齿面221的宽度小于第四齿面222的宽度。通过在定子本体210上设置具有方向性的齿状结构，且面向转子的旋转方向的齿面窄，背向旋转方向的齿面宽，可以提升电机转矩电流比，同时电机铁损不增加，有效提升电机性能和特性。

在本实施例中，定子本体210靠近转子的一端向内凹设有圆弧部，若干定子齿220沿圆弧部的弧形方向依次设置在圆弧部上。

在本发明的一个优选的实施例中，第三齿面221远离定子本体210的一端与第四齿面222远离定子本体210的一端通过定子连接部(图中未示出)连接，定子连接部的长度沿定子齿220的长度方向延伸。通过将第三齿面221和第四齿面222两者远离定子本体210的一端通过定子连接部连接，即切去定子齿的齿尖，这样可以改善定子工艺性，降低装配难度。

本发明的实施例还提供一种电机，电机包括定子和转子，其中转子采用如上实施例的转子，即转子上设置有齿状结构，转子的结构可参照图1至5和上述实施例，此处不再赘述转子的具体结构，而定子采用常规的定子的结构。

本发明的实施例还提供一种电机，电机包括定子和转子，其中定子采用如上实施例的定子，即定子上设置有齿状结构，定子的结构可参照图6至8及上述实施例，此处不再赘述定子的具体结构，而转子采用常规的转子的结构。

在本发明的一个优选的实施例中，当定子设置有齿状结构的时候，转子的转子本体的外缘间隔设置多个切边部，切边部正对转子本体的转子极间的区域。

在本实施例中，所述切边部的长度沿所述转子本体的轴向延伸。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种转子，包括转子本体，其特征在于，所述转子本体上具有靠近定子的圆周部，在所述圆周部上设置有齿状结构，所述齿状结构包括若干沿所述圆周部的周向依次设置的转子齿，所述转子齿具有面向转子的旋转方向的第一齿面和背向转子的旋转方向的第二齿面，其中，所述第一齿面的宽度大于所述第二齿面的宽度，所述转子本体的圆心到所述齿状结构的齿尖与到所述齿状结构的齿根的距离差为所述转子齿的齿高B，所述转子本体包括等效圆，所述转子齿的齿尖部分的齿尖圆的直径大于所述等效圆的直径，所述转子齿的齿尖部分的齿尖圆与所述等效圆之间的距离E≤B/2，所述第一齿面与所述第二齿面均与所述转子的等效圆相交，所述第一齿面远离所述转子本体的一端与所述第二齿面远离所述转子本体的一端通过转子连接部连接，所述转子齿的齿尖被削平处理。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述齿状结构沿所述转子本体的所述圆周部的周向环形设置。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子本体的所述圆周部的周向间隔设置多个所述齿状结构，每个所述齿状结构正对所述转子本体的一个转子极的有效极宽的区域，相邻两个所述齿状结构之间具有切边部，所述切边部正对所述转子本体的转子极间的区域。

4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，每个所述有效极宽所占所述转子本体的圆周角度为D，100°/P＜D＜110°/P，其中，P为转子的极对数。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子连接部与所述转子的等效圆之间的间距为G，E/2＜G＜E。

6.根据权利要求1至5任一项所述的转子，其特征在于，所述第一齿面为朝向远离所述转子本体的中心的一侧凸出的圆弧，所述圆弧的直径不大于所述转子的等效圆的直径。

7.根据权利要求1至5任一项所述的转子，其特征在于，所述转子齿所占所述转子本体的圆周角度为A，其中，12°/P＜A＜17.2°/P，P为转子的极对数。

8.根据权利要求1至5任一项所述的转子，其特征在于，所述第二齿面的宽度为F，L＜F＜5L/3，其中，L为电机的等效气隙宽度。

9.一种定子，包括定子本体，其特征在于，与权利要求1～8任一项所述的转子相配合，所述定子本体靠近转子的一端设置若干定子齿，所述定子齿具有面向转子的旋转方向的第三齿面和背向转子的旋转方向的第四齿面，其中，所述第三齿面的宽度小于所述第四齿面的宽度，所述第三齿面与所述第四齿面均与所述转子的等效圆相交，所述第三齿面远离所述定子本体的一端与所述第四齿面远离所述定子本体的一端通过定子连接部连接，所述定子齿的齿尖被削平处理。

10.一种电机，包括转子和定子，其特征在于，所述转子采用如权利要求1至8任一项所述的转子或所述定子采用如权利要求9所述的定子。

11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述定子的定子本体靠近所述转子的一端设置若干定子齿，所述转子的转子本体具有靠近所述定子的圆周部，所述圆周部的周向间隔设置多个切边部，所述切边部正对所述转子本体的转子极间的区域。