CN112787435B - 转子结构及电机 - Google Patents

Abstract

本申请总体来说涉及电机技术领域领域，具体而言，涉及一种转子结构及电机，转子结构包括转子铁芯及调节件，转子铁芯安装有多个周向均布的永磁体，调节件套设于所述转子铁芯的轴孔内，且所述调节件对应所述转子铁芯的磁极设置有调节绕组，当电机输出的力矩不够时，增加输送至调节绕组的电流，使调节绕组产生的磁场与永磁体产生的磁场方向一致，增强电机主磁场，提高电机输出能力，当电机反电动势能过高时，调节电流输入至调节绕组的电流大小、方向或频率，使调节绕组产生的磁场与永磁产生的磁场方向相反，起到弱磁作用，减小电机电能消耗，提高电机功率因数。

Description

转子结构及电机

技术领域

本申请总体来说涉及电机技术领域领域，具体而言，涉及一种转子结构及电机。

背景技术

磁同步电机的主磁场由永磁体提供，其产生的磁场不能自动调节，需要定子绕组产生的磁场对其进行调控。电机在负载增加时，需要更大的转矩，此时需要增强主磁场，因转子磁场不可调节，需要定子电流增加，导致损耗同步增加。

电机运转在高转速时，电机的反电动势超出输入电压，电机无法输入电流来产生转矩，为了保证电机在高速运行时的输出能力，需要定子绕组的部分电流对转子进行弱磁，减小总磁链，转速越高，弱磁程度越深，需要的电流也就越大，电机损耗也随之增加，电机温升上升，同时对电机控制器的电流输出能力也有一定要求。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本申请内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决现有电机通过定子增强磁场及弱磁过程中电能损耗大的技术问题，本申请的主要目的在于，提供一种转子结构及电机。

为实现上述发明目的，本申请采用如下技术方案：

一种电机，包括定子及套设于所述定子内转子结构；

转子结构包括：

转子铁芯，安装有多个周向均布的永磁体；

调节件，套设于所述转子铁芯的轴孔内，且所述调节件对应所述转子铁芯的磁极设置有调节绕组；

相邻两个所述调节绕组的绕制方向相反；

或，所述调节绕组包括至少两个径向叠加的绕组段，相邻两个所述绕组段的绕制方向相反；

电机还包括转轴及电机壳，所述转轴的一端开设有轴向延伸的安装孔，且所述安装孔从所述转子铁芯轴向方向的一侧延伸至所述转子铁芯的另一侧；

当所述调节绕组包括至少两个径向叠加的绕组段，相邻两个所述绕组段的绕制方向相反设置时，所述调节件对应所述转子铁芯转动安装于所述安装孔内，且所述调节件固定连接所述电机壳。

进一步的，在本申请的一些实施例中，上述调节绕组的数量为所述转子铁芯的总磁极数的正整数倍，且每个所述磁极对应的所述调节绕组数量相同。

进一步的，在本申请的一些实施例中，上述转子铁芯开设有用于容纳所述永磁体的磁钢槽。

进一步的，在本申请的一些实施例中，上述调节件为圆环状结构，且所述调节件的外周侧设置有多个用于绕制所述调节绕组的外齿。

进一步的，在本申请的一些实施例中，上述转子铁芯在相邻两个所述永磁体之间开设有隔磁槽，且所述隔磁槽靠近所述轴孔设置。

进一步的，在本申请的一些实施例中，上述定子包括定子铁芯及安装于所述定子铁芯的定子绕组，所述定子绕组的数量为所述调节绕组的数量的正整数倍。

由上述技术方案可知，本申请的转子结构及电机的优点和积极效果在于：

调节电机磁场，减小电机电能消耗，提高电机功率因数。

本申请一方面提供一种转子结构，转子结构包括转子铁芯及调节件，转子铁芯安装有多个周向均布的永磁体，调节件套设于所述转子铁芯的轴孔内，且所述调节件对应所述转子铁芯的磁极设置有调节绕组。

本申请另一方面提供一种电机，安装有上述转子结构，当电机输出的力矩不够时，增加输送至调节绕组的电流，使调节绕组产生的磁场与永磁体产生的磁场方向一致，增强电机主磁场，提高电机输出能力，当电机反电动势能过高时，调节电流输入至调节绕组的电流大小或方向，使调节绕组产生的磁场与永磁产生的磁场方向相反，起到弱磁作用，减小电机电能消耗，提高电机功率因数。

附图说明

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

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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是实施例1示出的一种转子结构与定子配合示意图；

图2是实施例1示出的一种转子结构的转子铁芯示意图；

图3是实施例1示出的一种转子结构的调节件的示意图；

图4是实施例1示出的一种电机的局部示意图；

图5是实施例2示出的一种转子结构与定子配合示意图；

图6是实施例2示出的一种转子结构的调节件的示意图；

图7是实施例2示出的一种电机的局部示意图。

其中，附图标记说明如下：

100-转子铁芯；200-定子铁芯；300-调节件；400-转轴；500-电机壳；600-集电器；700-轴套；

110-永磁体；120-磁钢槽；130-轴孔；140-隔磁槽；150-卡槽；

210-定子绕组；

310-外齿；320-调节绕组；330-穿装孔；

321-第一绕组段；322-第二绕组段；

410-安装孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围，因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本申请提供一种转子结构及电机，转子结构包括转子铁芯100及调节件300，转子铁芯100安装有多个周向均布的永磁体110，调节件300套设于所述转子铁芯100的轴孔130内，且所述调节件300对应所述转子铁芯100的磁极设置有调节绕组320，电机安装有该转子结构，当电机输出的力矩不够时，增加输送至调节绕组320的电流，使调节绕组320产生的磁场与永磁体110产生的磁场方向一致，增强电机主磁场，提高电机输出能力，当电机反电动势能过高时，调节电流输入至调节绕组320的电流大小及方向，使调节绕组320产生的磁场与永磁产生的磁场方向相反，起到弱磁作用，减小电机电能消耗，提高电机功率因数。

实施例1：

参考图1-3所示，本实施例提供一种转子结构及电机，电机包括转子结构、定子、调节件300、转轴400、电机壳500及集电器600。

转子结构包括转子铁芯100及调节件300，转子铁芯100开设有多个周向均布的磁钢槽120，磁钢槽120呈开口朝向转子铁芯100外侧的“V”型结构，磁钢槽120内安装有永磁体110，在本领域技术人员的理解下，本申请中，磁钢槽也可以是“一”字型或“U”型等，或者通过表贴的方式安装永磁体110。转子铁芯100的轴向开设有轴孔130，转子铁芯100在相邻两个所述永磁体110之间开设有隔磁槽140，且所述隔磁槽140靠近所述轴孔130设置，转子铁芯100的轴孔130内壁在两个隔磁槽140之间设置有卡槽150，由于卡槽150与调节件300卡接配合，使调节件300周向固定安装于所述轴孔130内。

如图3所示，调节件300呈圆环状结构，将调节件300中间的孔定义为穿装孔330，调节件300的周侧均布有多个用于绕制调节绕组320的外齿310，调节件300与转子铁芯100配合后，外齿310的部分卡入卡槽150内，调节绕组320的数量为转子铁芯100磁极数的正整数倍，且每个磁极对应的调节绕组320数量相同，使一个磁极可对应一个调节绕组320，也可对应多个调节绕组320，可以理解为，外齿310的数量为转子铁芯100的磁极数的正整数倍，在两个隔磁槽140之间根据外齿310的数量可设置多个卡槽150用于固定调节件300。本实施例中，可以通过绕线在调节件300上连续绕制多个调节绕组320，也可以通过多组并联的线分别绕制调节绕组320，相邻两个调节绕组320的绕制方向相反，相邻两个调节绕组320通入电流后产生侧磁场相反。

本方案中，调节件300可以是铁芯，也可以是其它导磁材料形成的导磁结构。

定子包括定子铁芯200及安装于定子铁芯200的定子绕组210，定子绕组210的数量为调节绕组320的数量的正整数倍，即，定子上齿的数量为调节件300外齿310的数量的正整数倍。

如图4所示，转子铁芯100和定子铁芯200均安装于电机壳500内部。转子铁芯100转动套设于定子铁芯200内部，调节件300通过外齿310与卡槽150的配合固定套设于转子铁芯100内部，转轴400穿过穿装孔330，转轴400与调节件300固定连接，本申请中，调节绕组320连接集电器600，集电器600的两个集电环安装在转子上，调节绕组320的两端分别接在集电器600的集电环上，两个集电环之间用绝缘材料隔开。电机还安装有两个电刷（未示出），两个电刷分别对应两个集电环，电刷固定在电机壳500上，定子绕组210的两端引出后可以做成接插的形式，通过插接的方式连接到控制器，当电机控制器检测到电机输出力矩不够时，通过集电器600增加输入至调节绕组320的电流，并调节电流方向，使调节绕组320产生的磁场方向与永磁体110产生磁场的方向一致，增强电机的主磁场，提高输出能力；当电机控制器检测到电机的反电动势过高时，改变电流方向，并调节输送至调节绕组320的电流大小，使调节绕组320产生的磁场方向与永磁体110产生磁场的方向相反，从而对电机的主磁场进行调节，起到弱磁的作用。

需要说明的是，在本申请的结构及原理的基础上，关于电刷的安装方式、集电器600的安装方式、电刷、电机控制器及集电器600之间的连接，本领域技术人员可以根据现有技术进行设计，在此不过多介绍。本申请中的电机还具有一些必要部件，如轴承，轴承固定连接电机壳500，轴承对转轴400起到固定支撑作用。

实施例2：

参阅图5-7，本实施例提供一种转子结构及电机，电机包括转子结构、定子、调节件300、转轴400及电机壳500。

转子结构包括转子铁芯100及调节件300，转子铁芯100开设有多个周向均布的磁钢槽120，磁钢槽120呈开口朝向转子铁芯100外侧的“V”型结构，磁钢槽120内安装有永磁体110，转子铁芯100的轴向开设有轴孔130，定子包括定子铁芯200及安装于定子铁芯200的定子绕组210。

如图6所示，调节件300呈圆环状结构，调节件300的周侧均布有多个用于绕制调节绕组320的外齿310，调节绕组320的数量为转子铁芯100磁极数的正整数倍，且每个磁极对应的调节绕组320数量相同。使一个磁极可对应一个调节绕组320，也可对应多个调节绕组320。也可以理解为，外齿310的数量为转子铁芯100的磁极数的正整数倍，定子绕组210的数量为调节绕组320的数量的正整数倍，即，定子铁芯200上齿的数量为调节件300的外齿310数量的正整数倍。

本实施例中，可以通过多组绕线分别在调节件300上连续绕制形成调节绕组320，相邻两组绕线的绕制方向相反，图6中，采用两组绕线分别绕制形成调节绕组320，因此，调节绕组320包括第一绕组段321和第二绕组段322，第一绕组段321和第二绕组段322径向叠加，第一绕组段321与第二绕组段322的绕制方向相反，在本领域技术人员的理解下，调节套组320也可以采用其它现有的绕制方式绕制。

结合图5和图7，转子铁芯100、定子铁芯200及调节件300均安装于电机壳500内部，转子铁芯100套设于定子铁芯200内，转轴400穿装于转子铁芯100的轴孔130内，转轴400与转子铁芯100周向固定连接，转轴400的一端开设有轴向延伸的安装孔410，且安装孔410从转子铁芯100轴向方向的一侧延伸至转子铁芯100的另一侧，本实施中，安装孔410从转轴400的末端朝向转轴400的头端轴向延伸开设，电机壳500对应转轴400的末端设置有后端盖，调节件300对应转子铁芯100转动安装于安装孔410内，后端盖固定连接轴套700，轴套700采用非导磁的绝缘材料。

轴套700的直径小于转轴400安装孔410的直径，轴套700伸入转轴400的安装孔410内并穿装于调节件300的穿装孔330，轴套700与调节件300固定连接，当转轴400转动时，调节件300在安装孔410内处于静止状态，本实施例中，为了方便调节绕组320的三相引出线与电机控制器连接，在电机壳500的后端盖及轴套700上分别开设过线孔，调节绕组320的三相引出线从过线孔引出。

当需要调节磁场时，由电机控制器采集电机的运行状态，当电机输出力矩不够时，电机控制器向调节绕组320输入三相电流，并调节电力大小及频率，使调节绕组320产生的旋转磁场与转子铁芯100同步转动，实现对每个磁极的针对性调节，增强电机的主磁场，提高输出能力；当电机控制器检测到电机的反电动势过高时，改变电流大小、电流频率及相位差，使调节绕组320产生的磁场方向与永磁体110产生磁场的方向相反，从而对电机的主磁场进行调节，起到弱磁的作用。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明总的发明构思的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电机，其特征在于，包括定子及套设于所述定子内的转子结构；所述转子结构包括：

转子铁芯（100），安装有多个周向均布的永磁体（110）；

调节件（300），固定套设于所述转子铁芯（100）的轴孔（130）内，且所述调节件（300）对应所述转子铁芯（100）的磁极设置有调节绕组（320）；

相邻两个所述调节绕组（320）的绕制方向相反；

所述调节件（300）与所述转子铁芯（100）配合后，所述调节绕组（320）的数量为所述转子铁芯（100）磁极数的正整数倍，且每个磁极对应的所述调节绕组（320）数量相同；

所述电机还包括转轴（400）及电机壳（500）；

所述调节绕组（320）连接集电器（600），当电机的控制器检测到电机输出力矩不够时，通过所述集电器（600）增加输入至所述调节绕组（320）的电流，并调节电流方向，使所述调节绕组（320）产生的磁场方向与所述永磁体（110）产生磁场的方向一致；当电机的控制器检测到电机的反电动势过高时，改变电流方向，并调节输送至所述调节绕组（320）的电流大小，使所述调节绕组（320）产生的磁场方向与所述永磁体（110）产生磁场的方向相反。

2.一种电机，其特征在于，包括定子及套设于所述定子内的转子结构；所述转子结构包括：

转子铁芯（100），安装有多个周向均布的永磁体（110）；

调节件（300），套设于所述转子铁芯（100）的轴孔（130）内，且所述调节件（300）对应所述转子铁芯（100）的磁极设置有调节绕组（320）；

所述调节绕组（320）包括至少两个径向叠加的绕组段，相邻两个所述绕组段的绕制方向相反；

所述电机还包括转轴（400）及电机壳（500），所述转轴（400）的一端开设有轴向延伸的安装孔（410），且所述安装孔（410）从所述转子铁芯（100）轴向方向的一侧延伸至所述转子铁芯（100）的另一侧；

所述调节件（300）对应所述转子铁芯（100）转动安装于所述安装孔（410）内，且所述调节件（300）固定连接所述电机壳（500），所述电机壳（500）对应所述转轴（400）的末端设置有后端盖，所述后端盖固定连接轴套（700），所述轴套（700）采用非导磁的绝缘材料，所述轴套（700）伸入所述安装孔（410）内并穿装于所述调节件（300），所述轴套（700）与所述调节件（300）固定连接，当所述转轴（400）转动时，所述调节件（300）在所述安装孔（410）内处于静止状态。

3.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述调节绕组（320）的数量为所述转子铁芯（100）的总磁极数的正整数倍，且每个磁极对应的所述调节绕组（320）数量相同。

4.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯（100）开设有用于容纳所述永磁体（110）的磁钢槽（120）。

5.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述调节件（300）为圆环状结构，且所述调节件（300）的外周侧设置有多个用于绕制所述调节绕组（320）的外齿（310）。

6.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯（100）在相邻两个所述永磁体（110）之间开设有隔磁槽（140），且所述隔磁槽（140）靠近所述轴孔（130）设置。

7.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述定子包括定子铁芯（200）及安装于所述定子铁芯（200）的定子绕组（210），所述定子绕组（210）的数量为所述调节绕组（320）的数量的正整数倍。

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