專利名稱：轉子和電動馬達的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種用于電動馬達的轉子以及包括該轉子的電動馬達。
背景技術：
內嵌式稀土永磁電動馬達的應用越來越廣泛。然而，由于轉子槽和定子槽之間的相互作用，這種電動馬達中的頓轉矩(也稱為齒槽轉矩)比較大，會造成噪音和振動大的問題。目前，消除或降低這種頓轉矩的ー種方法是將定子槽布置成斜槽。但這種方法僅適合分布式繞組馬達，而不適合集中式繞組馬達。另ー種方法是將轉子設計成多段式，每ー段錯開一定角度，如圖10所示。但這種方案仍然會由于磁通變化不連續(xù)而仍有相當大頓轉矩存在。而且采用這種方式，轉子的制造エ藝比較復雜，成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個或多個實施例的ー個目的是提供一種能夠更好地消除內嵌式稀土永磁電動馬達中的頓轉矩的轉子。本發(fā)明的一個或多個實施例的另ー個目的是提供一種能夠更好地消除頓轉矩的電動馬達。本說明書的ー個方面提供了一種用于電動馬達的轉子，包括:轉子鐵芯，所述轉子鐵芯由多個沿所述轉子鐵芯的軸向方向疊置的轉子疊片構成并且在所述轉子鐵芯中形成有多個沿所述轉子鐵芯的軸向方向貫穿延伸的磁體槽；和多個永磁體，所述永磁體分別嵌入到所述轉子鐵芯的磁體槽中以便在所述轉子鐵芯的徑向外緣上形成多個磁極，所述磁極沿所述轉子鐵芯的圓周方向以相同的角度間距設置，其中，在所述轉子鐵芯的兩個相鄰的磁極之間形成有轉子槽，所述轉子槽相對于所述轉子鐵芯的軸向方向傾斜地延伸。優(yōu)選地，形成在每個轉子疊片中的磁體槽具有相同的形狀和尺寸并且沿所述轉子鐵芯的軸向方向完全對齊。優(yōu)選地，形成在各個轉子疊片中的轉子槽具有相同的形狀和尺寸但是相對于所述轉子鐵芯的旋轉軸線的角位置彼此不同。優(yōu)選地，形成在各個轉子疊片中的轉子槽的角位置按照從所述轉子鐵芯的一端到所述轉子鐵芯的另一端的順序相對于所述轉子鐵芯的旋轉軸線依次沿相同的方向偏轉預定角度。優(yōu)選地，位于轉子鐵芯一端的轉子槽相對于位于轉子鐵芯另一端的轉子槽繞所述轉子鐵芯的旋轉軸線偏轉5 15度。優(yōu)選地，假定轉子疊片的數(shù)量為n，位于轉子鐵芯兩端的轉子槽之間的偏轉角度為Y，則任意兩個相鄰的轉子疊片中的轉子槽之間的偏轉角度為Y/n。優(yōu)選地，每個磁體槽的兩端形成有氣隙部，永磁體沒有延伸到所述氣隙部中。優(yōu)選地，所述磁體槽形成為平直形、V形、弧形或截頭的V形。
優(yōu)選地，所述轉子槽形成在所述轉子鐵芯的外表面上。優(yōu)選地，所述轉子槽形成在所述轉子鐵芯的外周緣部中并且不朝所述轉子鐵芯的外表面敞開。優(yōu)選地，所述磁體槽的數(shù)量與所述轉子槽的數(shù)量相同。優(yōu)選地，所述磁體槽的數(shù)量與所述轉子槽的數(shù)量均為偶數(shù)。優(yōu)選地，各個轉子疊片上的磁極的中點的連線相對于所述轉子鐵芯的軸向方向傾斜地延伸。本說明書的另ー個方面提供了ー種包括上述轉子的電動馬達。根據(jù)本發(fā)明的一種或幾種實施例的轉子和/或電動馬達的優(yōu)點在于:在根據(jù)本發(fā)明實施方式的轉子中，各個磁極之間的轉子槽相對于轉子鐵芯的軸向方向傾斜地延伸，實測表明，采用這種構造能夠大大降低甚至消除永磁電動馬達中的頓轉矩。此外，轉子鐵芯中的磁體槽仍然是沿轉子鐵芯的軸向方向平直地延伸的，因此可以容易地將扁平形狀的永磁體插入到這些磁體槽中。因此，在降低或消除了頓轉矩的同時沒有過多地増加裝配的難度。


通過以下參照附圖的描述，本發(fā)明的一個或幾個實施例的特征和優(yōu)點將變得更加
容易理解，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明ー種實施方式的電動馬達的示意性俯視圖；圖2是圖1所示電動馬達的轉子的分解立體圖；圖3是圖1所示電動馬達的轉子的部分剖視立體圖；圖4是圖2所示轉子的轉子疊片的示意圖；圖5是圖4所示的其中一個轉子疊片的示意圖；圖6A和6B分別是轉子鐵芯兩端的兩個轉子疊片的俯視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施方式的轉子與常規(guī)轉子的頓轉矩的比較圖；圖8A-8D示出了根據(jù)本發(fā)明其他實施方式的具有不同形式的磁體槽的轉子；圖9A-9D示出了根據(jù)本發(fā)明其他實施方式的具有不同形式的轉子槽的轉子；圖10示出了一種現(xiàn)有技術的分段式轉子。
具體實施例方式下面對優(yōu)選實施方式的描述僅僅是示范性的，而絕不是對本發(fā)明及其應用或用法的限制。下面將參照圖1-7描述根據(jù)本發(fā)明ー種實施方式的電動馬達。其中，圖1是根據(jù)本發(fā)明ー種實施方式的電動馬達的示意性俯視圖；圖2是圖1所示電動馬達的轉子的分解立體圖；圖3是圖1所示電動馬達的轉子的部分剖視立體圖；圖4是圖2所示轉子的轉子疊片的示意圖；圖5是圖4所示的其中一個轉子疊片的示意圖；圖6A和6B分別是轉子鐵芯兩端的兩個轉子疊片的俯視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施方式的轉子與常規(guī)轉子的頓轉矩的比較圖。如圖所示，電動馬達I包括一般包括定子10和能夠在定子10內旋轉的轉子20。轉子20可以與旋轉軸(未示出)配合以輸出旋轉力。
定子10包括大致圓筒形的定子鐵芯12。定子鐵芯12由多個沿定子鐵芯12的軸向方向疊置的定子疊片構成。定子鐵芯12上設置有朝向定子鐵芯的徑向內側延伸并且沿定子鐵芯12的圓周方向以預定的間距間隔開的多個磁極14。在兩個相鄰的磁極14之間形成有定子槽16。定子線圈(未示出)纏繞在磁極14上以在加電時形成驅動轉子20的磁場。轉子20包括大致圓柱形的轉子鐵芯22和多個永磁體40。轉子鐵芯22由多個沿轉子鐵芯22的軸向方向疊置的轉子疊片24構成。在轉子鐵芯22中形成有多個沿轉子鐵芯22的軸向方向貫穿延伸的磁體槽26。永磁體40分別嵌入到轉子鐵芯22的各個磁體槽26中以便在轉子鐵芯22的徑向外緣上形成多個磁極28。這些磁極28沿轉子鐵芯22的圓周方向以相同的角度間距設置。參照圖2，在轉子鐵芯22的兩個相鄰的磁極28之間形成有轉子槽30，轉子槽30構造成相對于轉子鐵芯22的軸向方向傾斜地延伸。轉子槽30和磁體槽26可以具有相同的數(shù)量。另外，參照圖3，在本發(fā)明的構造中，磁體槽26形成為沿轉子鐵芯22的軸向方向平直地延伸使得圖2所示的扁平形狀的永磁體40能夠容易地插入到這些磁體槽26中，而轉子槽30形成為相對于轉子鐵芯22的軸向方向傾斜地延伸，從而在確保了轉子20的易組裝性的同時大大降低了電動馬達中的頓轉矩。圖7示出了實測的根據(jù)本發(fā)明實施方式的將轉子槽30形成為斜槽的轉子20和常規(guī)的將轉子槽形成為沿轉子鐵芯的軸向方向延伸的直槽的轉子產(chǎn)生的頓轉矩的比較。在圖7中，橫軸表示轉子的旋轉角度，縱軸表示頓轉矩，虛線表示常規(guī)的直槽轉子的頓轉矩，而點劃線表示根據(jù)本發(fā)明的斜槽轉子的頓轉矩。從圖7中可以看出，本發(fā)明的斜槽轉子可以極大地降低頓轉矩。下面具體參考圖4-6描述構成轉子鐵芯22的各個轉子疊片24的構造。如圖4所示，轉子鐵芯22包括多個轉子疊片24，這些轉子疊片24沿轉子鐵芯22的軸向方向堆疊在一起。在每個轉子疊片24上都形成有磁體槽26和轉子槽30。同時參照圖6A-6B，其中圖6A示出了圖4所示轉子鐵芯22 —端(例如頂端)的一片轉子疊片24A，而圖6B示出了圖4所示轉子鐵芯22另一端(例如底端)的一片轉子疊片24B。如圖所示，形成在每個轉子疊片24中的磁體槽26具有相同的形狀和尺寸并且沿轉子鐵芯22的軸向方向完全對齊，從而在轉子鐵芯22中形成沿軸向方向平直延伸的磁體槽26。如圖5所示，可以在磁體槽26的兩端形成氣隙部27以提供優(yōu)化的磁場分布。永磁體40不會延伸到氣隙部27中。另外，形成在各個轉子疊片24中的轉子槽30具有相同的形狀和尺寸，但是這些轉子槽30相對于轉子鐵芯22的旋轉軸線0的角位置彼此不同。特別是，形成在各個轉子疊片24中的轉子槽30的角位置可以按照從轉子鐵芯的一端到轉子鐵芯的另一端的順序相對于轉子鐵芯22的旋轉軸線0依次沿相同的方向偏轉預定角度。各個轉子槽30的偏轉方向可以與轉子20的旋轉方向相同，也可以與轉子20的旋轉方向相反。另外，優(yōu)選地，任意兩個相鄰的轉子疊片24中的轉子槽30可以偏轉相同的預定角度。在這種情況下，各個轉子疊片24上的磁極的中點的連線P相對于轉子鐵芯22的軸向方向也傾斜地延伸，如圖4所
/Jn o如圖6A和6B所示，假定其中ー個轉子槽30的角位置表示為轉子槽30的中心軸線OX與轉子疊片24的豎直方向OY之間的夾角，則位于轉子鐵芯22頂端的轉子疊片24A中的轉子槽30的角位置為a，而位于轉子鐵芯22底端的轉子疊片24B中的轉子槽30的角位置為P。在ー種優(yōu)選實施方式中，a和0之間的差值Y可以為5 15度。換言之,位于轉子鐵芯一端的轉子槽30相對于位于轉子鐵芯另一端的轉子槽30繞轉子鐵芯的旋轉軸線O可以偏轉5 15度。其他的偏轉角度也是可行的并且取決于頓轉矩和磁阻轉矩之間的平衡設計，在此不再贅述。另外，假定轉子疊片24的數(shù)量為n，位于轉子鐵芯兩端的轉子槽之間的偏轉角度為Y，則任意兩個相鄰的轉子疊片24中的轉子槽30之間的偏轉角度為Y/n。在圖1-6所示的實施方式中，形成有四個磁體槽26、四個磁極28和四個轉子槽
30。但是，本領域技術人員應該理解，磁體槽和轉子槽的數(shù)量不限于此，而時可以為任何的偶數(shù)個，例如2個、6個或8個等。例如，圖9A示出了六個磁體槽和六個轉子槽。在圖1-6所示的實施方式中，示出了形成為大致平直形狀的磁體槽26。但是，本領域技術人員應該理解，磁體槽26的形狀并不局限于此，而是可以根據(jù)需要設計為各種其他形狀，例如，圖8A-8D分別示出了形成為平直形、V形、截頭的V形或弧形的磁體槽26。另外，在本發(fā)明中也不具體限制轉子槽30的形狀，其形狀設計可以參照常規(guī)直槽轉子的設計以實現(xiàn)特定的目的。例如，圖9A-9D分別示出了其他形式的轉子槽30。特別是，如圖5和9A-9C所示，轉子槽30可以形成在所述轉子鐵芯的外表面上；例如圖9D所示，轉子槽30還可以形成在轉子鐵芯22的外周緣部中并且不朝轉子鐵芯22的外表面敞開。盡管在此已詳細描述本發(fā)明的各種實施方式，但是應該理解本發(fā)明并不局限于這里詳細描述和示出的具體實施方式
，在不偏離本發(fā)明的實質和范圍的情況下可由本領域的技術人員實現(xiàn)其它的變型和變體。所有這些變型和變體都落入本發(fā)明的范圍內。而且，所有在此描述的構件都可以由其他技術性上等同的構件來代替。
權利要求
1.一種用于電動馬達的轉子(20)，包括: 轉子鐵芯(22)，所述轉子鐵芯由多個沿所述轉子鐵芯的軸向方向疊置的轉子疊片(24)構成并且在所述轉子鐵芯中形成有多個沿所述轉子鐵芯的軸向方向貫穿延伸的磁體槽(26);和 多個永磁體(40)，所述永磁體分別嵌入到所述轉子鐵芯(22)的磁體槽(26)中以便在所述轉子鐵芯的徑向外緣上形成多個磁極(28)，所述磁極沿所述轉子鐵芯的圓周方向以相同的角度間距設置， 其中，在所述轉子鐵芯(22)的兩個相鄰的磁極之間形成有轉子槽(30)，所述轉子槽相對于所述轉子鐵芯(22)的軸向方向傾斜地延伸。
2.按權利要求1所述的轉子，其中形成在每個轉子疊片(24)中的磁體槽(26)具有相同的形狀和尺寸并且沿所述轉子鐵芯(22)的軸向方向完全對齊。
3.按權利要求1所述的轉子，其中形成在各個轉子疊片(24)中的轉子槽(30)具有相同的形狀和尺寸但是相對于所述轉子鐵芯(22)的旋轉軸線的角位置彼此不同。
4.按權利要求3所述的轉子，其中形成在各個轉子疊片(24)中的轉子槽(30)的角位置按照從所述轉子鐵芯的一端到所述轉子鐵芯的另一端的順序相對于所述轉子鐵芯(22)的旋轉軸線依次沿相同的方向偏轉預定角度。
5.按權利要求4所述的轉子，其中位于轉子鐵芯一端的轉子槽相對于位于轉子鐵芯另一端的轉子槽繞所述轉子鐵芯的旋轉軸線偏轉5 15度。
6.按權利要求4所述的轉子，其中假定轉子疊片的數(shù)量為n，位于轉子鐵芯兩端的轉子槽之間的偏轉角度為Y，則任意兩個相鄰的轉子疊片中的轉子槽之間的偏轉角度為Y/n。
7.按權利要求1所述的轉子，其中每個磁體槽的兩端形成有氣隙部(27)，永磁體(40)沒有延伸到所述氣隙部(27)中。
8.按權利要求1所述的轉子，其中所述磁體槽(26)形成為平直形、V形、弧形或截頭的V形。
9.按權利要求1所述的轉子，其中所述轉子槽(30)形成在所述轉子鐵芯的外表面上。
10.按權利要求1所述的轉子，其中所述轉子槽(30)形成在所述轉子鐵芯的外周緣部中并且不朝所述轉子鐵芯的外表面敞開。
11.按權利要求1所述的轉子，其中所述磁體槽(26)的數(shù)量與所述轉子槽(30)的數(shù)量相同。
12.按權利要求11所述的轉子，其中所述磁體槽(26)的數(shù)量與所述轉子槽(30)的數(shù)量均為偶數(shù)。
13.按權利要求1所述的轉子，其中各個轉子疊片(24)上的磁極的中點的連線相對于所述轉子鐵芯(22)的軸向方向傾斜地延伸。
14.一種電動馬達(I)，包括如權利要求1-13中任一項所述的轉子(20)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電動馬達的轉子(20)，包括轉子鐵芯(22)，所述轉子鐵芯由多個沿轉子鐵芯的軸向方向疊置的轉子疊片(24)構成并且在轉子鐵芯中形成有多個沿轉子鐵芯的軸向方向貫穿延伸的磁體槽(26)；和多個永磁體(40)，所述永磁體分別嵌入到轉子鐵芯的磁體槽中以便在轉子鐵芯的徑向外緣上形成多個磁極(28)，所述磁極沿轉子鐵芯的圓周方向以相同的角度間距設置，其中，在轉子鐵芯的兩個相鄰的磁極之間形成有轉子槽(30)，所述轉子槽相對于轉子鐵芯的軸向方向傾斜地延伸。本發(fā)明還涉及一種包括該轉子的電動馬達(1)。采用本發(fā)明的轉子可以有效降低這種類型的電動馬達中產(chǎn)生的頓轉矩。
文檔編號H02K1/27GK103095007SQ201110355218
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權日2011年11月8日
發(fā)明者曹平山, 李欣 申請人:艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(蘇州)有限公司