本發(fā)明涉及電機制造技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種電機、電機轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子沖片。
背景技術(shù):
電機是根據(jù)電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化成為機械能的一種動力裝置,通常包括殼體、定子和轉(zhuǎn)子,定子是電機中用于產(chǎn)生勵磁磁場,對處在其中的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生力的作用的部件,轉(zhuǎn)子內(nèi)置在定子中,轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯以及轉(zhuǎn)子繞組,為了能夠保證磁路暢通,轉(zhuǎn)子鐵芯通常是由多個硅鋼片疊合形成的。
目前構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯的任意一個硅鋼片其外部輪廓均為圓形,因此由多個形狀相同的硅鋼片疊合所形成的轉(zhuǎn)子鐵芯呈圓柱體狀。但是經(jīng)過長期使用后發(fā)現(xiàn),該種形式的轉(zhuǎn)子激振力比較大,這導(dǎo)致電機的振動較為明顯,無法滿足精密儀器對于電機穩(wěn)定性的要求。
因此,如何能夠有效降低電機運轉(zhuǎn)過程中的振動是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的之一是提供一種轉(zhuǎn)子沖片,以期能夠有效降低電機運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的激振力,從而降低電機的振動,使其滿足更高的使用要求。
本發(fā)明的另一目的還在于提供一種采用上述轉(zhuǎn)子沖片制成的電機轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明的再一目的還在于提供一種采用上述電機轉(zhuǎn)子的電機。
為達到上述目的,本發(fā)明所提供的轉(zhuǎn)子沖片,用于構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯,所述轉(zhuǎn)子沖片的表面分布有多對關(guān)于所述轉(zhuǎn)子沖片的回轉(zhuǎn)中心對稱的磁鋼槽,且每一個所述磁鋼槽所對應(yīng)的所述轉(zhuǎn)子沖片的外緣均為相同的線段組,任意一個所述線段組均包括中間圓弧和對稱分布在所述中間圓弧兩端的端部圓弧組,其中,
所述中間圓弧的圓心為所述回轉(zhuǎn)中心,半徑為R,所對應(yīng)的圓心角為α;
任意一個所述端部圓弧組至少包括:
第二圓弧,所述第二圓弧的圓心位于所述中間圓弧的中點與所述回轉(zhuǎn)中心的連線上,且與所述回轉(zhuǎn)中心的偏心距離為e,所述第二圓弧的半徑為R2,R2=R-e,所述第二圓弧的起點與所述中間圓弧的端點在徑向上對應(yīng)并通過直線段相連,所述第二圓弧所對應(yīng)的圓心角為β;
與所述第二圓弧終點相接的第一圓弧,所述第一圓弧的圓心為所述回轉(zhuǎn)中心,且所述第一圓弧的半徑為R1,且R1為所述第二圓弧的終點與所述旋轉(zhuǎn)中心之間的距離。
優(yōu)選的,與所述轉(zhuǎn)子沖片配合的定子的槽口所對應(yīng)的圓心角為γ,且α=γ。
優(yōu)選的,所述第二圓弧所對應(yīng)的圓心角β滿足如下條件:13.5°≤β≤14.5°。
優(yōu)選的,所述偏心距離e滿足如下條件:5.5mm≤e≤6.5mm。
優(yōu)選的,所述磁鋼槽的對數(shù)為3對。
優(yōu)選的,任意一個所述磁鋼槽的兩端均開設(shè)有關(guān)于所述磁鋼槽的中垂線對稱的隔磁槽。
優(yōu)選的,所述磁鋼槽的主體呈矩形,且所述磁鋼槽的兩端為尖角端,所述隔磁槽呈直角梯形,且位于同一磁鋼槽兩端的兩個所述隔磁槽的下底相對,所述隔磁槽的直角腰與所述磁鋼槽的主體邊緣平行。
優(yōu)選的,所述隔磁槽的上底與下底之間的距離為c,嵌設(shè)在所述磁鋼槽內(nèi)的磁鋼端部與所述隔磁槽端部的最近距離為d,并且c=d。
優(yōu)選的,所述隔磁槽的直角腰與所述磁鋼槽的主體部分的距離為b,所述隔磁槽的斜腰與所述轉(zhuǎn)子沖片邊緣的最近距離為a,其中,a+b=c。
優(yōu)選的,所述隔磁槽的上底與下底之間的距離c滿足如下條件:c≥1mm。
優(yōu)選的,所述磁鋼槽到與其對應(yīng)的所述線段組的最遠距離為h,所述磁鋼槽的寬度為f,其中,h≥2×f。
本發(fā)明所公開的電機轉(zhuǎn)子,包括鐵芯,并且所述鐵芯由轉(zhuǎn)子沖片疊合形成,該轉(zhuǎn)子沖片為上述任意一項中所公開的轉(zhuǎn)子沖片。
本發(fā)明所公開的電機,包括定子和轉(zhuǎn)子,其中所述轉(zhuǎn)子為上述電機轉(zhuǎn)子。
由以上技術(shù)方案可以看出,本發(fā)明中所公開的轉(zhuǎn)子沖片,其表面分布有多對中心對稱的磁鋼槽,并且每一個磁鋼槽所對應(yīng)的轉(zhuǎn)子沖片的外緣均為相同的線段組,每一個線段組均包括中間圓弧和分布在中間圓弧兩端的端部圓弧組,端部圓弧組又由一個與中間圓弧同心的第一圓弧,以及一個與中間圓弧偏心設(shè)置的第二圓弧構(gòu)成,整個轉(zhuǎn)子沖片的周向均由多個上述線段組連接而成。
多段圓弧以及偏心圓弧的設(shè)計,可以有效的改善氣隙磁場,減小諧波含量,這可以有效減小電機轉(zhuǎn)動過程中的激振力,從而有效降低電機運轉(zhuǎn)過程中的振動;另外中間圓弧與第一圓弧的同心設(shè)計(不偏心)可以增加有效磁通面積,從而保證電機具有優(yōu)異的扭矩輸出性能。
本發(fā)明中所公開的電機轉(zhuǎn)子由于采用上述轉(zhuǎn)子沖片疊合形成,因而該電機轉(zhuǎn)子兼具上述轉(zhuǎn)子沖片相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)點,本文中對此不再進行贅述。
本發(fā)明中所公開的電機由于采用了上述電機轉(zhuǎn)子,因而該電機也兼具上述電機轉(zhuǎn)子相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)點,本文中對此同樣不再進行贅述。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例中所公開的展示電機轉(zhuǎn)子外緣結(jié)構(gòu)的示意圖;
圖2為本發(fā)明實施例中所公開的展示電機轉(zhuǎn)子沖片上磁鋼槽和隔磁槽位置關(guān)系的示意圖;
圖3為本發(fā)明實施例中所公開的優(yōu)化后的電機與傳統(tǒng)電機激振力仿真對比圖。
其中,1為磁鋼槽,2為定子,3為隔磁槽。
具體實施方式
本發(fā)明的核心之一是提供一種轉(zhuǎn)子沖片,以期能夠有效降低電機運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的激振力,從而降低電機的振動,使其滿足更高的使用要求。
本發(fā)明的另一核心還在于提供一種采用上述轉(zhuǎn)子沖片制成的電機轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明的再一核心還在于提供一種采用上述電機轉(zhuǎn)子的電機。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案,下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。
請參考圖1,圖1為本發(fā)明實施例中所公開的展示電機轉(zhuǎn)子外緣結(jié)構(gòu)的示意圖。
本實施例中公開的轉(zhuǎn)子沖片,用于構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯,轉(zhuǎn)子沖片的表面分布有多對關(guān)于轉(zhuǎn)子沖片的回轉(zhuǎn)中心對稱的磁鋼槽,且每一個磁鋼槽所對應(yīng)的轉(zhuǎn)子沖片的外緣均為相同的線段組,任意一個線段組均包括中間圓弧和對稱分布在中間圓弧兩端的端部圓弧組,以便保證回轉(zhuǎn)平衡,中間圓弧的圓心為回轉(zhuǎn)中心,半徑為R,所對應(yīng)的圓心角為α;任意一個端部圓弧組包括第一圓弧和第二圓弧,其中,
第二圓弧的圓心位于中間圓弧的中點與回轉(zhuǎn)中心的連線上,且與回轉(zhuǎn)中心的偏心距離為e,如圖1中所示,第二圓弧的半徑為R2,R2=R-e,第二圓弧的起點與中間圓弧的端點在徑向上對應(yīng),并且第二圓弧的起點與中間圓弧的端點通過直線段相連,由于中間圓弧的半徑較大,因此中間圓弧的末端與第二圓弧的起點之間會形成臺階結(jié)構(gòu),第二圓弧所對應(yīng)的圓心角為β;
第一圓弧與第二圓弧的終點相接,第一圓弧的圓心為回轉(zhuǎn)中心,意即第一圓弧與中間圓弧為同心圓弧,且第一圓弧的半徑為R1,R1為第二圓弧的終點與旋轉(zhuǎn)中心之間的距離,因此第一圓弧與第二圓弧的連接位置為兩個圓弧的交叉點。
上述實施例中所公開的轉(zhuǎn)子沖片中,其外緣由多段圓弧接合形成,并且多段圓弧以及偏心圓弧的設(shè)計,可以有效的改善氣隙磁場,減小諧波含量,這可以有效減小電機轉(zhuǎn)動過程中的激振力,從而有效降低電機運轉(zhuǎn)過程中的振動;另外中間圓弧與第一圓弧的同心設(shè)計(不偏心)可以增加有效磁通面積,從而保證電機具有優(yōu)異的扭矩輸出性能。
為了進一步優(yōu)化上述實施例中所公開的技術(shù)方案,在本實施例中,與轉(zhuǎn)子沖片配合的定子的槽口(定子槽)所對應(yīng)的圓心角為γ,并且中間圓弧所對應(yīng)的圓心角α與定子的槽口所對應(yīng)的圓心角γ相等。
需要進行說明的是,本發(fā)明實施例中所提到的圓心角所針對的圓均是指以轉(zhuǎn)子沖片的回轉(zhuǎn)中心為原點,以R為半徑的圓。
更進一步的,在本實施例中,偏心距e在5.5mm和6.5mm之間,第二圓弧所對應(yīng)的圓心角β在13.5°至15.5°之間,上述兩組數(shù)據(jù)均包括端點值。當(dāng)然,本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)電機大小和功率的不同,合理設(shè)計偏心距e以及第二圓弧所對應(yīng)的圓心角β的數(shù)值。
通過實驗對比,可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)將中間圓弧所對應(yīng)的圓心角與定子的槽體所對應(yīng)的圓心角相等、并且將偏心距和第二圓弧所對應(yīng)的圓心角設(shè)置在上述推薦值范圍內(nèi)時,電機在運轉(zhuǎn)時的激振力更小,整機的運行更加平穩(wěn)。
如圖3中所示,圖3中示出了優(yōu)化后的方案在不同階次下的激振力與傳統(tǒng)電機的對比,可以明顯的發(fā)現(xiàn),在列舉出的6階、12階以及18階時,優(yōu)化后的電機在運轉(zhuǎn)時激振力顯著降低。
如圖1和圖2中所示,本發(fā)明實施例中所公開的轉(zhuǎn)子沖片上的磁鋼槽的對數(shù)具體為3對,相應(yīng)的,磁鋼槽的總數(shù)就為6個,當(dāng)然,根據(jù)電機的大小和功率的不同,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將磁鋼槽的個數(shù)設(shè)置為8個、10個甚至更多個。
為了進一步降低電機轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)矩脈動,本實施例中所公開的轉(zhuǎn)子沖片中,任意一個磁鋼槽的兩端均開設(shè)有關(guān)于磁鋼槽的中垂線對稱的隔磁槽,如圖1和圖2中所示,隔磁槽結(jié)構(gòu)能夠有效改善定子和轉(zhuǎn)子之間的磁路走向,降低部分階次氣隙磁場。
為了能夠使得隔磁效果達到最優(yōu),本發(fā)明實施例中所公開的轉(zhuǎn)子沖片還對隔磁槽的形狀以及磁鋼槽的形狀進行了優(yōu)化設(shè)計,如圖1和圖2中所示,磁鋼槽的主體呈矩形,磁鋼槽的兩端為尖角端,隔磁槽呈直角梯形,位于同一磁鋼槽兩端的兩個隔磁槽的下底相對設(shè)置,隔磁槽的直角腰與磁鋼槽的主體邊緣平行。
對隔磁槽進行尺寸上的優(yōu)化,還可以進一步提高隔磁效果,從而進一步改善磁力線走向,在本實施例中,隔磁槽的上底與下底之間的距離為c,嵌設(shè)在磁鋼槽內(nèi)的磁鋼端部與隔磁槽端部的最近距離為d,并且c與d相等;更為優(yōu)化的方式:隔磁槽的直角腰與磁鋼槽的主體部分的距離為b,隔磁槽的斜腰與轉(zhuǎn)子沖片邊緣的最近距離為a,其中,a+b=c,本實施例中的c值優(yōu)選的大于1mm,當(dāng)然,根據(jù)電機大小和功率的不同,c值還可以進行適應(yīng)性改變。
通過這種設(shè)計,可以在確定了隔磁槽的結(jié)構(gòu)同時,也同步設(shè)計出磁鋼的長度,從而快速確定磁鋼的用量。
磁鋼槽與轉(zhuǎn)子沖片外圓的距離越小,輸出轉(zhuǎn)矩也就越大,但磁鋼寬度會因此受到限制,因此,磁鋼槽到與其對應(yīng)的線段組的最遠距離h,以及磁鋼槽的寬度f之間對應(yīng)關(guān)系的設(shè)計就顯得尤為重要,本實施例中推薦h大于等于2f,當(dāng)兩者之間的對應(yīng)關(guān)系如此設(shè)置時,可以有效中和兩者之間的矛盾,既能保證輸出較大的轉(zhuǎn)矩,有能避免磁鋼寬度收到過大的限制。
本發(fā)明實施例中還公開了一種電機轉(zhuǎn)子,該電機轉(zhuǎn)子包括鐵芯,并且鐵芯由轉(zhuǎn)子沖片疊合形成,該轉(zhuǎn)子沖片為上述任意一實施例中所公開的轉(zhuǎn)子沖片。
由于該電機轉(zhuǎn)子由上述轉(zhuǎn)子沖片制造而成,因此該電機轉(zhuǎn)子兼具上述轉(zhuǎn)子沖片相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)點,本申請文件中對此不再進行贅述。
本發(fā)明實施例中還公開了一種電機,包括定子和轉(zhuǎn)子,并且該轉(zhuǎn)子為上述實施例中所公開的轉(zhuǎn)子。
由于采用了上述實施例中所公開的轉(zhuǎn)子,因此該電機兼具上述轉(zhuǎn)子相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)點,本申請文件對此同樣不再進行贅述。
以上對本發(fā)明中的電機、電機轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子沖片進行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述,以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾,這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。