Rotor core and motor rotor

Abstract

This application provides a rotor core and a motor rotor. The rotor core is used for a motor rotor with a tangential magnetic circuit. The rotor core includes first punching sheets and second punching sheets that are alternately laminated, where a first magnetic isolation bridge is on a radial outer side of a magnetic steel groove of the first punching sheet, and an opening is on a radial outer side of a magnetic steel groove of the second punching sheet. The rotor core in this application is formed by alternately laminating the first punching sheets and the second punching sheets, where a magnetic isolation bridge structure is used on a radial outer side of the magnetic steel groove of the first punching sheet to enable the first punching sheet to have high mechanical strength, and a radial outer side of the magnetic steel groove of the second punching sheet is constructed as an opening structure to increase a magnetic reluctance of a magnetic leakage circuit on the outer side of the magnetic steel groove and reduce magnetic leakage. The rotor core in this application can minimize the magnetic leakage of the permanent magnets, improve the utilization of the permanent magnets, and reduce the costs of products while satisfying the mechanical strength. In addition, the technical solutions of this application reduce eddy current loss of the rotor core, thereby reducing a temperature increase of the entire motor.

Description

ROTOR CORE AND MOTOR ROTORTECHNICAL FIELD

[0001] This application relates to the field of motor technologies, and in particular, to a rotor core and a motor rotor.BACKGROUND

[0002] The tangential embedded rotor structure has been widely used in many fields by virtue of its unique advantages. However, the rotor of this structure has a high magnetic leakage coefficient. In the related art, to reduce magnetic leakage, an embedded rotor with a tangential magnetic field is generally designed with a magnetic isolation bridge, to effectively limit magnetic leakage of permanent magnets by allowing a magnetic flux in the magnetic isolation bridge to reach a saturation state. In theory, a smaller thickness of the magnetic isolation bridge indicates a higher saturation degree of the magnetic flux and a more significant limiting effect on magnetic leakage. However, an excessively small thickness of the magnetic isolation bridge leads to deterioration of mechanical strength of a rotor core. When a motor runs at a high speed, breakage of the magnetic isolation bridge tends to occur, affecting safe and reliable running of the motor. Therefore, to ensure the mechanical strength of the rotor core, the magnetic isolation bridge needs to have a specific thickness. As a result, a good magnetic isolation effect cannot be achieved.SUMMARY

[0003] In view of this, according to a magnetic steel embedded rotor core and a motor rotor provided in this application, magnetic leakage is reduced while ensuring strength of the rotor core.

[0004] According to a first aspect, this application provides a magnetic steel embedded rotor core, used for a motor rotor with a tangential magnetic circuit. The rotor core includes first punching sheets and second punching sheets that are alternately laminated, where a first magnetic isolation bridge is on a radial outer side of a magnetic steel groove of the first punching sheet, and an opening is on a radial outer side of a magnetic steel groove of the second punching sheet.

[0005] Optionally, a width of the opening is less than a circumferential width of the magnetic steel groove.

[0006] Optionally, an air groove is further arranged on a circumferential side of each of the  magnetic steel grooves, a radial length of the air groove is less than a radial length of the magnetic steel groove, the air groove is close to a radial inner side of the magnetic steel groove, the air groove is in communication with the magnetic steel groove in a circumferential direction, and a second magnetic isolation bridge is formed between the air groove and an adjacent magnetic steel groove.

[0007] Optionally, a circumferential width of the second magnetic isolation bridge is constant.

[0008] Optionally, an air groove of the first punching sheet is located in a first circumferential direction of a magnetic steel groove in communication with the air groove, and an air groove of the second punching sheet is located in a second circumferential direction of a magnetic steel groove in communication with the air groove.

[0009] Optionally, a radial inner edge of an air groove and a radial inner edge of a magnetic steel groove are located on a first circumference, and the first circumference and a rotation shaft mounting hole are concentric circles.

[0010] Optionally, a radial outer edge of the first magnetic isolation bridge is a first line segment AB, a second line segment BC, and a third line segment CD in sequence, where the second line segment BC is parallel to a radial outer edge of the magnetic steel groove, and a distance between each of endpoints A and D and the radial outer edge of the magnetic steel groove is greater than a distance between the second line segment BC and the radial outer edge of the magnetic steel groove.

[0011] Optionally, a lap-riveting groove is further provided between each two adjacent magnetic steel grooves, and the lap-riveting groove is located on a radial outer side of the air groove.

[0012] Optionally, punching sheets at both ends of the rotor core in an axial direction of the rotor core are first punching sheets.

[0013] According to a second aspect, this application provides a motor rotor, including the rotor core according to any one of the foregoing rotor core embodiments.

[0014] It can be learned from the foregoing technical solutions that, the rotor core in this application is formed by alternately laminating the first punching sheets and the second punching sheets, where a magnetic isolation bridge structure is used on a radial outer side of the magnetic steel groove of the first punching sheet to enable the first punching sheet to have high mechanical strength, and a radial outer side of the magnetic steel groove of the second punching sheet is constructed as an opening structure to increase a magnetic reluctance of a magnetic leakage circuit on the outer side of the magnetic steel groove and reduce magnetic leakage. The rotor core in this application can minimize the magnetic leakage of the permanent magnets, improve the utilization of the permanent magnets, and reduce the costs of products  while satisfying the mechanical strength. In addition, the technical solutions of this application reduce eddy current loss of the rotor core, thereby reducing a temperature increase of the entire motor.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0015] FIG. 1 is an isometric side view of a rotor core according to an exemplary embodiment of this application.

[0016] FIG. 2 is a schematic diagram of a first punching sheet according to an exemplary embodiment of this application.

[0017] FIG. 3 is a schematic diagram of a second punching sheet according to an exemplary embodiment of this application.

[0018] FIG. 4 is a top view of a rotor core according to an exemplary embodiment of this application.

[0019] FIG. 5 is a schematic diagram of a magnetic circuit simulation of a second punching sheet according to an exemplary embodiment of this application.

[0020] FIG. 6 is a schematic diagram of a magnetic circuit simulation of a control-group punching sheet.

[0021] FIG. 7 is a schematic diagram of a motor rotor according to an exemplary embodiment of this application.

[0022] FIG. 8 is a cross-sectional view of a motor rotor according to an exemplary embodiment of this application.

[0023] List of reference signs:

[0024] 100: Rotor core;

[0025] 10: First punching sheet;

[0026] 20: Second punching sheet;

[0027] 11: Magnetic steel groove;

[0028] 111: Radial inner edge of a magnetic steel groove;

[0029] 112: Radial outer edge of a magnetic steel groove;

[0030] 113: Side edge of a magnetic steel groove;

[0031] 12: Air groove;

[0032] 121: Side edge of an air groove;

[0033] 122: Radial outer edge of an air groove;

[0034] 123: Radial inner edge of an air groove;

[0035] 13: Lap-riveting groove;

[0036] 14: First magnetic isolation bridge;

[0037] 15: Second magnetic isolation bridge;

[0038] 16: Opening;

[0039] 17: Limiting boss;

[0040] 18: Rotation shaft mounting hole;

[0041] 19: First edge;

[0042] 61: Magnetic leakage circuit on a radial outer side of a magnetic steel groove;

[0043] 62: Magnetic leakage circuit on a radial inner side of a magnetic steel groove;

[0044] 71 (72) : First magnetic steel groove;

[0045] 200: Magnetic steel;

[0046] 300: Motor rotation shaft;

[0047] CL1: Radial center line of a magnetic steel groove;

[0048] CL2: Diameter of a centrifugal arc;

[0049] CD1: First circumferential direction;

[0050] CD2: Second circumferential direction.DETAILED DESCRIPTION

[0051] To make a person skilled in the art understand technical solutions of the embodiments of this application better, the following clearly and completely describes the technical solutions in the embodiments of this application with reference to the accompanying drawings in the embodiments of this application. Apparently, the described embodiments are merely some but not all of the embodiments of this application. All other embodiments obtained by a person of ordinary skill in the art based on the embodiments of this application shall fall within the protection scope of the embodiments of this application.

[0052] Some embodiments of this application are described below in detail with reference to accompanying drawings. The following embodiments and features in the embodiments may be mutually combined if no conflict occurs among the embodiments. The steps in the following method embodiments are merely used for exemplary descriptions, and are not intended to limit the present invention.

[0053] In the related art, to reduce magnetic leakage, an embedded rotor with a tangential magnetic field is generally designed with a magnetic isolation bridge, to effectively limit magnetic leakage of permanent magnets by allowing a magnetic flux in the magnetic isolation  bridge to reach a saturation state. In theory, a smaller thickness of the magnetic isolation bridge indicates a better magnetic isolation effect. However, in actual application, the thickness of the magnetic isolation bridge is limited by various factors. First, a huge centrifugal force is generated during high-speed rotation of the rotor, which places strict requirements on structural robustness of the rotor. Therefore, the magnetic isolation bridge needs to have a specific thickness to resist the destructive action of the centrifugal force. Secondly, from a perspective of process implementation, an excessively thin magnetic isolation bridge is very prone to distortion or damage during manufacturing, which increases production difficulty and costs. Therefore, even if reduction in the thickness of the magnetic isolation bridge helps improve the magnetic isolation effect from a design perspective, it is often difficult to achieve a small thickness of the magnetic isolation bridge in actual production. In summary, the conventional magnetic isolation bridge has an inherent limitation in preventing magnetic leakage. For motor applications with extremely strict requirements for magnetic leakage control, it is often difficult for conventional magnetic isolation bridge solutions on the market to meet the requirements.

[0054] Based on the foregoing problems in the related art, the embodiments of this application provide a magnetic steel embedded rotor core and a motor rotor, to reduce magnetic leakage while ensuring strength of the rotor core.

[0055] The magnetic steel embedded rotor core and the motor rotor provided in the embodiments of this application are described below in detail with reference to the accompanying drawings.

[0056] Embodiment 1

[0057] Embodiment 1 provides a magnetic steel embedded rotor core 100. The rotor core 100 is used for a motor rotor with a tangential magnetic circuit. As shown in FIG. 1, the rotor core 100 of this embodiment includes first punching sheets 10 and second punching sheets 20 that are alternately laminated. Several magnetic steel grooves 11 are evenly arranged in a circumferential direction of the first punching sheets 10 and the second punching sheets 20, where a first magnetic isolation bridge 14 is on a radial outer side of a magnetic steel groove 11 of the first punching sheet 10, as shown in FIG. 2; and an opening 16 is on a radial outer side of a magnetic steel groove 11 of the second punching sheet 20, as shown in FIG. 3. As shown in FIG. 1 and FIG. 4, outer edges of the laminated first punching sheets 10 and second punching sheets 20 coincide, and the magnetic steel grooves 11 of the laminated first punching sheets 10 and second punching sheets 20 coincide.

[0058] FIG. 6 is a schematic diagram of a magnetic circuit simulation of a control-group punching sheet. As shown in FIG. 6, a magnetic isolation bridge is arranged at a radial outer side of a magnetic steel groove of a control-group punching sheet. As described above, the magnetic  isolation bridge needs to have a specific thickness. Therefore, the magnetic isolation bridge inevitably becomes a path for magnetic flux to pass, thereby forming a magnetic leakage circuit on the outer side of the magnetic steel groove, and reducing the magnetic isolation effect. In this embodiment, the radial outer side of the magnetic steel groove of the second punching sheet is constructed as an opening structure. An air gap is introduced into this structure. Because a magnetic reluctance of air is relatively large, the opening structure increases a magnetic reluctance of the magnetic leakage circuit on the outer side of the magnetic steel groove, and reduces magnetic leakage, as shown in FIG. 5. Although the opening of the second punching sheet reduces the mechanical strength of a single punching sheet, a magnetic isolation bridge is on the radial outer side of the magnetic steel groove of the first punching sheet. Therefore, the first punching sheet has high mechanical strength, and the rotor core is formed by alternately laminating the first punching sheets and the second punching sheets, thereby ensuring the mechanical strength of the rotor core while reducing magnetic leakage.

[0059] As shown in FIG. 3, a width W2 of the opening 16 is less than a circumferential width W1 of the magnetic steel groove 11, so that two limiting bosses 17 are formed on the radial outer side of the magnetic steel groove 11 of the second punching sheet 20, and the two limiting bosses 17 securely fix the magnetic steel in the radial direction.

[0060] In some implementations, the opening 16 is symmetrical about a radial center line CL1 of the magnetic steel groove, as shown in FIG. 3. The opening 16 is symmetric about the radial center line CL1 of the magnetic steel groove, that is, the two limiting bosses 17 are symmetric about the radial center line CL1 of the magnetic steel groove.

[0061] In some implementations, an air groove 12 is further provided on a circumferential side of each magnetic steel groove 11. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, a radial length L2 of the air groove 12 is less than a radial length L1 of the magnetic steel groove 11, the air groove 12 is close to a radial inner side of the magnetic steel groove 11 and is in communication with the magnetic steel groove 11 in a circumferential direction, and a second magnetic isolation bridge 15 is formed between the air groove 12 and an adjacent magnetic steel groove 11.

[0062] As shown in FIG. 6, a magnetic isolation bridge is on each of two circumferential sides of the magnetic steel groove of the control-group punching sheet, and the magnetic isolation bridge needs to have a specific thickness. Therefore, the magnetic isolation bridge inevitably becomes a path for magnetic flux to pass, thereby forming a magnetic leakage circuit inside the magnetic steel groove, and reducing the magnetic isolation effect. However, in this embodiment, an air groove is further provided on a circumferential side of each magnetic steel groove. As shown in FIG. 5, the air groove increases a magnetic reluctance of a magnetic  leakage circuit inside the magnetic steel groove, and reduces magnetic leakage.

[0063] In some implementations, a circumferential width W3 of the second magnetic isolation bridge (15) is constant. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, a side edge 121 of the air groove is parallel to a side edge 113 of the magnetic steel groove, so that a circumferential width W3 of the second magnetic isolation bridge (15) is constant.

[0064] In some implementations, an air groove 12 of the first punching sheet 10 is located in a first circumferential direction CD1 of a magnetic steel groove 11 in communication with the air groove, namely, a counterclockwise direction shown in FIG. 2, and an air groove 12 of the second punching sheet 20 is located in a second circumferential direction CD2 of a magnetic steel groove 11 in communication with the air groove, namely, a clockwise direction shown in FIG. 3.

[0065] Since the rotor generates a huge centrifugal force during high-speed rotation, if the air grooves of both the first punching sheet and the second punching sheet are located on the same side of the magnetic isolation groove, there is no second magnetic isolation bridge on the air groove side, which cannot provide strong support for the magnetic steel. Therefore, it is difficult for the rotor core to resist the destructive effect of the centrifugal force.

[0066] To resolve the technical problem, in an implementation based on this embodiment, an air groove 12 of the first punching sheet 10 is located in a first circumferential direction CD1 of a magnetic steel groove 11 in communication with the air groove, namely, a counterclockwise direction shown in FIG. 2, and an air groove 12 of the second punching sheet 20 is located in a second circumferential direction CD2 of a magnetic steel groove 11 in communication with the air groove, namely, a clockwise direction shown in FIG. 3. As shown in FIG. 8, in the axial direction of the rotor core, the second magnetic isolation bridges on both sides of the magnetic steel are arranged at intervals. To be specific, for magnetic steel 210 in FIG. 8, in a first layer of punching sheet, the air groove is in a counterclockwise direction of the magnetic steel 210 and the second magnetic isolation bridge is in a clockwise direction of the magnetic steel 210; and in a second layer of punching sheet, the air groove is in a clockwise direction of the magnetic steel 210 and the second magnetic isolation bridge is in a counterclockwise direction of the magnetic steel 210, and so on. This structure greatly improves the mechanical strength of the rotor core.

[0067] In some implementations, the air grooves 12 of the laminated first punching sheet 10 and second punching sheet 20 are symmetrical about a radial center line CL1 of the magnetic steel groove 11 in communication with the air grooves 12. As shown in FIG. 4, the magnetic steel groove 11 of the first punching sheet 10 and the magnetic steel groove 11 of the second  punching sheet 20 after lamination completely coincide. For example, an air groove in communication with a first magnetic steel groove 71 of the first punching sheet is an air groove 73, an air groove in communication with a second magnetic steel groove 72 of the first punching sheet is an air groove 74, and the air groove 73 and the air groove 74 are symmetrical about a radial center line CL1 of the first magnetic steel grooves 71 and 72.

[0068] In some implementations, a radial inner edge 123 of an air groove and a radial inner edge 111 of a magnetic steel groove are in communication with each other and are located on a first circumference, and the first circumference and a rotation shaft mounting hole 18 are concentric circles, as shown in FIG. 2 and FIG. 3. The radial inner edge 111 of the magnetic steel groove is a circular arc. After a magnetic steel 200 is inserted into the magnetic steel groove 11, the magnetic steel 200 is tangent to the radial inner edge 111 of the magnetic steel groove. Therefore, an air gap is formed between the magnetic steel 200 and the radial inner edge 111 of the magnetic steel groove, to further reduce magnetic leakage. A radial inner edge 123 of an air groove and a radial inner edge 111 of a magnetic steel groove are located on a first circumference, which is low in machining costs, and facilitates control of machining precision.

[0069] In some implementations, a radial outer edge 122 of the air groove is a convex circular arc. Therefore, when a radial length of the second magnetic isolation bridge (15) is defined, the area of the air groove 12 is increased, which can reduce the mass of the rotor core 100 and reduce the moment of inertia while further reducing magnetic leakage, thereby helping improve a dynamic response speed of the rotor.

[0070] In some implementations, a circular arc transition is used at a corner of the air groove 12, thereby reducing stress concentration and increasing the machinability of the punching sheet, as shown in FIG. 2 and FIG. 3.

[0071] In some implementations, the radial outer edge of the first magnetic isolation bridge 14 is a first line segment AB, a second line segment BC, and a third line segment CD in sequence, as shown in FIG. 2. The second line segment BC is parallel to a radial outer edge 112 of the magnetic steel groove, a midpoint of the second line segment BC is on the radial center line CL1 of the magnetic steel groove, and the first line segment AB and the third line segment CD are symmetric about the radial center line CL1 of the magnetic steel groove. A distance between each of endpoints A and D and the radial outer edge 112 of the magnetic steel groove is Z1, and a distance between the second line segment BC and the radial outer edge 112 of the magnetic steel groove is Z2, where Z1 is greater than Z2. In this embodiment, according to the distribution of stress to which the rotor is subject during rotation, a magnetic isolation bridge with a non-uniform thickness is designed, and by increasing the width of the magnetic isolation  bridge on the outer side, the mechanical strength of stress concentration regions (AB and CD regions) is ensured. Further, by increasing the width of the magnetic isolation bridge on the outer side, a thickness Z1 of a magnetic isolation bridge in a center region (BC region) can be minimized, so that the magnetic isolation effect is enhanced by reducing the thickness in a region with small stress.

[0072] In some implementations, the outer edge of the first punching sheet 10 is formed by first edges 19 connected in sequence. The first edge 19 includes a first parallel line segment EF, a first tangent line segment FG, a centrifugal circular arc GH, a second tangent line segment HI, and a second parallel line segment IJ in sequence. The first parallel line segment EF and the second parallel line segment IJ are parallel to the radial outer edge 112 of the magnetic steel groove. Two endpoints E and J of the first edge 19 are respectively located on radial center lines CL1 of two adjacent magnetic steel grooves, and an extension line of the side edge 113 of the magnetic steel groove intersects the tangent line segments FG and HI.

[0073] In some implementations, a lap-riveting groove 13 is further provided between each two adjacent magnetic steel grooves 11, the lap-riveting groove 13 is located on a radial outer side of the air groove, and the center of the lap-riveting groove 13 is located on a diameter CL2 of the centrifugal circular arc GH, as shown in FIG. 2. As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the lap-riveting grooves 13 are evenly arranged in the circumferential direction. the lap-riveting groove 13 has one side as a concave hole and the other side as a projection. The two sides are matched with each other in shape and size, so that the concave hole of the latter punching sheet can be embedded in the projection of the former punching sheet, thereby achieving a secure connection.

[0074] In some implementations, punching sheets at both ends of the rotor core 100 in an axial direction of the rotor core are first punching sheets 10, to further improve the strength of the rotor core 100.

[0075] Embodiment 2

[0076] Embodiment 2 provides a motor rotor. As shown in FIG. 7, the motor rotor includes a rotor core 100, a motor rotation shaft 300, and a magnetic steel 200. Details are not described herein again.

[0077] The nouns and pronouns about humans in this patent application are not limited to a specific gender.

[0078] The present invention is shown and described in detail above by using the accompanying drawings and preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the disclosed embodiments. Based on the foregoing plurality of embodiments, a person skilled in  the art may learn that the code auditing means in the foregoing different embodiments may be combined to obtain more embodiments of the present invention, and these embodiments also fall within the protection scope of the present invention.

Claims

1.A magnetic steel embedded rotor core (100) , used for a motor rotor with a tangential magnetic circuit, wherein the rotor core (100) comprises first punching sheets (10) and second punching sheets (20) that are alternately laminated, wherein a first magnetic isolation bridge (14) is on a radial outer side of a magnetic steel groove (11) of the first punching sheet (10) , and an opening (16) is on a radial outer side of a magnetic steel groove (11) of the second punching sheet (20) .2.The magnetic steel embedded rotor core (100) according to claim 1, wherein a width of the opening (16) is less than a circumferential width of the magnetic steel groove (11) .3.The magnetic steel embedded rotor core (100) according to claim 2, wherein an air groove (12) is further arranged on a circumferential side of each of the magnetic steel grooves (11) , a radial length of the air groove (12) is less than a radial length of the magnetic steel groove (11) , the air groove (12) is close to a radial inner side of the magnetic steel groove (11) , the air groove (12) is in communication with the magnetic steel groove (11) in a circumferential direction, and a second magnetic isolation bridge (15) is formed between the air groove (12) and an adjacent magnetic steel groove (11) .4.The magnetic steel embedded rotor core (100) according to claim 3, wherein a circumferential width of the second magnetic isolation bridge (15) is constant.5.The magnetic steel embedded rotor core (100) according to claim 4, wherein an air groove (12) of the first punching sheet (10) is located in a first circumferential direction of a magnetic steel groove (11) in communication with the air groove, and an air groove (12) of the second punching sheet (20) is located in a second circumferential direction of a magnetic steel groove (11) in communication with the air groove.6.The magnetic steel embedded rotor core (100) according to claim 5, wherein a radial inner edge (123) of an air groove and a radial inner edge (111) of a magnetic steel groove are located on a first circumference, and the first circumference and a rotation shaft mounting hole (18) are concentric circles.7.The magnetic steel embedded rotor core (100) according to claim 1, wherein a radial outer edge of the first magnetic isolation bridge (14) is a first line segment AB, a second line segment BC, and a third line segment CD in sequence, wherein the second line segment BC is parallel to a radial outer edge (112) of the magnetic steel groove, and a distance between each of endpoints A and D and the radial outer edge (112) of the magnetic steel groove is greater  than a distance between the second line segment BC and the radial outer edge (112) of the magnetic steel groove.8.The magnetic steel embedded rotor core (100) according to claim 7, wherein a lap-riveting groove (13) is further provided between each two adjacent magnetic steel grooves (11) , and the lap-riveting groove (13) is located on a radial outer side of the air groove (12) .9.The magnetic steel embedded rotor core (100) according to claim 1, wherein punching sheets at both ends of the rotor core (100) in an axial direction of the rotor core are first punching sheets (10) .10.A motor rotor, comprising the rotor core (100) according to any one of claims 1 to 9.

Images