[0001] 本发明属于电机技术领域，具体涉及一种转子组件及具有其的电机。

[0002] 永磁同步电机具有优良的节能效果，在工业领域中具有广泛的应用。转矩密度是衡量永磁同步电机性能的重要指标，而齿槽转矩会影响永磁同步电机的位置控制精度以及噪声、振动性能。因此，对于永磁同步电机及伺服控制系统而言，提高转矩密度并进行齿槽转矩的优化是非常有必要的。目前，传统的表贴式永磁同步电机的各表贴永磁体在转子铁芯上的排列如图10所示，由于各极永磁体均为规整的弧形体，即各极永磁体两端在轴向方向上的投影相互重合，相邻两个永磁体之间具有恒定宽度的间距(间距内为空气)，因此间距处的磁场强度相对于磁极中心处的磁场强度出现了突然地明显减弱，这使得转子的磁极中心从一个定子齿中心运动到另一个定子齿中心是一个跳跃式的运动，从而导致电机的齿槽转矩脉动较大，负载转矩波动较大。

[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

[0037] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0038] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0039] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0040] 结合参见图1至图16所示，根据本发明的实施例，提供一种转子组件，包括转子铁芯1和至少两个永磁体2，各永磁体2均表贴于转子铁芯1的外周面上，且各永磁体2分别沿转子铁芯1的周向间隔分布，永磁体2包括第一过渡部21、第二过渡部22和主体部25。沿转子铁芯1的周向，第一过渡部21和第二过渡部22分别处于主体部25的两侧，且第一过渡部21和第二过渡部22相对于主体部25呈对角分布，第一过渡部21和第二过渡部22的最大宽度均小于主体部25的最小宽度。沿转子铁芯1的轴向，第一过渡部21和第二过渡部22的高度均小于主体部25的高度。

[0041] 该技术方案中，由于各级永磁体2均包括主体部25和处于主体部25两个对角处的第一过渡部21和第二过渡部22，因此在相邻的两个永磁体2之间也会出现呈对角分布的第一过渡部21和第二过渡部22。又因为第一过渡部21和第二过渡部22的高度及最大宽度分别小于主体部25的高度和最小宽度，所以自主体部25至相邻两个永磁体2之间的间距的方向上，磁场强度呈现出逐渐减弱的态势，而不是突然的断崖式减弱，则转子的磁极中心从一个定子齿中心运动到另一个定子齿中心不再是一个跳跃式的运动，而是一个较为平缓的运动，因而可以降低电机的空载齿槽转矩，减小负载转矩波动。同时，第一过渡部21和第二过渡部22在相邻的两个永磁体2之间呈对角分布的状态也使得过渡磁场的覆盖范围较广，具有较好的缓冲效果。进一步，第一过渡部21和第二过渡部22相当于是将永磁体2的局部切掉形成的，这也使得永磁体2的磁钢用量减少，磁钢的利用率得到提高，转矩密度得到提升。

[0042] 需要说明的是，由于主体部25、第一过渡部21、第二过渡部22均为弧形结构，因此主体部25的内弧面为主体部25宽度最小的区域，主体部25的外弧面为主体部25宽度最大的区域，第一过渡部21的内弧面为第一过渡部21宽度最小的区域，第一过渡部21的外弧面为第一过渡部21宽度最大的区域，第二过渡部22的内弧面为第二过渡部22宽度最小的区域，第二过渡部22的外弧面为第二过渡部22宽度最大的区域。当第一过渡部21和第二过渡部22的最大宽度均小于主体部25的最小宽度时，表明第一过渡部21和第二过渡部22均比主体部25窄。

[0043] 作为一种具体的实施方式，主体部25具有中心点，第一过渡部21和第二过渡部22关于中心点中心对称，这表明第一过渡部21和第二过渡部22的形状和大小均相同。则在相邻的两个永磁体2之间，第一过渡部21和第二过渡部22产生的过渡磁场的强度相同，这使得过渡磁场分布更均匀，从而有利于降低电机的空载齿槽转矩，进而有利于减小负载转矩波动。

[0044] 更具体的，主体部25的高度为H1，第一过渡部21的高度为h1，第二过渡部22的高度均为h2，H1≤h1+h2＜2*H1。

[0045] 在本实施例中，当H1≤h1+h2＜2*H1时，表明对第一过渡部21和第二过渡部22的高度进行了合理设置。则第一过渡部21和第二过渡部22合起来不仅覆盖了整个永磁体2的高度方向，可以保证相邻的两个永磁体2之间产生的过渡磁场在整个永磁体2的高度方向均有分布，而且也使得第一过渡部21和第二过渡部22产生的磁场强度相对于主体部25产生的磁场强度减弱的幅度较为合理，磁场强度由强减弱过渡的较为平缓，从而也有利于降低电机的空载齿槽转矩，进而也有利于减小负载转矩波动。

[0046] 结合参见图3和图6所示，第一过渡部21具有背向主体部25的第一侧平面3，第二过渡部22具有背向主体部25的第二侧平面4，主体部25具有处在第一过渡部21所在侧的第五侧平面7和处在第二过渡部22所在侧的第六侧平面8，第一侧平面3与第五侧平面7之间形成的夹角为a1，第二侧平面4与第六侧平面8之间形成的夹角为a2，第五侧平面7和第六侧平面8之间形成的夹角为A，0＜(a1+a2)/A＜1。

[0047] 该技术方案中，由于主体部25、第一过渡部21、第二过渡部22均为弧形结构，因此第一侧平面3与第五侧平面7之间形成的夹角a1可以代表第一过渡部21的宽度，第二侧平面4与第六侧平面8之间形成的夹角a2可以代表第二过渡部22的宽度，第五侧平面7和第六侧平面8之间形成的夹角A可以代表主体部25的宽度。当0＜(a1+a2)/A＜1时，表明第一过渡部
21和第二过渡部22相对于主体部25具有合理的宽度尺寸，可以使磁场由强变弱过渡的更为平缓，缓冲效果更好，从而更有利于降低电机的空载齿槽转矩，进而更有利于减小负载转矩波动。

[0048] 结合参见图1至图3所示，永磁体2还包括第三过渡部23和第四过渡部24。沿转子铁芯1的周向，第三过渡部23处于第一过渡部21背向主体部25的一侧，且第三过渡部23的最大宽度小于第一过渡部21的最小宽度，第四过渡部24处于第二过渡部22背向主体部25的一侧，且第四过渡部24的最大宽度小于第二过渡部22的最小宽度。沿转子铁芯1的轴向，第三过渡部23的高度小于第一过渡部21的高度，第四过渡部24的高度小于第二过渡部22的高度。

[0049] 在本实施例中，由于第三过渡部23处于第一过渡部21背向主体部25的一侧，且第三过渡部23的高度和最大宽度分别小于第一过渡部21的高度和最小宽度，因此第三过渡部23产生的磁场强度弱于第一过渡部21产生的磁场强度。又因为第四过渡部24处于第二过渡部22背向主体部25的一侧，且第四过渡部24的高度和最大宽度分别小于第二过渡部22的高度和最小宽度，所以第四过渡部24产生的磁场强度弱于第二过渡部22产生的磁场强度。也即第三过渡部23和第四过渡部24的设置相当于增加了永磁体2两侧的过渡行程，使得永磁体2两侧的磁场强度由强变弱过渡的更为平缓，因而可以进一步降低电机的空载齿槽转矩，进一步减小负载转矩波动。需要说明的是，第三过渡部23和第四过渡部24也是相当于将永磁体2的局部切掉形成的，这也使得永磁体2的磁钢用量进一步减少，磁钢的利用率得到进一步提高，转矩密度得到进一步提升。

[0050] 作为一种具体的实施方式，主体部25具有中心点，第三过渡部23和第四过渡部24关于中心点中心对称，这表明第三过渡部23和第四过渡部24的形状和大小均相同。则在相邻的两个永磁体2之间，第三过渡部23和第四过渡部24产生的过渡磁场的强度相同，这使得过渡磁场分布更均匀，从而有利于降低电机的空载齿槽转矩，进而有利于减小负载转矩波动。

[0051] 更具体的，主体部25的高度为H1，第三过渡部23的高度为h3，第四过渡部24的高度为h4，2/3*H1≤h3+h4＜4/3*H1。

[0052] 该技术方案中，当2/3*H1≤h3+h4＜4/3*H1时，表明在第三过渡部23的高度小于第一过渡部21的高度以及第四过渡部24的高度小于第二过渡部22的高度的基础上，对第三过渡部23,和第四过渡部24的高度进行了合理的设计，使得第三过渡部23产生的磁场强度相对于第一过渡部21产生的磁场强度减弱的幅度较为合理以及第四过渡部24产生的磁场强度相对于第二过渡部22产生的磁场强度减弱的幅度较为合理，则磁场强度由强减弱过渡的较为平缓，从而也有利于降低电机的空载齿槽转矩，进而也有利于减小负载转矩波动。

[0053] 结合参见图3和图6所示，第三过渡部23具有背向第一过渡部21的第三侧平面5，第四过渡部24具有背向第二过渡部22的第四侧平面6，第一侧平面3与第三侧平面5之间形成的夹角为a3，第二侧平面4与第四侧平面6之间形成的夹角为a4，第五侧平面7与第六侧平面8之间形成的夹角为A，0＜(a3+a4)/A＜0.5。

[0054] 在本实施例中，由于第三过渡部23和第四过渡部24也均为弧形结构，因此第一侧平面3与第三侧平面5之间形成的夹角a3可以代表第三过渡部23的宽度，第二侧平面4与第四侧平面6之间形成的夹角为a4可以代表第四过渡部24的宽度。当0＜(a3+a4)/A＜0.5时，表明对第三过渡部23和第四过渡部24的宽度进行了合理设置，可以使磁场由强变弱过渡的更为平缓，缓冲效果更好，从而更有利于降低电机的空载齿槽转矩，进而更有利于减小负载转矩波动。

[0055] 结合参见图1至图4所示，转子铁芯1的外周面上形成有多个第一凸起9，各第一凸起9分别沿转子铁芯1的轴向与各第一过渡部21形成对接，且各第一凸起9还分别与主体部25接触。

[0056] 该技术方案中，转子铁芯1由硅钢片沿轴向叠压而成，各第一凸起9分别为转子铁芯1的一部分，因此各第一凸起9的材质也为硅钢，则各第一凸起9均具有聚磁作用。当各第一凸起9分别沿转子铁芯1的轴向与各第一过渡部21形成对接，且各第一凸起9还分别与主体部25接触时，则各第一凸起9处也产生了相比于主体部25的磁场强度较弱的磁场，相当于各第一过渡部21对应的空缺处也具有了过渡磁场，从而使永磁体2的一侧沿转子铁芯1的轴向扩大了过渡磁场的范围，更有利于减小负载转矩波动。可以理解的是，当永磁体2还包括第三过渡部23时，第一凸起9上则形成台阶结构，第一凸起9沿转子铁芯1的轴向同时与第一过渡部21和第三过渡部23形成对接。

[0057] 结合参见图1至图4所示，转子铁芯1的外周面上还形成有多个第二凸起10，各第二凸起10分别沿转子铁芯1的轴向与各第二过渡部22形成对接，且各第二凸起10还分别与主体部25接触。

[0058] 该技术方案中，当各第二凸起10分别沿转子铁芯1的轴向与各第二过渡部22形成对接，且各第二凸起10还分别与主体部25接触时，则各第二凸起10处也产生了相比于主体部25的磁场强度较弱的磁场，相当于各第二过渡部22对应的空缺处也具有了过渡磁场，从而使永磁体2的另一侧沿转子铁芯1的轴向扩大了过渡磁场的范围，更有利于减小负载转矩波动。可以理解的是，当永磁体2还包括第四过渡部24时，第二凸起10上则形成台阶结构，第二凸起10沿转子铁芯1的轴向同时与第二过渡部22和第四过渡部24形成对接。

[0059] 还需要说明的是，永磁体2可以是由主体部25、第一过渡部21、第二过渡部22、第三过渡部23和第四过渡部24一体成型而形成，如图1、图2、图3和图5所示。作为另外一种实施例，主体部25、第一过渡部21、第二过渡部22、第三过渡部23和第四过渡部24也可以是单独的弧形磁钢块，也即永磁体2也可以是由多个弧形磁钢块拼接而成，如图7至图9所示。当永磁体2由多个弧形磁钢块拼接而成时，同一极内所有磁钢块的充磁方向相同。

[0060] 作为一种具体的实施方式，沿转子铁芯1的轴向，转子铁芯1的高度为H2，主体部25的高度为H1，H1≤1.3*H2。当主体部25的高度和转子铁芯1的高度满足该条件时，可以更进一步提高磁钢利用率，从而使转矩密度得到更进一步的提升。

[0061] 图11至图16所示为现有技术的电机和本发明实施例的电机各方面性能的对比。实验数据表明，本发明实施例的电机和现有技术的电机相比，空载线反电势有效值仅下降2.0％，但5次和7次谐波含量显著减小；空载线反电势波形畸变率下降约48％；空载齿槽转矩下降约82％，负载电磁转矩均值仅下降2.43％但转矩波动下降73.7％；磁钢用量减少
5.5％，单位体积磁钢电磁转矩密度提升3.26％。以上数据说明本发明实施例的电机性能得到明显改善，成本也相应降低，电机性价比得到提高。

[0062] 本发明还提供一种电机，包括前述的转子组件，本申请的电机尤其指永磁同步电机。

[0063] 本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

[0064] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。