转子组件、电机和家用电器的制作方法

本发明涉及家用电器，具体而言，涉及一种转子组件、电机和家用电器。

背景技术：

1、相关技术中，对于轴向磁通电机的转子组件，永磁体的形状通常为扇形、圆形和单一矩形，扇形的永磁体利用率较高，但是制造工艺复杂，成本较高；圆形和矩形的永磁体制造简单，但是永磁体在定子铁芯上的投影面积较小，会降低转子铁芯的空间利用率，损失部分电机性能。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一方面提供了一种转子组件。

3、本发明的第二方面还提供了一种电机。

4、本发明的第三方面还提供了一种家用电器。

5、有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种转子组件，转子组件用于电机，电机包括定子组件，定子组件位于转子组件的轴向的一侧，转子组件包括：转子铁芯；多个磁极组，沿转子铁芯的周向方向间隔设置于转子铁芯，沿周向方向相邻的两个磁极组的极性相反；在转子铁芯的径向方向上，磁极组呈阶梯形状设置，以使磁极组包括至少两层沿径向方向分布的阶梯部；其中，阶梯部为导磁体或永磁体，在多个磁极组中，沿径向方向位于相同层的阶梯部构成磁性材料组，至少一个磁性材料组中，任意两个相邻且位于两个磁极组中的阶梯部中的一者为导磁体，另一者为永磁体。

6、本发明提供的转子组件，包括转子铁芯和多个磁极组，多个磁极组沿转子铁芯的周向间隔设置以使得相邻的磁极组形成极性相反的磁极，磁极组在转子铁芯的径向方向上呈阶梯形状设置，使得磁极组包括至少两层阶梯部，至少两层阶梯部沿径向方向分布，该种布置方式，增加了磁极组在定子组件上的轴向投影面积，提升了转子铁芯的空间利用率，显著提升了电机的扭矩输出能力，提升了电机的性能。其中，在多个磁极组中，沿径向方向位于相同层的阶梯部构成磁性材料组，多个磁极组具有至少两个磁性材料组，至少一个磁性材料组中，任意两个相邻且位于两个磁极组中的阶梯部中的一者为导磁体，另一者为永磁体，使得至少一个磁性材料组中，导磁体和永磁体沿转子铁芯的周向方向依次交替排布，这样，在至少一个磁性材料组中，永磁体能够将导磁体磁化，使得相同层的导磁体和永磁体构成一对磁极，进而提升了电机的效率、降低了制造成本，并且，导磁体作为低温度系数的软磁材料，可补偿永磁体因温升导致的退磁效应，在高温环境下能够保持磁路稳定性，提高系统的可靠性。

7、需要说明的是，沿径向方向位于相同层的阶梯部构成磁性材料组，例如，任一磁极组中，由径向内侧至径向外侧方向，位于第一层的阶梯部为第一层阶梯部，位于第二层的阶梯部为第二层阶梯部，多个磁极组的第一层阶梯部为位于相同层的阶梯部，并构成一个磁性材料组，多个磁极组的第二层阶梯部为位于相同层的阶梯部，并构成另一个磁性材料组，以此类推，多个磁极组的第三层阶梯部为位于相同层的阶梯部，其余层数的排布与此相同，在此不再赘述。

8、需要说明的是，在转子铁芯的径向方向上，磁极组呈阶梯形状设置，进而使得磁极组以阶梯处为分界形成至少两层沿径向方向分布的阶梯部。换言之，磁极组包括至少两层阶梯部，至少两层阶梯部沿转子铁芯的径向方向分布，且至少两层阶梯部沿轴向具有高度差，或者至少两层阶梯部沿转子铁芯的周向方向一者向顺时针方向和/或逆时针方向凸出于另一者，使得至少两层阶梯部形成阶梯形状，也即，使得磁极组呈阶梯形状。

9、需要说明的是，阶梯部为导磁体或永磁体，也即所有的磁极组的所有阶梯部中，一些阶梯部为导磁体，另一些阶梯部为永磁体。

10、可以理解的是，定子组件位于转子组件轴向的一侧，通过轴向磁通耦合原理，实现了转子组件和定子组件的分离，使得转子组件所连接的部分和定子组件所连接的部分不需要通过连接轴来实现动力的传输，同时，该种设置还能够减小定子组件及转子组件沿轴向的厚度以及整体的重量，进而有利于减小家用电器整体的高度和重量，便于家用电器的收纳和运输，用户收纳时，能够将带有定子组件的部分和带有转子组件的部分分别收纳，提升了收纳及携带的便捷性。另外，通过轴向磁通耦合原理，将定子组件和转子组件分开设置，不需要设置连接轴来实现动力的传输，也不需要设置联轴器实现转轴之间的连接，进而降低了电机工作时的噪音。

11、可选地，转子组件与定子组件沿转子组件的轴向间隔设置。

12、可选地，转子组件的轴线与定子组件的轴线在轴向方向上相平行。

13、可选地，转子组件的轴线与定子组件的轴线在轴向方向上相重合。

14、在一些实施例中，可选地，在任一磁极组中，沿径向方向相邻的两层阶梯部沿周向方向的端部错位设置，以使磁极组呈阶梯形状设置；或在任一磁极组中，沿径向方向相邻的两层阶梯部中的一者沿轴向凸出于另一者，以使磁极组呈阶梯形状设置。

15、在该实施例中，在任一磁极组中，沿径向相邻的两层阶梯部沿周向方向的端部错位设置，从而使得一个阶梯部的端部凸出于另一个阶梯部的端部，进而使得磁极组呈阶梯形状设置；或者，在任一磁极组中，沿径向方向相邻的两层阶梯部中的一者沿轴向凸出于另一者，进而使得沿径向相邻的两层阶梯部在轴向上具有高度差，进而使得磁极组呈阶梯形状设置。

16、需要说明的是，在任一磁极组中，沿径向方向相邻的两层阶梯部沿周向方向的端部错位设置，包括沿径向方向相邻的两层阶梯部的长度相同且端部沿周向错位设置，也包括沿径向方向相邻的两层阶梯部的长度不同且端部沿轴向错位设置。

17、在一些实施例中，可选地，任一磁极组沿径向相邻的两层阶梯部中，内层的阶梯部沿周向方向的长度小于外层的阶梯部沿周向方向的长度；其中，内层的阶梯部为靠近转子铁芯的轴心的阶梯部，外层的阶梯部为靠近转子铁芯的侧壁的阶梯部。

18、在该实施例中，任一磁极组沿径向相邻的两个阶梯部中，内层的阶梯部沿周向方向的长度小于外层的阶梯部沿周向方向的长度，既能够增加磁极组整体在定子组件上的覆盖面积，使主磁通利用率提升，又能够保证内层沿周向方向相邻且位于不同磁极组的两个阶梯部之间的间隙，保证磁场可靠性。同时，内层阶梯部的周向长度缩短，削弱了靠近转子铁芯的轴心区域的磁场强度梯度；外层的阶梯部的周向延伸则扩展了气隙边缘的磁场覆盖范围。

19、在一些实施例中，可选地，任一磁极组沿径向相邻的两个阶梯部中，外层的阶梯部沿周向方向的两端分别沿周向方向凸出于内层的阶梯部。

20、在该实施例中，任一磁极组沿径向相邻的两个阶梯部中，外层的阶梯部沿周向方向的两端分别沿周向方向凸出于内层的阶梯部，也即外层的阶梯部的两端均沿周向方向超出内侧阶梯部的两端，使得磁极组中的多个阶梯部的周向两端均呈梯形结构，在提升扭矩密度和运行平稳性的同时增强高速工况下的磁场抗饱和能力。

21、在一些实施例中，可选地，在沿周向方向相邻的任意两组磁极组中：一个磁极组的所有阶梯部均为永磁体，另一个磁极组的所有阶梯部中，至少一层阶梯部为永磁体，至少一层阶梯部为导磁体，或另一个磁极组的所有阶梯部均为导磁体；或任一磁极组中的所有阶梯部均包括至少一个永磁体和至少一个导磁体，以使任一磁性材料组中的阶梯部的排布方式均为：沿周向方向，导磁体和永磁体依次间隔设置。

22、在该实施例中，在沿周向方向相邻的任意两组磁极组中，可以具有永磁体和导磁体的多种组合，每种组合中导磁体和永磁体的数量或者布置方式的不同，使得电机具有多种功率，进而能够适配不同的工况。例如，在沿周向方向相邻的任意两组磁极组中，一个磁极组的所有阶梯部均为永磁体，另一个磁极组的所有阶梯部中，至少一层阶梯部为导磁体，至少一层阶梯部为永磁体，使得一组磁极组均为永磁体，另一组既具有永磁体又具有导磁体，在满足较大的功率的情况下，降低了制造成本。或者在沿周向方向相邻的任意两组磁极组中，一个磁极组的所有阶梯部均为永磁体，另一个磁极组的所有阶梯部均为导磁体，使得导磁体和永磁体沿周向交替设置，或者在相邻的两组磁极组中，每个磁极组均设置有导磁体和永磁体，进而实现了不同功率工况的适配。

23、在一些实施例中，可选地，在任一磁极组中，沿径向方向相邻的两层阶梯部均为永磁体的情况下，相邻的永磁体为分体式结构或一体式结构；在任一磁极组中，沿径向方向相邻的两层阶梯部均为导磁体的情况下，相邻的导磁体为分体式结构或一体式结构。

24、在该实施例中，在沿径向相邻的两层阶梯部均为永磁体的情况下，相邻的永磁体为分体式结构，不需要对单个阶梯部进行复杂的形状设计，不会增加阶梯部的制造工艺带来的成本，还可以使得阶梯部的尺寸对应不同的定子组件进行调整，同时，在每个磁极组中，还可以选择不同牌号的阶梯部对磁链进行灵活调整，使得设计自由度更高。或者，在沿径向相邻的两层阶梯部均为永磁体的情况下，相邻的永磁体为一体式结构，以减少组装步骤，降低组装难度。在任一磁极组中，沿径向方向相邻的两层阶梯部均为导磁体的情况下，相邻的导磁体为分体式结构，以便于分别对导磁体进行设计，使得相邻的导磁体形成梯形结构，降低制造成本；或者，在任一磁极组中，沿径向方向相邻的两层阶梯部均为导磁体的情况下，相邻的导磁体为一体式结构，以降低导磁体的脱模难度。

25、在一些实施例中，可选地，在任一磁极组中，沿径向方向相邻的两层阶梯部均为永磁体的情况下，相邻的永磁体为分体式结构且相贴合设置；和/或在磁极组包括至少一个永磁体和至少一个导磁体的情况下，沿径向相邻的永磁体和导磁体之间间隔设置以形成隔磁桥。

26、在该实施例中，在磁极组包括多个永磁体的情况下，沿径向相邻的永磁体相贴合，能够消除相邻阶梯部间的气隙磁阻，使多层永磁体的磁场沿径向高效叠加，进一步抑制空间谐波，从而实现高转矩密度与低振动噪声的协同提升。可选地，在磁极组包括至少一个永磁体和至少一个导磁体的情况下，沿径向相邻的永磁体和导磁体之间间隔设置以形成隔磁桥，以削弱径向相邻的永磁体和导磁体之间的漏磁，以提升磁通利用率，进而提升电机的扭矩。

27、在一些实施例中，可选地，在任一磁极组中，沿径向相邻的两层阶梯部的磁极中心线沿转子铁芯的周向方向错位设置。

28、在该实施例中，在任一磁极组中，沿径向相邻的两层阶梯部的磁极中心线沿转子铁芯的周向方向错位设置，使得相邻两层阶梯部形成的扭矩沿周向方向错位，并且错位产生的磁极相位差使相邻定子齿的磁通吸收过程异步化，将齿槽转矩峰值削弱，达到了减小谐波、改善电机的反电动势、降低电机的齿槽转矩、降低振动噪音的效果。

29、在一些实施例中，可选地，在任一磁极组中，沿径向相邻的两层阶梯部的磁极中心线沿转子铁芯的周向错位量为目标错位量，沿周向方向相邻的任意两个磁极组的目标错位量相同。

30、在该实施例中，任意相邻的两个磁极组的磁极中心线的目标错位量相同，使得齿槽转矩峰值削弱相同，进而达到改善反电动势、降低振动噪音的效果。

31、需要说明的是，目标错位量依据实际情况设定。

32、在一些实施例中，可选地，永磁体贴设于转子铁芯的轴向表面；和/或导磁体设于转子铁芯轴向的一侧并与转子铁芯为一体式结构。

33、在该实施例中，永磁体贴设于转子铁芯的轴向表面，表贴永磁体直接耦合气隙磁场，提升磁通密度。可选地，导磁体设于转子铁芯轴向的一侧并与转子铁芯为一体式结构，也即导磁体为转子铁芯的一部分，使得导磁体与转子铁芯可以一体成型而成，进而降低了制造成本和组装成本。

34、根据本发明的第二方面，还提出了一种电机，包括：定子组件；和如上述任一项提出的转子组件，定子组件位于转子组件的轴向的一侧，定子组件能够驱动转子组件转动。

35、本发明第二方面提供的电机，因包括上述任一实施例提出的转子组件，因此具有转子组件的全部有益效果。其中，定子组件位于转子组件轴向的一侧，通过轴向磁通耦合原理，实现了转子组件和定子组件的分离，使得转子组件所连接的部分和定子组件所连接的部分不需要通过连接轴来实现动力的传输，同时，该种设置还能够减小定子组件及转子组件沿轴向的厚度以及整体的重量，进而有利于减小家用电器整体的高度和重量，便于家用电器的收纳和运输，用户收纳时，能够将带有定子组件的部分和带有转子组件的部分分别收纳，提升了收纳及携带的便捷性。

36、可选地，定子组件包括定子铁芯和绕组，定子铁芯包括线架、齿部和轭部，绕组绕制在线架上，线架套设在齿部上，齿部设置在轭部上，并将齿部与轭部焊接形成定子组件。

37、可选地，齿部沿定子组件的径向方向呈阶梯形状设置，绕组沿定子组件的径向呈阶梯形状设置。

38、可选地，齿部沿定子组件的径向包括第一齿部和第二齿部，第一齿部位于第二齿部靠近转子组件的轴心的一侧，其中，第一齿部的端部和第二齿部的端部沿定子组件的周向方向错位设置。

39、可选地，沿定子组件的周向方向，第二齿部的端部凸出于第一齿部的端部。

40、可选地，沿定子组件的周向方向，第二齿部的两端均凸出于第一齿部的端部。

41、可选地，轭部设有梯形槽，齿部卡设于梯形槽内。

42、可选地，线架上设有中空槽，线架通过中空槽套设于齿部上。

43、根据本发明的第三方面，还提出了一种家用电器，包括：如上述任一实施例提出的转子组件；或如上述实施例提出的电机。

44、本发明第三方面提供的家用电器，因包括上述任一实施例提出的转子组件或电机，因此具有转子组件或电机的全部有益效果。

45、在一些实施例中，可选地，家用电器包括食物处理器、电饭煲和风扇中的任一种。

46、在该实施例中，家用电器可以是食物处理器、电饭煲和风扇中的任一种，以通过轴向磁通的电机实现转子组件所连接的部分与定子组件所连接的部分的分离，便于食物处理器、电饭煲和风扇的拆洗。同时，轴向磁通的电机不需要连接轴连接转子组件和定子组件，能够避免食物处理器和电饭煲漏液的情况发生。

47、在一些实施例中，可选地，家用电器包括食物处理器的情况下，食物处理器包括：底座组件，定子组件设于底座组件；杯体组件，杯体组件能够安装于底座组件；处理部，处理部位于杯体组件，处理部包括转轴，转子组件位于杯体组件并套设于转轴，定子组件能够驱动转子组件转动，以使处理部转动。

48、在该实施例中，在家用电器包括食物处理器的情况下，食物处理器包括底座组件、杯体组件和处理部，转子组件设于杯体组件，定子组件设于底座组件，杯体组件能够放置在座体组件上，通过定子组件和转子组件之间的相互作用，实现处理部的转动，进而实现杯体组件内的食材的处理，能够避免杯体组件漏液的情况发生，同时，该种设置方式还能够便于杯体组件的拆卸和清洗，以及便于杯体组件和底座组件的分开收纳。

49、可以理解的是，定子组件设置于底座组件，转子组件设置于杯体组件，转子组件与处理部连接，在定子组件的磁场和转子组件的磁场的相互作用下，转子组件能够转动，进而带动处理部转动，实现对杯体组件内的食材的处理。其中，转子组件设置在定子组件轴向的一侧，通过轴向磁通耦合原理，实现了转子组件和定子组件的分离，同时，还能够减小电机沿轴向的厚度以及重量，进而有利于减小食物处理器整体的高度和重量，便于食物处理器的收纳和运输。另外，通过轴向磁通耦合原理，将定子组件和转子组件分开设置，不需要设置连接轴穿过杯体组件来实现动力的传输，提升了杯体组件的密封性能，也不需要设置联轴器实现传动轴之间的连接，进而降低了食物处理器工作时的噪音。

50、本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。