CN102684342A

CN102684342A - 内置式永磁电机转子和采用该转子的永磁电机

Info

Publication number: CN102684342A
Application number: CN2012101801328A
Authority: CN
Inventors: 罗昊; 杨志华; 李创平; 辛懋
Original assignee: Zhejiang Xizi Forward Electrical Machinery Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Xizi Forward Electrical Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明提供了一种内置式永磁电机转子，包括转轴（21）和转子铁芯（22），在转子铁芯（22）上均匀分布设置有磁极（221），每个磁极（221）设有至少2组磁阻槽（222），每组磁阻槽（222）在轴向上贯通转子铁芯（22），每组磁阻槽（222）包括左右两个对称的镂空槽，在至少一组磁阻槽对称镂空槽的对称中心设置有一个永磁体（223）。本发明还提供了一种永磁电机。相较于现有技术，本发明实施例的内置式永磁电机转子，提高了电机凸极比，大大增加了电机的磁阻转矩，减小转矩脉动，使电机成本降低。

Description

内置式永磁电机转子和采用该转子的永磁电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，特别涉及一种内置式永磁电机转子以及采用该转子的永磁电机。

背景技术

永磁电机的磁阻转矩主要来自于电机的凸极效应，磁阻转矩是指永磁磁极作为电机转子受到的一个朝向磁阻小的方向的力，磁阻转矩是由转子磁路结构的不对称性所产生的。按照永磁体结构永磁同步电机可分为表面永磁同步电机和内置式永磁同步电机，由于内置式永磁电机与表面永磁电机相较而言：其生产工艺更简单；它的转子外表面平滑，定转子之间的气隙较均匀，更有利于减小转矩脉动，结构稳固，动平衡好，有利于高速运行和频繁启动；而且内置式电机的启动特性、过载能力和功率密度更好，易于弱磁调速，扩大恒功率范围运用。基于前述优点，目前电梯曳引机中常用的永磁同步电机通常选择内置式永磁电机。但是目前传统的内置式永磁电机转矩波动大，过载能力仍旧较低、体积大、噪音大、可靠性也还是相对比较差的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单可靠、体积小重量轻的内置式永磁电机转子，以解决上述现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明提供了一种内置式永磁电机转子，包括位于中心的转轴和套在转轴上的转子铁芯，在转子铁芯上均匀分布设置有可选择数目的磁极，每个磁极设有至少2组磁阻槽，每组磁阻槽在轴向上贯通转子铁芯，每组磁阻槽包括左右两个对称的镂空槽，在至少一组磁阻槽对称镂空槽的对称中心设置有一个永磁体。

在永磁体两侧与磁阻槽之间分别设置有非导磁材料的隔磁磁桥。

每个磁极设置有六组磁阻槽。

磁阻槽的面积由内向外径向依次递减，相对应的在各组磁阻槽中间的永磁体体积也依次减小。

所述永磁体为一字型磁钢，在永磁体的两个端部设置有减少漏磁通、增强主磁通的凸起。

在转子铁芯上均匀分布设置有六个磁极。

所述磁阻槽为U形槽，永磁体直接插入U形槽的U形底部，永磁体两端通过非导磁端板固定在U形槽的U形底部。

本发明还提供了一种永磁电机，所述电机采用上述所述的内置式永磁电机转子。

本发明实施例的内置式永磁电机转子，永磁体和磁阻槽位于转子结构内部，每组磁阻槽包括左右对称的镂空槽，在镂空槽的对称中心设置有永磁体。转子主磁极的方向为直轴方向，与直轴磁路方向不对称的方向为交轴方向，由于磁阻槽的存在使得本发明实施例的电机比传统的内置式永磁电机的磁阻增大，交、直轴电抗比值增大，凸极比增大，因此磁阻转矩相应的也比传统的内置式永磁电机增大。另外在永磁体两侧与磁阻槽之间分别设置隔磁磁桥，通过隔磁磁桥的磁场饱和来限制电机中永磁体的漏磁通。

本发明实施例的内置式永磁电机与传统的内置式永磁电机相比，提高了电机凸极比，大大增加了电机的磁阻转矩，改善电机气隙磁场波形，减小转矩脉动，使电机成本降低的同时提高电机的启动特性、过载能力和功率密度，易于弱磁调速，扩大恒功率范围运用，改善电机气隙磁场波形，降低漏磁，减小损耗，使电机具有高出力、高可靠性、低波动、快响应、低噪、小型轻量化和平稳运行等特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的内置式永磁电机定转子的结构及其有益技术效果进行详细说明。

图1是本发明第一实施例的定转子结构剖面示意图；

图2是本发明实施例的定子铁芯结构剖面图；

图3是本发明实施例的转子结构剖面图；

图4是图1中A处的放大结构示意图；

图5是本发明实施例的内置式永磁电机与传统的内置式永磁电机合成转矩随时间变化的波形图；

图中：1、定子；11、定子铁芯；111、定子磁轭；112、定子齿；113、定子槽；2、转子；21、转轴；22、转子铁芯；221、磁极；222、磁阻槽；223、永磁体；224、隔磁磁桥；225、凸起；3、气隙。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图进一步详细描述本发明的技术内容和具体实施方式。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

参照图1至图4所示，本发明实施例的内置式永磁电机包括机壳和安装于机壳内部的定子1及转子2，在定子1和转子2之间留有很窄的气隙3。定子1包括固定在机壳内壁的定子铁芯11和定子绕组，所述定子铁芯11包括定子磁轭111、定子齿112和定子槽113；转子2包括位于中心的转轴21和套在转轴上的转子铁芯22。在转子铁芯22上均匀分布设置有可选择数目的磁极221，所述磁极221分布在转子铁芯22的径向截面上，本发明实施例中设置了六个磁极221，这六个磁极221围绕转轴均匀分布。每个磁极221设有至少2组磁阻槽222，每组磁阻槽222包括左右两个对称的镂空槽，在两个对称镂空槽的对称中心设置有一个永磁体223，在永磁体223两侧与磁阻槽222之间分别设置有非导磁材料的隔磁磁桥224。在本发明实施例中每个磁极221设置有六组磁阻槽222，由内至外径向依次排列为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，每组磁阻槽222在轴向上贯通转子铁芯22。永磁体223为一字型磁钢，在永磁体223的两个端部设置有凸起225，该凸起可减小漏磁通，以便获得更强的主磁通。磁阻槽222的面积由内向外径向依次递减，相对应的，在各组磁阻槽222中间的永磁体223体积也依次减小。

本发明实施例的内置式永磁电机转子，永磁体223和磁阻槽222位于转子结构内部，每组磁阻槽222包括左右对称的镂空槽，在镂空槽的对称中心设置有永磁体223。转子主磁极的方向为直轴方向，与直轴磁路方向不对称的方向为交轴方向，由于磁阻槽的存在使得本发明实施例的电机比传统的内置式永磁电机的磁阻增大，交、直轴电抗比值增大，凸极比增大，因此磁阻转矩相应的也比传统的内置式永磁电机增大。

另外在永磁体223两侧与磁阻槽222之间分别设置隔磁磁桥224，通过隔磁磁桥224的磁场饱和来限制点集中永磁体223的漏磁通。隔磁磁桥224越窄就越饱和，导磁系数就越小，所分流的磁通越少，以此减少永磁体223漏磁通。但是，如果隔磁磁桥太窄就会使得转子机械强度减低，会导致转子偏心，震动加大。因此，隔磁磁桥224的宽窄需要综合考虑转子机械强度，以作平衡。

作为本发明的第二实施例，所述磁阻槽222为U形槽，永磁体223直接插入U形槽的U形底部，永磁体223两端通过非导磁端板固定在U形槽的U形底部。由于此时永磁体223两端为空气，空气为非导磁材料，因此在本实施例中无需额外设计隔磁磁桥。与第一实施例相比，本实施例U形槽加工工艺明显更加简化，但是需要格外注意U形槽的宽度，需要综合考虑转子机械强度。前述U形槽也可以是机翼型槽。

作为本发明的第三实施例，与第一、第二实施例不同的是：在前述两个实施例中每组磁阻槽222中间均设置有永磁体223，本实施例只在某一或者某几组磁阻槽222中间设置永磁体223。磁阻槽222为U形槽或者机翼型槽，这样使得电机磁阻转矩增大，磁阻转矩的增大可以抵消一部分因减少永磁体223而减小的磁通对电机转矩的影响，因此在保证电机性能参数不改变的前提下，可以适当减少永磁体的数量，从而达到降低制造成本简化加工工艺的目的。

参照图5所示为本发明实施例的内置式永磁电机与传统的内置式永磁电机合成转矩随时间变化的波形图；图中曲线A为本发明实施例的内置式永磁电机合成转矩随时间变化的波形图，曲线B为传统的内置式永磁电机合成转矩随时间变化的波形图。根据实验数据，本发明实施例的内置式永磁电机与传统的内置式永磁电机相比，转矩大而且转矩脉动明显较小。

本发明仅就本发明的最佳实施例进行详细的描述，但不能理解为对本发明实施的其他方式的限制，凡是在本发明基础上进一步的改进和类似或雷同的方案，均视为是本发明请求保护的范围。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.内置式永磁电机转子，包括位于中心的转轴（21）和套在转轴上的转子铁芯（22），在转子铁芯（22）上均匀分布设置有可选择数目的磁极（221），其特征在于：每个磁极（221）设有至少2组磁阻槽（222），每组磁阻槽（222）在轴向上贯通转子铁芯（22），每组磁阻槽（222）包括左右两个对称的镂空槽，在至少一组磁阻槽对称镂空槽的对称中心设置有一个永磁体（223）。

2.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，其特征在于：在永磁体（223）两侧与磁阻槽（222）之间分别设置有非导磁材料的隔磁磁桥（224）。

3.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，其特征在于：每个磁极（221）设置有六组磁阻槽（222）。

4.根据权利要求1或3所述的内置式永磁电机转子，其特征在于：磁阻槽（222）的面积由内向外径向依次递减，相对应的在各组磁阻槽（222）中间的永磁体（223）体积也依次减小。

5.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，其特征在于：所述永磁体（223）为一字型磁钢，在永磁体（223）的两个端部设置有减少漏磁通、增强主磁通的凸起（225）。

6.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，其特征在于：在转子铁芯（22）上均匀分布设置有六个磁极（221）。

7.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，其特征在于：所述磁阻槽（222）为U形槽，永磁体（223）直接插入U形槽的U形底部，永磁体（223）两端通过非导磁端板固定在U形槽的U形底部。

8.永磁电机，包括机壳和安装于机壳内部的定子（1）及转子（2），其特征在于：所述转子为如权利要求1至7所述的任一内置式永磁电机转子。