CN102916512B - 一种永磁同步电机的斜极转子结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁同步电机的斜极转子结构，包括一段铁芯和若干块磁瓦，若干块磁瓦安装在铁芯上形成若干个磁极，若干个磁极按N极、S极间隔分布，其特征在于：相邻两个磁极形成磁极夹角，磁极夹角的范围是：其中P是电机极数，是偶数，Z是电机槽数，k是调整系数，其取值范围在0.1至1之间，磁极夹角有2种，第一夹角第二夹角相邻的两个第一磁极夹角α1之间布局一个第二磁极夹角α2来隔开，相邻的两个第二磁极夹角α2之间布局一个第一磁极夹角α1来隔开。它结构简单，降低生产工艺复杂度及生产成本，同时大幅降低电机齿槽转矩，提高电机系统特性。
Description
技术领域：
本发明涉及一种永磁同步电机的斜极转子结构。
背景技术：
传统降低电机齿槽转矩的方法有两种：
第一种是：将定子的嵌线槽改为斜槽，斜槽与转轴倾斜一定角度来抑制电机齿槽转矩脉动，定子在制作的过程中采用倾斜一个槽的角度，这样的工艺，使得定子下线，只能使用人工下线，难以使用现代化设备自动堪线机，降低了生产效率；
第二种是采用转子分段错开装配的方式，转子分段斜极是一种能有效削弱齿槽波、改善电机齿槽转矩和转矩脉动的方法，图1中显示该种转子的结构示意图，每段转子上的磁极1周向均匀分布，相邻2个磁极夹角为45度，图中具有8个磁极1，每个磁极1由2块V字形布局的磁瓦2组成，上下叠装的两段转子的磁极错开一个角度，的这种方案的缺点由以下几个：1）电机转子通常分为3段、4段或者更多，这样制作为了保证电机内孔的统一键槽位置常常需要开两套甚至多套不同的模具，制作麻烦，工艺复杂。2）转子难以实现整体充磁。由于转子分段后，使得相同的磁极在轴向上相差一定的机械角度，使得充磁机难以实现对转子的整体充磁，只能是电机先充磁再装入到转子叠片内，工艺复杂程度及磁钢损坏率大大增加。
发明内容：
本发明的目的是提供一种永磁同步电机的斜极转子结构，结构简单，降低生产工艺复杂度及生产成本，同时大幅降低电机齿槽转矩，提高电机系统特性。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种永磁同步电机的斜极转子结构，包括一段铁芯和若干块磁瓦，若干块磁瓦安装在铁芯上形成若干个磁极，若干个磁极按N极、S极间隔分布，其特征在于：相邻两个磁极形成磁极夹角，在转子中第一磁极夹角α1和第二磁极夹角α2，相邻的两个第一磁极夹角α1之间布局一个第二磁极夹角α2来隔开，相邻的两个第二磁极夹角α2之间布局一个第一磁极夹角α1来隔开，第一磁极夹角α1大于第二磁极夹角α2。
上述磁极夹角的范围是：其中P是电机极数，是偶数，Z是电机槽数，k是调整系数，其取值范围在0.1至1之间，第一夹角第二夹角
上述所述的调整系数k的取值范围在0.4至1之间。
上述所述的若干块磁瓦安装在铁芯的侧表面，或者若干块磁瓦内嵌在铁芯的卡槽里面。
上述所述的铁芯由若干冲片叠压安装而成，冲片上的冲压出若干通孔，上下冲片上的通孔相互对齐形成垂直于铁芯端面的卡槽。
上述的第一磁极夹角α1与第二磁极夹角α2采用相同的调整系数K。
本发明与现有技术相比，具有如下效果：1）本发明采用一段定子铁芯嵌入磁瓦，相邻两个磁极形成磁极夹角，磁极夹角的范围是：其中P是电机极数，是偶数，Z是电机槽数，k是调整系数，其取值范围在0.1至1之间，磁极夹角有2种，第一夹角第二夹角相邻的两个第一磁极夹角α1之间布局一个第二磁极夹角α2来隔开，相邻的两个第二磁极夹角α2之间布局一个第一磁极夹角α1来隔开，这样可以大大降低齿槽转矩和电机运行噪音，提升电机性能，且结构简单，降低生产工艺复杂度及生产成本，生产工艺简单，生产效率高，废品率降低20％。2）本发明的斜极转子结构，可以实现整体充磁，先将磁钢放入铁芯，然后再充磁，降低工艺复杂程度，磁钢损坏率大大降低。3）采用该斜极转子结构，齿槽转矩和谐波幅值大幅降低，比一般的斜极转子运行更加平稳，运行噪音更加低。。
附图说明：
图1是现有磁极均布的转子结构示意图。
图2是应用本发明实施例一斜极转子结构的电机结构示意图。
图3是本发明实施例一斜极转子结构示意图。
图4是本发明实施例一斜极转子主视图；
图5是本发明实施例一斜极转子主视图；
图6是本发明实施例五斜极转子主视图；
图7是本发明实施例六斜极转子主视图；
图8是本发明实施例七至实施例八的斜极转子主视图；
图9是本发明与传统磁极均布的转子的齿槽力矩对比实验分析图；
图10是本发明与传统磁极均布的转子的谐波对比实验分析图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例一：如图2、图3、图4和图5所示，一种内嵌磁瓦的永磁电机，包括定子1和转子3，转子3上设置8个电机磁极4，定子1上设置12个电机槽2，转子结构包括一段铁芯6和若干块磁瓦5，铁芯6由若干冲片7叠压安装而成，冲片7上的冲压出若干通孔，上下冲片7上的通孔相互对齐形成垂直于铁芯端面的卡槽8,若干块磁瓦5嵌装在铁芯上的卡槽8里面形成若干个磁极4，磁极4由两块V字形布局的磁瓦5组成，若干个磁极按N极、S极间隔分布，相邻两个磁极的形成磁极夹角α，磁极夹角α的范围是：45±k*30，当调整系数K值取0.1时，磁极夹角α的范围是在42度至48度之间，磁极夹角α有两种，分别为第一种磁极夹α1=48度，第二种磁极夹角α2=42度，第一种磁极夹角α1与第一种磁极夹角α2相间布局。
磁极夹角α的计算公式是：其中P是电机极数，是偶数，Z是电机槽数，k是调整系数，其取值范围在0.1至1之间。
实施例二：本实施例是在实施例一的基础上改进，如图5所示，相邻两个磁极的磁极夹角α有两种，分别为第一种磁极夹角α1=50度，第二种磁极夹角α2=40度，第一种磁极夹角α1与第一种磁极夹角α2相间布局，此时调整系数K值取1/6。
实施例三：本实施例是在实施例一的基础上改进，如图5所示，相邻两个磁极的形成磁极夹角α，磁极夹角α的范围是：45±k*30，当调整系数K值取1时，磁极夹角α的范围是在75度至15度之间，相邻两个磁极的磁极夹角α有两种，分别为第一种磁极夹角α1=75度，第二种磁极夹角α2=15度，第一种磁极夹角α1与第一种磁极夹角α2相间布局。
实施例四：本实施例是在实施例一的基础上改进，如图5所示，相邻两个磁极的形成磁极夹角α，磁极夹角α的范围是：45±k*30，当调整系数K值取0.4时，磁极夹角α的范围是在57度至33度之间，相邻两个磁极的磁极夹角α有两种，分别为第一种磁极夹角α1=57度，第二种磁极夹角α2=33度，第一种磁极夹角α1与第一种磁极夹角α2相间布局，特别说明，第一种磁极夹角α1、第二种磁极夹角α2所选取的调整系数K是相同的。
实施例五：本实施例是在实施例一的基础上改进，如图6所示，铁芯6外侧表面贴装有磁瓦5，每块磁瓦5形成一个磁极，若干个磁极按N极、S极间隔分布，相邻两个磁极的形成磁极夹角α，磁极夹角α的范围是：45±k*30，当调整系数K值取0.2时，磁极夹角α的范围是在51度至39度之间，相邻两个磁极的磁极夹角α有两种，分别为第一种磁极夹角α1=51度，第二种磁极夹角α2=39度，第一种磁极夹角α1与第一种磁极夹角α2相间布局，特别说明，第一种磁极夹角α1、第二种磁极夹角α2所选取的调整系数K是相同的。
实施例六：本实施例是在实施例一的基础上改进，如图7所示，磁极4变成一块一字形布局的磁瓦，相邻两个磁极的形成磁极夹角α，磁极夹角α的范围是：45±k*30，当调整系数K值取0.6时，相邻两个磁极的磁极夹角α有两种，分别为第一种磁极夹角63度，第二种磁极夹角27度，第一种磁极夹角与第一种磁极夹角相间布局。
实施例七：如图8所示，本实施例磁极是一块磁瓦，呈一字形布局，转子3上具有16个磁极4，定子1上设置24个电机槽2，相邻两个磁极的形成磁极夹角α，磁极夹角α的范围是：22.5±k*15，当调整系数K值取0.1时，磁极夹角α的范围是在21度至24度之间；相邻两个磁极的磁极夹角α有两种，分别为第一种磁极夹角24度，第二种磁极夹角21度，第一种磁极夹角与第一种磁极夹角相间布局。
通过实验测试，将实施例二中的内嵌磁瓦的永磁电机与背景技术的转子磁极均布的永磁电机进行对比测试，见图9所示，图中曲线A对背景技术的转子磁极均布的永磁电机齿槽转矩的测量形成的曲线；曲线B是实施例二中的内嵌磁瓦的永磁电机齿槽转矩的测量形成的曲线，很明显曲线B比曲线A的波动更加小，即本发明实施例二的永磁电机产生的齿槽转矩很小，因此噪音大幅减少，性能进一步提高。
见图10所示，将实施例二中的内嵌磁瓦的永磁电机与背景技术的转子磁极均布的永磁电机进行对比测试，浅颜色的柱体代表背景技术的转子磁极均布的永磁电机在各次谐波的幅值，深颜色的柱体代表是实施例二中的内嵌磁瓦的永磁电机在各次谐波的幅值，很明显实施例二中各次谐波的幅值相对更加小，因此振动和噪音也小。
Claims (3)
1.一种永磁同步电机的斜极转子结构，包括一段铁芯和若干块磁瓦，若干块磁瓦安装在铁芯上形成若干个磁极，若干个磁极按N极、S极间隔分布，其特征在于：磁极由两块V字形布局的磁瓦组成，相邻两个磁极形成磁极夹角，在转子中设有第一磁极夹角α1和第二磁极夹角α2，相邻的两个第一磁极夹角α1之间布局一个第二磁极夹角α2来隔开，相邻的两个第二磁极夹角α2之间布局一个第一磁极夹角α1来隔开，第一磁极夹角α1大于第二磁极夹角α2，磁极夹角的范围是：其中P是电机极数，是偶数，Z是电机槽数，k是调整系数，第一夹角第二夹角调整系数k的取值范围在0.4至1之间。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机的斜极转子结构，其特征在于：铁芯由若干冲片叠压安装而成，冲片上的冲压出若干通孔，上下冲片上的通孔相互对齐形成垂直于铁芯端面的卡槽。
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机的斜极转子结构，其特征在于：第一磁极夹角α1与第二磁极夹角α2采用相同的调整系数k。
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