CN103117611A - 一种永磁体电机 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种永磁体电机，其具有转子，所述转子包括具有至少两个收容槽的转子铁芯及分别收容于所述收容槽内的永磁体，所述收容槽的两端分别具有凹槽，所述永磁体的磁场不穿过其它的永磁体，位于同一所述收容槽两侧的凹槽末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为α，两个不同所述收容槽的相邻所述凹槽末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为β，α/β的值为0.8-1.2。节省了用于辅助本发明永磁体的其它永磁体，在保证永磁电机的电磁转矩的前提下，大幅度的降低了转矩波动，根据α、β的关系，也很大程度上提高永磁电机的电磁转矩。

Description

一种永磁体电机

 

【技术领域】

本发明有关一种电机，特别涉及一种永磁体电机。

【背景技术】

现有技术中，一种永磁体电机包括定子和转子，转子包括转子铁芯及安装于转子铁芯内的永磁体，永磁体经常采用高剩磁磁性能的稀土永磁体作为永磁极。

参见2011年8月31日中国专利公布的第CN102171909 号专利及其它相关的专利，该等转子中的永磁体数量为四个，分别的位于转子铁芯的四个边，形成位于转子的上下端的相对的一对永磁体，位于转子的左右端的相对的一对永磁体，上下左右两端的永磁体四个永磁体大致围设成一个正方形的结构。根据该类永磁体电机的工作原理，可以假定上下端的两个永磁体的N极远离转子铁芯的中心，S极朝向转子铁芯的中心，那么，左右两端的两个永磁体S极远离转子铁芯的中心，N极朝向转子铁芯的中心。磁场从上下两端的永磁体N极发出，分别到达左右两端的永磁体S极；从左右两端的永磁体N极分别到达上下两端的永磁体S极，形成四个完整的磁场回路。由于这四个磁场的存在，致使转子铁芯可以正常的工作。

如何在保证电机原有性能的基础上，而减少电机的成本是各个公司迫切要解决的问题，由于永磁体的成本所占电机的总成本的比例较大，许多技术研发人员着力于在永磁体的结构、大小上考虑其成本问题，但，到目前为止都没有达到一个较为满意结果。

因此，有必要提供一种新永磁体电机来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种低成本且工作性能较高的永磁体电机。

为实现上述目的，本发明可采用如下技术方案：一种永磁体电机，其具有转子，所述转子包括具有至少两个收容槽的转子铁芯及分别收容于所述收容槽内的永磁体，所述收容槽的两端分别具有凹槽，所述永磁体的磁场不穿过其它的永磁体，位于同一所述收容槽两侧的凹槽末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为α，两个不同所述收容槽的相邻所述凹槽另一末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为β，α/β的值为0.8-1.2。

为实现上述目的，本发明还可采用如下技术方案：一种永磁体电机，其具有转子，所述转子包括具有至少两个收容槽的转子铁芯及分别收容于所述收容槽内的永磁体，所述收容槽的两端分别具有凹槽，所述永磁体的N极或者S极均朝向转子铁芯的外缘，位于同一所述收容槽两侧的凹槽末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为α，两个不同所述收容槽的相邻所述凹槽另一末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为β，α/β的值为0.8-1.2。

与现有技术相比，本发明永磁体电机的有益效果在于： 节省了用于辅助本发明永磁体的其它永磁体，在保证永磁电机的电磁转矩的前提下，大幅度的降低了转矩波动，根据α 、β的关系，也很大程度上提高永磁电机的电磁转矩。

【附图说明】

图1为本发明第一实施例的永磁体电机的平面示意图。

图2 为图1所示永磁体电机的转子铁芯的平面示意图。

图3为图1所示永磁体电机的转子的α 、β在不同角度大小时的电机电磁转矩波动图。

图4为图1所示永磁体电机的转子的α 、β在不同角度大小时的电机电磁转矩图。

图5为现有技术永磁体电机与本发明永磁体电机的转子的β为60°的电机电磁转矩的对比图。

图6为本发明第二实施例永磁电机的转子的平面示意图。

图7为本发明另一永磁电机的转子的平面示意图。

图8为本发明又一永磁电机的转子的平面示意图。

图9为本发明又一永磁电机的平面示意图。

图10为本发明外转子永磁电机的转子的平面示意图。

【具体实施方式】

请参照1至图2，本发明第一实施例的一种永磁体电机100，其包括位于外部的定子1及位于定子1内部的转子2。

本实施方式中，定子1包括位于外围的外缘部11、自外缘部11的内表面向外缘部11中心延伸的若干定子齿12及定子齿12之间的绕线槽13。外缘部11呈圆环状，定子齿12包括连接外缘部11的绕线部121及自绕线部121的末端向两侧延伸的极靴122。定子齿12与绕线槽13均匀的分布在外缘部11的内侧，相邻两个定子齿12的齿距、相邻两个绕线槽13的槽距大小分别为θ度。本实施方式中，定子齿12与绕线槽13的数量为6个，齿距、槽距均为60度。

转子2包括具有收容槽211的转子铁芯21及收容于收容槽211内的永磁体22。收容槽211包括靠近转子铁芯21的中心孔20的第一表面2111及与第一表面2111平行且相对第一表面2111远离中心孔20的第二表面2112。

永磁体22大致呈矩形形状，永磁体22的N极远离中心孔20，朝向转子铁芯21的外缘，而S极则更靠近中心孔20。收容槽211的数量为两个，两个收容槽211相互平行的位于转子铁芯21的中心孔20的两侧。自收容槽211的两端向外延伸而分别形成凹槽212。凹槽212与收容槽211连通，其具有向另一个收容槽211方向延伸的第一槽2121及远离另一个收容槽211的第二槽2122。

本实施方式中，所有永磁体22的N极相对其S极远离中心孔20，在其他实施例中，也可以将所有永磁体22的S极设置为远离中心孔20，而N极相对的靠近中心孔20。本发明的永磁体22的磁场不穿过另一个永磁体22，即每一个永磁体22的磁场从其N极发出后，回到该永磁体22的S极的过程中，另外一个永磁体22不会对该永磁体22的磁场产生干扰或者造成干扰的影响非常小，其影响效果之小可以忽略不计。由于本实施方式中的永磁体22的磁场中间不具有其它辅助的永磁体，需要调整其它结构来提高永磁电机的电磁转矩，减小电磁转矩波动。相对现有技术，本实施方式中，如果单单省去了原永磁体22两侧的另外一对永磁体（可称为辅助永磁体），转子2的反电势波形不对称，转子转矩的波动会非常大。而本实施方式中，增加了第一槽2121与第二槽2122，可以有效的提高了永磁电机的电磁转矩，还克服了因省去了原永磁体22两侧的另外一对永磁体而出现的反电势波形不对称的缺陷，减小了转子转矩波动。

为更优化电机100的性能，提高永磁电机100的电磁转矩，减小电机的电磁转矩波动，第一槽2121的末端超出收容槽211的第一表面2111，第二槽2122的末端超出收容槽211的第二表面2112。第一槽2121的宽度小于第二槽2122的宽度。同一收容槽211两侧的第二槽2122末端与转子2中心之间形成一个角度，角度的大小定义为α，两个不同收容槽211的相邻第一槽2121末端与转子2中心之间形成一个角度，角度的大小定义为β。当α /β的范围为0.8-1.2时，转子转矩保持在一个较高的数值上，同时电机100的电磁转矩波动非常小。

如图3所示，该图为α 、β在不同角度大小时的电机电磁转矩波动图，线I表示α为52°时，β为不同角度大小的电磁转矩波动范围；线II表示α为60°时，β为不同角度大小的电磁转矩波动范围；线III表示α为64°时，β为不同角度大小的电磁转矩波动范围，由此可以了解到，当β在60°数值附近时，电机电磁转矩波动范围达到一个理想状态。如图4所示，该图为α 、β在不同角度大小时的电机电磁转矩图，线IV表示α为52°时，β为不同角度大小的电磁转矩大小；线V表示α为60°时，β为不同角度大小的电磁转矩大小；线VI表示α为64°时，β为不同角度大小的电磁转矩大小，由此可以了解到，当β在50°数值附近时，当α为52°时，电机电磁转矩大小达到一个理想状态。在满足电磁转矩的前提下，为减少电磁转矩的波动，一般β取值为60°，α根据实际需要，选取52°至64°之间的一个值。

如图5所示，线VII为现有技术的电磁转矩线，线VIII为本发明永磁体电机100的转子2上的β为60°的电磁转矩线，由此可见，本发明电机100仅仅通过自身的永磁体22的磁场作用，而未增加任何其他辅助的永磁体的条件下，增加凹槽212，两者的转矩大小在相差无几的情况下，本发明永磁体电机100的电磁转矩波动范围更小。

当第一槽2121的宽度为W3，第二槽2122的宽度为W1，第一槽2121与第二槽2122至转子铁芯21的外缘的距离为W2，W1/W2的比值范围为0.9~1.1，W3/W2比值范围为2.0~3.0。在上述范围中，电机电磁转矩波动范围更小，电机电磁转矩更大。

当α≤θ且β≥ θ时，电机的整体性能更能达到一个理想状体，相比之下，电磁转矩波动范围更小，电机电磁转矩更大。当然，电机的性能的提升是由多个因素造成的，当定子的定子齿数量较多时，其相邻两个定子齿的齿距大小则较小，如图9所示，那么α大小值也可以大于θ大小值，在此条件下，电机的整体性能也会在一个较高的水平上。

如图6所示，本发明第二实施例永磁电机的永磁体202的数量为三个，分别收容于转子铁芯201的收容槽2011内，收容槽2011两端向外延伸形成凹槽2012，凹槽2012的两端分别超出收容槽2011的两个表面，在其它实施例中，永磁体的数量不局限于三个，可以根据实际需要，确定其数量，可以为四个、五个、六个等。本实施例的永磁体202的N极都面向转子铁芯201的外围，S极面向转子铁芯202的中心，那么，每一个永磁体202的磁场不穿过其它永磁体，即永磁体不干扰另外永磁体202的磁场。当然，若永磁体202的S极都面向转子铁芯201的外围，N极面向转子铁芯202的中心，该结构也是在本发明所考虑的技术范围内。位于同一所述收容槽2011两侧的凹槽201之间形成一个角度，角度的大小定义为α’，两个不同收容槽2011的相邻凹槽2012之间形成一个角度，角度的大小定义为β’，α’/β’的值为0.8-1.2，相对现有技术中6极的永磁电机，同样有效的提高电机的电磁转矩，减小电机的电磁转矩波动。

在其他实施例中，永磁体不局限于矩形，如图7所示，一个永磁体22a可以为U型，如图8所示，一对永磁体22b构成一个V型结构，当永磁体22b放置在一起时，永磁体的相同磁极的朝向的方向大致相同，靠在一起的多个永磁体的相同磁极表面可以认定为一个同一表面。

本发明电机的技术方案不仅仅局限于定子位于转子的外围的技术方案，如图10所示，该实施例电机为一种外转子电机的转子200，其包括转子铁芯201及安装于转子铁芯201内的永磁体202，转子200还具有中心孔203，中心孔203用于安放与转子200匹配的定子（未图示），故该转子200位于其匹配定子的外围。收容永磁体202的收容槽2011两端设有凹槽2012，凹槽2012具有分别超过永磁体202两磁性表面的第一槽20121与第二槽20122。第一槽20121的宽度大于第二槽20122的宽度。

Claims (10)

1.一种永磁体电机，其具有转子，所述转子包括具有至少两个收容槽的转子铁芯及分别收容于所述收容槽内的永磁体，其特征在于：所述收容槽的两端分别具有凹槽，所述永磁体的磁场不穿过其它的永磁体，位于同一所述收容槽两侧的凹槽末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为α，两个不同所述收容槽的相邻所述凹槽另一末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为β，α/β的值为0.8-1.2。

2.如权利要求1所述的永磁体电机，其特征在于：所述收容槽包括靠近所述转子铁芯的中心的第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面远离所述转子铁芯的中心，所述凹槽包括第一槽及与所述第一槽连通的第二槽，所述第一槽的末端超出所述收容槽的第一表面，所述第二槽的末端超出所述收容槽的第二表面。

3.如权利要求2所述的永磁体电机，其特征在于：所述第二槽的宽度为W1，所述第二槽至所述转子铁芯的外缘的距离为W2，W1/W2的比值范围为0.9~1.1。

4.如权利要求2所述的永磁体电机，其特征在于：所述第一槽的宽度为W3，所述第一槽至所述转子铁芯的外缘的距离为W2，W3/W2比值范围为2.0~3.0。

5.如权利要求1所述的永磁体电机，其特征在于：所述永磁体电机还包括与所述转子匹配的定子，所述定子具有若干定子齿，相邻两个定子齿的齿距为θ度，其中α≤θ且 β≥ θ。

6.如权利要求1所述的永磁体电机，其特征在于：所述α的大小选取52°至64°之间。

7.如权利要求6所述的永磁体电机，其特征在于：所述α的大小选取60°。

8.一种永磁体电机，其具有转子，所述转子包括具有至少两个收容槽的转子铁芯及分别收容于所述收容槽内的永磁体，其特征在于：所述收容槽的两端分别具有凹槽，所述永磁体的N极或者S极均朝向转子铁芯的外缘，位于同一所述收容槽两侧的凹槽末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为α，两个不同所述收容槽的相邻所述凹槽另一末端与转子中心之间形成一个角度，角度的大小定义为β，α/β的值为0.8-1.2。

9.如权利要求8所述的永磁体电机，其特征在于：所述收容槽包括靠近所述转子铁芯的中心的第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面远离所述转子铁芯的中心，所述凹槽包括第一槽及与所述第一槽连通的第二槽，所述第一槽的末端超出所述收容槽的第一表面，所述第二槽的末端超出所述收容槽的第二表面。

10.如权利要求9所述的永磁体电机，其特征在于：所述第一槽的宽度大于所述第二槽的宽度。

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