CN104135098A - 一种中高转速永磁无刷电机转子 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种中高转速永磁无刷电机转子，包括永磁体、硅钢片和电机轴，处于转子内部的电机轴横截面为方形，且方形截面轴的每个角都与磁钢面的中心点对应。本发明摆脱了传统电机转子磁路、电机伸出轴常规设计思路的束缚，对电机内部轴结构进行了改变，在面对直径过小的圆轴在过载状态产生较大的剪切应力，可能产生相对主磁极的偏移，致使电机损坏，而采用内部方轴、多边形轴形式易引起局部磁力线分布不均匀而引起局部磁通易达到饱和的矛盾时，通过将内部方轴的布局结构进行了方向调整，从而优化了电机转子磁路结构，解决了以往设计结构中局部磁通易饱和的问题，提高了永磁体的利用率，降低了铁损耗，同时有效提升电机运行效率。

Description

一种中高转速永磁无刷电机转子

技术领域

本发明涉及永磁无刷电机，具体为一种中高转速永磁无刷电机转子。

背景技术

一台电机设计的成败或优劣，关键就是根据设计任务书的要求对电机进行设计方案的正确选择。在传统电磁设计、磁路计算的基础上结合现代电磁场有限元设计软件进行磁路、各部分磁通密度等的计算以及电机特性参数核算，才能做出正确的电机设计方案抉择。

传统为了使电机磁路设计更对称以及磁力线分布更均匀，电机内部轴以及伸出轴一般设计为圆轴，电机内部圆轴对电机磁力线走向影响相对很小或者各向影响状况相同，使得电机磁场分布各向相同，有效减小电磁转矩波动，内部圆轴状态下的磁力线分布如图1所示。

但是，直径过小的圆轴在过载状态产生较大的剪切应力，可能产生相对主磁极的偏移，致使电机损坏，所以电机内部轴也有采用方轴或者多边形轴形式，但这样的设计结构常常会引起磁力线走线分布不均匀，易引起局部磁力线分布密集，使得局部磁通达到饱和，降低了永磁体的利用率，铁损增大，电机运行效率降低，这种结构下的磁力线分布图，如图2所示。

发明内容

为避免内部圆轴输出的弊端以及解决内部方轴、多边形轴形式易引起局部磁力线分布不均匀而引起局部磁通易达到饱和的问题，申请人进行了大量的技术分析和优化设计，提出了一种中高转速永磁无刷电机转子。

本发明的技术方案为：

所述一种中高转速永磁无刷电机转子，包括永磁体、硅钢片和电机轴，其特征在于：处于转子内部的电机轴横截面为方形，且方形截面轴的每个角都与磁钢面的中心点对应。

有益效果

本发明对永磁无刷电机转子内部轴的布局结构进行了方向调整，即方轴的每个角与磁钢面的中心点对应，这种内部轴结构对电机磁力线分布影响大大降低，改变了原先方轴结构下磁通易饱和的状态，具体如图3所示。

附图说明

图1：内部圆轴状态下的磁力线分布图；

图2：内部轴为方轴且轴平面与磁钢中心面对应下的磁力线分布图；

图3改进内部轴放置结构后的磁力线分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

在面对直径过小的圆轴在过载状态产生较大的剪切应力，可能产生相对主磁极的偏移，致使电机损坏，而采用内部方轴、多边形轴形式易引起局部磁力线分布不均匀而引起局部磁通易达到饱和的矛盾时，申请人的研究思路如下：

1)利用传统电磁设计方法结合现代电磁场有限元设计软件进行磁路、各部分磁通密度等的计算以及电机特性参数核算，提高设计的精确程度。

首先：由电机设计任务书的技术要求确定定子和转子结构，由转子结构和永磁体性能确定磁负荷，由性能要求及散热条件选择电负荷；

其次：根据电磁负荷或转矩特性确定电机主要尺寸Da(电枢直径)和L(电枢铁心长度)，并进行电机极数、槽数的选择以及定子冲片和转子磁路的初步设计；

最后：利用现代电磁场有限元设计软件，计算并确定气隙磁场参数，进行绕组形式的选择与匝数、线规、电磁参数、特性的计算，设计复核与调整，核算电流密度、电磁负荷、电机温升、性能。最终确定电机设计方案。

2)通过改变电机轴结构优化磁力线分布、磁通分布，最终实现优化电机转子磁路。例如图1所示永磁无刷电机转子，内部圆轴对磁力线分布影响均匀，但该转子为微型电机转子，在中高转速下圆轴在过载状态产生较大的剪切应力，所以改用了图2所示的内部方轴结构，但该设计结构使得磁力线分布不均匀，局部磁力线分布密集，易引起局部磁通饱和，降低了永磁体的利用率，铁损增大，电机运行效率降低。申请人通过大量分析，创新性的考虑到采用精细化设计，根据永磁体两端部磁力线更密集，中间部位很少或几乎没有的特点，通过将内部方轴的布局结构进行了方向调整，发现将方轴的每个角与磁钢面的中心点对应时，内部轴结构对电机磁力线分布影响大大降低，改变了原先结构下磁通易饱和的状态，达到了设计目标。

在本专利中，申请人摆脱了传统电机转子磁路、电机伸出轴常规设计思路的束缚，对电机内部轴结构进行了改变，并在遇到新问题时通过将内部方轴的布局结构进行方向调整予以解决。从而优化了电机转子磁路结构，解决了以往设计结构中局部磁通易饱和的问题，提高了永磁体的利用率，降低了铁损耗，同时有效提升电机运行效率。

Claims (1)

1.一种中高转速永磁无刷电机转子，包括永磁体、硅钢片和电机轴，其特征在于：处于转子内部的电机轴横截面为方形，且方形截面轴的每个角都与磁钢面的中心点对应。