CN104167844B - 一种混合不对称的永磁转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合不对称的永磁转子，旨在解决材料成本过高，转矩脉动需要减小的问题。所述转子包括转轴、转子铁芯和永磁体；所述永磁体采用分段式结构贴在转子铁芯的表面；所述永磁体采用钕铁硼和铁氧体两种不同材料构成一种拼接结构，每极永磁体都是由三块永磁体构成，中间部分的永磁体采用钕铁硼材料，两端部分采用铁氧体材料。在转子旋转时，气隙磁密呈阶梯型，更接近正弦波，有效减小了转矩脉动。所述混合不对称永磁转子主要用于直线旋转变换器，将其作为旋转部分的转子可减小变换器的抖动和损耗，同时提高变换器的稳定性。

Description

一种混合不对称的永磁转子

技术领域

本发明涉及一种混合不对称的永磁转子，属于电机技术领域。

背景技术

随着稀土永磁材料的上涨，永磁转子的制造成本增加。传统的永磁转子结构虽然采用高性能的永磁材料，获得高磁能密度，却未能完全利用永磁材料，造成资源浪费；在获得高磁能密度的同时，传统的永磁电机转子结构会使电机产生转矩脉动，这使得工作中的电机振动，有噪音，运行不稳定，同时会影响电机的运行效率。

采用混合不对称的永磁转子，部分永磁体采用剩磁密度低，价格便宜的永磁材料，对气隙磁密的大小没造成太大影响，还可进一步优化气隙磁密，在获得高磁能密度的同时，使气隙磁密波形进一步接近正弦波，得到正弦的反电动势，也在一定程度上减小了转矩脉动和齿槽转矩。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种混合不对称的永磁转子，可以降低永磁电机的制造成本，同时获得正弦的反电动势，较小转矩脉动。

技术方案：一种混合不对称的永磁转子，包括转轴、转子铁芯和永磁体，转轴穿过转子铁芯的轴孔，并与转子铁芯紧固在一起，永磁体贴在转子铁芯的表面或内嵌在转子铁芯中；其中，永磁体包括钕铁硼材料的N极永磁体和S极永磁体，还包括铁氧体材料的N极永磁体和S极永磁体；

永磁转子的每极永磁体沿所述转子铁芯的圆周设置，形成多级环形永磁结构；永磁转子的每个N极永磁体由一块钕铁硼材料的N极永磁体和两块铁氧体材料的N极永磁体拼接而成，其中两块铁氧体材料的N极永磁体沿永磁转子圆周方向分别设置在钕铁硼材料的N极永磁体的两侧；永磁转子的每个S极永磁体由一块钕铁硼材料的S极永磁体和两块铁氧体材料的S极永磁体拼接而成，其中两块铁氧体材料的S极永磁体沿永磁转子圆周方向分别设置在钕铁硼材料的S极永磁体的两侧；

所述转子铁芯表面的永磁体沿转轴轴向采用分段式结构设置；每段永磁体中的每极永磁体对应的圆心角、内外径、轴向长度相等，每极永磁体中铁氧体材料的永磁体和钕铁硼材料的永磁体的圆心角比为1∶15-20；相邻两段永磁体中相邻的两个N极永磁体沿转轴轴向相互对齐，相邻两段永磁体中相邻的两个S极永磁体沿转轴轴向相互对齐；其中，相邻两段永磁体中相邻的两个N极钕铁硼材料的永磁体沿同一转轴方向依次错位相同角度，相邻两段永磁体中相邻的两个S极钕铁硼材料的永磁体沿同一转轴方向依次错位相同角度；其中，相邻两极永磁体中，各段永磁体错位方向一致。

进一步的，所述钕铁硼材料的N极永磁体和S极永磁体以及铁氧体材料的N极永磁体和S极永磁体均为沿径向充磁的瓦形永磁体。

进一步的，所述永磁体沿转轴轴向分为三段。

有益效果：本发明提出了一种混合不对称的永磁转子，采用价格便宜的铁氧体永磁体材料替代部分高性能的钕铁硼永磁体材料，铁氧体材料的永磁体和钕铁硼材料的永磁体的圆心角比为1∶15-20，这样不会对气隙磁密的大小产生太大的影响，同时降低了电机的制造成本。

永磁转子的每个N极永磁体由一块钕铁硼材料的N极永磁体和两块铁氧体材料的N极永磁体拼接而成，其中两块铁氧体材料的N极永磁体沿永磁转子圆周方向分别设置在钕铁硼材料的N极永磁体的两侧，永磁转子的每个S极永磁体结构与每个N极永磁体相似。采用这样的永磁转子结构，使每段对应的气隙磁密呈阶梯状，更接近正弦波；当此结构的永磁转子应用于三相交流电机中，使反电动势更接近正弦，便于电机采用正弦波控制。

由于转子铁芯表面的永磁体沿转轴轴向采用分段式结构设置，且相邻两段永磁体中相邻的两个N极钕铁硼材料的永磁体沿同一转轴方向依次错位相同角度，相邻两段永磁体中相邻的两个S极钕铁硼材料的永磁体沿同一转轴方向依次错位相同角度；其中，相邻两极永磁体中，各段永磁体错位方向一致。这样的分段错位结构可以整体上达到斜永磁体的效果，进而减小转矩脉动和齿槽转矩，从而避免电机运行过程中出现大的噪音和振动，提高电机运行的稳定性和效率。

附图说明

图1为混合不对称永磁转子的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种混合不对称的永磁转子，包括转轴1、转子铁芯2和永磁体，转轴1穿过转子铁芯2的轴孔，并与转子铁芯2紧固在一起，永磁体贴在转子铁芯2的表面。本实施例中永磁体包括两对极永磁体，极弧系数取0.6，包括钕铁硼材料的N极永磁体3和S极永磁体4，还包括铁氧体材料的N极永磁体5和S极永磁体6。钕铁硼材料的N极永磁体3和S极永磁体4以及铁氧体材料的N极永磁体5和S极永磁体6均为沿径向充磁的瓦形永磁体。

永磁转子的每极永磁体沿所述转子铁芯2的圆周设置，形成多级环形永磁结构。永磁转子的每个N极永磁体由一块钕铁硼材料的N极永磁体3和两块铁氧体材料的N极永磁体5拼接而成，其中两块铁氧体材料的N极永磁体5沿永磁转子圆周方向分别设置在钕铁硼材料的N极永磁体3的两侧。永磁转子的每个S极永磁体由一块钕铁硼材料的S极永磁体4和两块铁氧体材料的S极永磁体6拼接而成，其中两块铁氧体材料的S极永磁体6沿永磁转子圆周方向分别设置在钕铁硼材料的S极永磁体4的两侧。

转子铁芯2表面的永磁体沿转轴轴向采用分段式结构设置，本实施例中永磁体沿转轴轴向分为三段，每段永磁体中的每极永磁体对应的圆心角、内外径、轴向长度相等；每极永磁体中两块铁氧体材料的永磁体圆心角之和与钕铁硼材料的永磁体的圆心角比为1∶15-20，本实施例中该圆心角比为1∶20。相邻两段永磁体中相邻的两个N极永磁体沿转轴轴向相互对齐，相邻两段永磁体中相邻的两个S极永磁体沿转轴轴向相互对齐。其中，相邻两段永磁体中相邻的两个N极钕铁硼材料的永磁体沿同一转轴方向依次错位2.5度，相邻两段永磁体中相邻的两个S极钕铁硼材料的永磁体沿同一转轴方向依次错位2.5度；其中，相邻两极永磁体中，各段永磁体错位方向一致。

此外，永磁体还可以内嵌在转子铁芯2中；钕铁硼材料和铁氧体材料也可以由其他剩磁密度相差较大的永磁体材料分别替代。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种混合不对称的永磁转子，其特征在于：包括转轴(1)、转子铁芯(2)和永磁体，转轴(1)穿过转子铁芯(2)的轴孔，并与转子铁芯(2)紧固在一起，永磁体贴在转子铁芯(2)的表面或内嵌在转子铁芯(2)中；其中，永磁体包括钕铁硼材料的N极永磁体(3)和S极永磁体(4)，还包括铁氧体材料的N极永磁体(5)和S极永磁体(6)；

永磁转子的每极永磁体沿所述转子铁芯(2)的圆周设置，形成多极环形永磁结构；永磁转子的每个N极永磁体由一块钕铁硼材料的N极永磁体(3)和两块铁氧体材料的N极永磁体(5)拼接而成，其中两块铁氧体材料的N极永磁体(5)沿永磁转子圆周方向分别设置在钕铁硼材料的N极永磁体(3)的两侧；永磁转子的每个S极永磁体由一块钕铁硼材料的S极永磁体(4)和两块铁氧体材料的S极永磁体(6)拼接而成，其中两块铁氧体材料的S极永磁体(6)沿永磁转子圆周方向分别设置在钕铁硼材料的S极永磁体(4)的两侧；

所述转子铁芯(2)表面的永磁体沿转轴轴向采用分段式结构设置；每段永磁体中的每极永磁体对应的圆心角、内外径、轴向长度相等，每极永磁体中铁氧体材料的永磁体和钕铁硼材料的永磁体的圆心角比为1:15-20；相邻两段永磁体中相邻的两个N极永磁体沿转轴轴向相互对齐，相邻两段永磁体中相邻的两个S极永磁体沿转轴轴向相互对齐；其中，相邻两段永磁体中相邻的两个N极钕铁硼材料的永磁体沿同一转轴方向依次错位相同角度，相邻两段永磁体中相邻的两个S极钕铁硼材料的永磁体沿同一转轴方向依次错位相同角度；其中，相邻两极永磁体中，各段永磁体错位方向一致。

2.根据权利要求1所述的一种混合不对称的永磁转子，其特征在于：所述钕铁硼材料的N极永磁体(3)和S极永磁体(4)以及铁氧体材料的N极永磁体(5)和S极永磁体(6)均为径向充磁的瓦形永磁体。

3.根据权利要求1所述的一种混合不对称的永磁转子，其特征在于：所述永磁体沿转轴轴向分为三段。