CN104319060B - 一种永磁转子正弦充磁方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种永磁转子正弦充磁方法和装置，通过在充磁极表面上开有按照一定关系调制的槽，使得充磁极表面被分割成与充磁极几何中心线对称的弧线段，每个充磁极上的弧线段的宽度和间隔分别成正弦比例关系，以实现一种调制的永磁转子充磁极，继而利用该充磁极、励磁线圈和磁轭制得正弦充磁装置，能使充磁极在永磁转子成型过程中对永磁磁粉施加磁场作用，使得永磁磁粉材料内部磁畴发生调控性排列；在永磁转子成型后装入电机时产生的气隙磁场波形更加接近正弦波，克服现有永磁转子充磁方法中气隙磁场非正弦分布的不足，可减少谐波磁场的作用，益于改善永磁电机的性能，降低永磁电机的振动和噪声，提高电机运行稳定性和可靠性。

Description

一种永磁转子正弦充磁方法和装置

技术领域

本发明涉及一种永磁体充磁方法和装置，特别涉及一种实现永磁电机气隙磁场正弦分布的永磁转子充磁方法和装置，属于永磁电机转子技术领域。

背景技术

目前，永磁电机凭借其轻型化、高性能化、高效节能等特点，占据了广泛的市场空间，但是在实际运行的过程中，永磁电机在振动和噪声方面存在的问题越来越得到关注，而体现永磁电机振动和噪声方面性能的永磁转子成为关键因素。

首先，现有的永磁电机转子尤其是整体结构永磁转子建立的气隙磁场多为非正弦波，其中存在大量谐波，从而使得电动机的铜耗、铁耗、杂耗增加，效率下降、温升升高，导致永磁电机节能优势难以体现为市场优势。此外，非正弦磁场还会产生脉振电磁转矩而引起转速振荡，影响运行稳定性和可靠性，直接限制了永磁电机的使用和推广。

因此，如何使得永磁转子产生气隙磁场波形更加接近正弦波已经成为一项亟待解决的课题。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本发明提供一种永磁转子正弦充磁方法和装置，以克服现有永磁转子充磁方法中气隙磁场非正弦的不足，使得永磁转子成型后装入电机时产生的气隙磁场波形更加接近正弦波。

本永磁转子正弦充磁方法内容如下：两个充磁极与永磁转子的接触表面被分割成2m个关于充磁极几何中心线即NS极交界线对称的弧线段，每个充磁极上的弧线段的宽度和间隔分别成正弦比例关系，该充磁极在永磁转子成型过程中对永磁磁粉施加磁场作用，使得永磁磁粉材料内部磁畴发生调控性排列，从而使在永磁转子成型后装入电机时产生的气隙磁场波形更加接近正弦波。

进一步，所述的正弦比例关系可以按照正弦波面积等效的原则确定，也可以用三角波与正弦波调制方法设计。

按照上述方法设计本永磁转子正弦充磁装置，主要由两个对称放置的充磁极、两个分别安装在充磁极上的励磁线圈、以及包覆在两个充磁极外周的磁轭构成，所述的励磁线圈的引出线配接脉冲电源，为安放在两个充磁极之间的永磁转子充磁；其特征在于，所述的充磁极与永磁转子的接触表面还开设按照一定关系调制的槽；即一个充磁极上的槽使得该充磁极的接触表面形成个弧线段，第个弧线段的中心线距离充磁极几何中心线即NS极交界线的圆心角度为电弧度，第个弧线段的宽度圆心弧角为电弧度；另一个充磁极的个弧线段与前述充磁极的个弧线段关于充磁极几何中心线对称设置。

进一步，为了益于永磁磁粉材料内部磁畴的调控性排列，充磁时槽内应该没有磁力线通过，为此要求槽的深度大于其宽度。优选的，槽的深度大于其宽度的两倍。

进一步，充磁极和励磁线圈为可更换式结构，以便适应不同尺寸大小和不同材质永磁转子的充磁需求。

优选的，弧线段个数m取奇数5或者7。

进一步，充磁极和励磁线圈由导磁率高的软磁材料制成，以优化充磁效果。

按照本发明永磁转子正弦充磁方法，在永磁转子的充磁极表面上开有按照一定关系调制的槽，使得充磁极接触表面被分割成关于充磁极几何中心线对称的弧线段，弧线段宽度和间隔成正弦比例关系，每个弧线段的宽度不等，不同弧线段之间的间隔宽度即槽的宽度也不相等，实现一种调制的永磁转子充磁极。该充磁极在永磁转子成型过程中对永磁磁粉施加磁场作用，使得永磁磁粉材料内部磁畴发生调控性排列，在永磁转子成型后装入电机时产生的气隙磁场波形更加接近正弦波，克服了现有永磁转子充磁方法中气隙磁场非正弦的不足，有益于改善永磁电机的性能，提高了运行稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明正弦充磁装置的截面图；

图2为本发明正弦充磁装置的结构尺寸关系图；

图3为本发明正弦充磁装置的开槽尺寸关系图；

图4 为本发明正弦充磁装置充磁时磁力线分布图；

图5 为本发明正弦充磁装置充磁时气隙磁场波形曲线；

图中：1、充磁极，2、励磁线圈，3、磁轭，4、永磁转子，5、槽。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明做更详细地说明。

本发明方法通过使两个充磁极与永磁转子的接触表面被分割成2m个关于充磁极几何中心线即NS极交界线对称的弧线段，且设置每个充磁极上的弧线段的宽度和间隔分别成正弦比例关系，这种正弦比例关系可以按照正弦波面积等效的原则确定，也可以用三角波与正弦波调制方法设计，使得该调制式的充磁极在永磁转子成型过程中对永磁磁粉施加磁场作用，使得永磁磁粉材料内部磁畴发生调控性排列，从而使在永磁转子成型后装入电机时产生的气隙磁场波形更加接近正弦波。利用上述方法制得的充磁装置能够使永磁转子产生气隙磁场波形更加接近正弦波。

如图1所示，本装置是两极永磁转子4正弦充磁实施例，主要由两个对称放置的充磁极1，两个分别安装在充磁极1上的励磁线圈2，以及包覆在两个充磁极1外周的磁轭3构成。两个充磁极1之间安放待充磁的永磁转子4，并通过励磁线圈2引出线配接脉冲电源。为实现正弦充磁的目的，特别在充磁极1与永磁转子4的接触表面开设按照一定关系调制的槽5，槽5使得充磁极1接触表面形成宽度和间隔成正弦比例关系的弧线段，这种正弦比例关系可以按照正弦波面积等效的原则确定，也可以用三角波与正弦波调制方法设计。

如图2所示，其中一个充磁极1上的槽5使得该充磁极1的接触表面形成个弧线段，第个弧线段的中心线距离充磁极1几何中心线即NS极交界线的圆心角度为电弧度，第个弧线段的宽度圆心弧角为电弧度；另一个充磁极1的个弧线段与前述充磁极1的个弧线段关于充磁极几何中心线q轴对称设置。

上述实施例中，为了益于永磁磁粉材料内部磁畴的调控性排列，充磁时槽5内应该没有磁力线通过，为此槽5的宽度a和深度b取为b>a，一般优选b>2a，如图3所示。上述各实施例中，充磁极1和励磁线圈2均可以设计成可以更换式的结构，以便适应不同尺寸大小和不同材质永磁转子4的充磁需求。上述各实施例中，弧线段个数m取奇数5或者7。上述各实施例中，充磁极1和磁轭3由导磁率高的软磁材料制成。

使用时，由于充磁极1表面被槽5分割成关于q轴对称的弧线段，每个弧线段的宽度不等，不同弧线段之间的间隔宽度也不相等，如此实现了一种调制式永磁转子4的充磁极1。该调制式充磁极1在永磁转子4成型过程中对永磁磁粉施加磁场作用，使得永磁磁粉材料内部磁畴发生调控性排列，如图4所示为本发明正弦充磁时磁力线分布情况。在永磁转子4成型后装入电机时产生的气隙磁场波形更加接近正弦波，如图5所示，其中为永磁转子4极距，可见使用本发明为永磁转子充磁，能够实现永磁电机气隙磁场正弦分布。

上述各实施例是两极永磁转子4正弦充磁方法和装置，但是也推广适用于多极情况。

Claims (8)

1.一种永磁转子正弦充磁方法，其特征在于，两个充磁极（1）与永磁转子（4）接触的表面被分割成2m个关于充磁极几何中心线即NS极交界线对称的弧线段，每个充磁极（1）上的弧线段的宽度和间隔分别成正弦比例关系，该充磁极（1）在永磁转子（4）成型过程中对永磁磁粉施加磁场作用，使得永磁磁粉材料内部磁畴发生调控性排列，从而使在永磁转子（4）成型后装入电机时产生的气隙磁场波形更加接近正弦波。

2.根据权利要求1所述的一种永磁转子正弦充磁方法，其特征在于，所述的正弦比例关系可以按照正弦波面积等效的原则确定，也可以用三角波与正弦波调制方法设计。

3.一种利用如权利要求1或2所述的一种永磁转子正弦充磁方法的装置，主要由两个对称放置的充磁极（1）、两个分别安装在充磁极（1）上的励磁线圈（2）、以及包覆在两个充磁极（1）外周的磁轭（3）构成，所述的励磁线圈（2）的引出线配接脉冲电源，为安放在两个充磁极（1）之间的永磁转子（4）充磁；其特征在于：

所述的充磁极（1）与永磁转子（4）的接触表面还开设按照一定关系调制的槽（5）；即一个充磁极（1）上的槽（5）使得该充磁极（1）的接触表面形成个弧线段，第个弧线段的中心线距离充磁极（1）几何中心线即NS极交界线的圆心角度为电弧度，第个弧线段的宽度圆心弧角为电弧度；另一个充磁极（1）的个弧线段与前述充磁极（1）的个弧线段关于充磁极几何中心线对称设置。

4.根据权利要求3所述的一种装置，其特征在于，所述的槽（5）的深度大于其宽度。

5.根据权利要求4所述的一种装置，其特征在于，所述的槽（5）的深度大于其宽度的两倍。

6.根据权利要求3所述的一种装置，其特征在于，所述的充磁极（1）和励磁线圈（2）为可更换式结构。

7.根据权利要求3所述的一种装置，其特征在于，所述的弧线段个数m取奇数5或者7。

8.根据权利要求3所述的一种装置，其特征在于，所述的充磁极（1）和磁轭（3）由软磁材料制成。