CN104836353B - 磁瓦、永磁转子和永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁瓦、永磁转子和永磁电机，其中，磁瓦包括：沿磁瓦轴向渐扩的渐扩段，沿磁瓦轴向渐缩的渐缩段；渐扩段的宽端与渐缩段的宽端相连，且L₁≤L，L₂≤L，α<β；其中，L₁为渐扩段轴向长度，L₂为渐缩段轴向长度，L为磁瓦轴向长度的1/2，α为磁瓦两端端面的极弧系数，β为磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧系数。上述磁瓦改变了永磁转子轴向方向上气隙磁场波形的分布，能够减小齿槽转矩，则能够减小永磁电机的转矩脉动，进而能够减小永磁电机运行时的振动和噪音；也有效减小了制造磁瓦所需的材料用量，进而降低了磁瓦的材料成本。本发明提供的永磁转子具有上述磁瓦，本发明提供的永磁电机具有上述永磁转子。

Description

磁瓦、永磁转子和永磁电机

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，更具体地说，涉及一种磁瓦、永磁转子和永磁电机。

背景技术

永磁电机由其结构简单、运行可靠、体积小、效率高等优点逐渐被广泛应用。目前，永磁电机主要包括：定子、永磁转子和转子轴；其中，永磁转子主要包括：转子铁芯和沿周向设置在转子铁芯周向侧壁上的磁瓦。转子轴带动转子铁芯同步转动，永磁转子通过转子轴向外部设备输出动力。

但是，永磁电机在运行过程中，永磁电机的转矩脉动较大，导致整个永磁电机的振动和噪音均较大，影响系统控制精度和定位精度。

综上所述，如何减小永磁电机的转矩脉动，以减小永磁电机运行时的振动和噪音，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁瓦，能够减小永磁电机的转矩脉动，进而能够减小永磁电机运行时的振动和噪音。本发明的另一目的是提供一种具有上述磁瓦的永磁转子和一种具有上述永磁转子的永磁电机。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种磁瓦，包括：沿所述磁瓦轴向渐扩的渐扩段，沿磁瓦轴向渐缩的渐缩段；所述渐扩段的宽端与所述渐缩段的宽端相连，且L₁≤L，L₂≤L，α<β；其中，L₁为所述渐扩段的轴向长度，L₂为所述渐缩段的轴向长度，L为所述磁瓦轴向长度的1/2，α为所述磁瓦两端端面的极弧系数，β为所述磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧系数。

优选的，上述磁瓦中，L₁=L₂。

优选的，上述磁瓦中，L₁=L₂=L。

优选的，上述磁瓦中，L₁<L，L₂<L；所述渐扩段的宽端与所述渐缩段的宽端通过等宽段连接，沿所述磁瓦轴向所述等宽段的宽度均相等。

优选的，上述磁瓦中，L₁=L₃，其中，L₃为所述等宽段的轴向长度。

优选的，上述磁瓦中，δ>50°，其中，δ为所述渐扩段的侧边与所述渐扩段的宽端面的夹角。

优选的，上述磁瓦中，θ₂-θ₁<6°，其中，θ₁为所述磁瓦的端面的极弧角度，θ₂为所述磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧角度。

本发明提供的磁瓦，具有沿其轴向分别渐扩和渐缩的渐扩段和渐缩段，且二者的宽端相连，为形成不等极弧系数提供了前提；同时，磁瓦两端端面的极弧系数α小于磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧系数β，由于磁瓦轴向即为永磁转子轴向，则α<β改变了永磁转子轴向方向上气隙磁场波形的分布，能够减小齿槽转矩，从而能够减小永磁电机的转矩脉动，进而能够减小永磁电机运行时的振动和噪音。

同时，本发明提供的磁瓦，具有渐扩段和渐缩段，则有效减小了制造磁瓦所需的材料用量，进而降低了磁瓦的材料成本。

基于上述提供的磁瓦，本发明还提供了一种永磁转子，该永磁转子包括：转子铁芯，沿周向设置于所述转子铁芯周向侧壁上的磁瓦；其中，所述磁瓦为上述任意一项所述的磁瓦。

优选的，上述永磁转子中，所述磁瓦的数目为6-12个，且所述磁瓦粘接于所述转子铁芯上。

基于上述提供的永磁转子，本发明还提供了一种永磁电机，该永磁电机具有上述任意一项所述的永磁转子。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的磁瓦的一种结构示意图；

图2为图1的A向示意图；

图3为图1的B向示意图；

图4为本发明实施例提供的磁瓦的另一种结构示意图；

图5为图4的C向示意图；

图6为图4的D向示意图；

图7为本发明实施例提供的永磁转子的一种结构示意图；

图8为本发明实施例提供的永磁转子的另一种结构示意图。

上图1-8中：

1为磁瓦、11为渐扩段、12为渐缩段、13为等宽段、2为转子铁芯。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种磁瓦，能够减小永磁电机的转矩脉动，进而能够减小永磁电机运行时的振动和噪音。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的磁瓦，其特征在于，包括：沿磁瓦轴向渐扩的渐扩段11，沿磁瓦轴向渐缩的渐缩段12；渐扩段11的宽端与渐缩段12的宽端相连，且L₁≤L，L₂≤L，α<β；其中，L₁为渐扩段11的轴向长度，L₂为渐缩段12的轴向长度，L为磁瓦轴向长度的1/2，α为磁瓦两端端面的极弧系数，β为磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧系数。

需要说明的是，磁瓦轴向，是指磁瓦安装于永磁转子后永磁转子的轴向；磁瓦的轴向长度，是指沿磁瓦轴向磁瓦的长度；同理，渐缩段12的轴向长度，是指沿磁瓦轴向渐缩段12的长度；渐扩段11的轴线长度，是指沿磁瓦轴向渐扩段11的长度。渐扩段11沿磁瓦轴向渐扩，即沿磁瓦轴向渐扩段11的宽度逐渐增大；渐缩段12沿磁瓦轴向渐缩，即沿磁瓦轴向渐缩段12的宽度逐渐减小；渐扩段11的渐扩方向与渐缩段12的渐缩方向相同。磁瓦的两端端面，是指沿磁瓦轴向磁瓦两端的端面。磁瓦两端端面的极弧系数相等，且均为α。磁瓦的极弧系数为永磁电机的极弧系数，即磁瓦的极弧系数为气隙平均磁密与最大磁密的比值。磁瓦端面的极弧系数α=θ₁*2P/360°，磁瓦沿其长度方向的中间位置的极弧系数β=θ₂*2P/360°，其中，θ₁为磁瓦端面的极弧角度，θ₂为磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧角度，P为极对数。

上述实施例提供的磁瓦关于其轴向中心线对称，磁瓦的轴向中心线平行于磁瓦轴向。

本发明实施例提供的磁瓦，具有沿磁瓦轴向分别渐扩和渐缩的渐扩段11和渐缩段12，且二者的宽端相连，为形成不等极弧系数提供了前提；同时，磁瓦两端端面的极弧系数α小于磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧系数β，由于磁瓦轴向即为永磁转子轴向，则α<β改变了永磁转子轴向方向上气隙磁场波形的分布，能够减小齿槽转矩，从而能够减小永磁电机的转矩脉动，进而能够减小永磁电机运行时的振动和噪音。

同时，本发明实施例提供的磁瓦，具有渐扩段11和渐缩段12，则有效减小了制造磁瓦所需的材料用量，进而降低了磁瓦的材料成本。

本发明实施例提供的磁瓦，能够减小永磁电机的转矩脉动，可通过有限元仿真数据证明，证明方法为本领域技术人员所熟知，本发明实施例对此不再说明。

优选的，上述实施例提供的磁瓦中，L₁=L₂。这样，有利于进一步减小永磁电机的转矩脉动；同时也便于磁瓦的生产和安装。进一步的，L₁=L₂=L。即渐扩段11和渐缩段12均为磁瓦的二分之一，如图1-3所示。磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧系数即为渐扩段11的宽端的极弧系数（渐缩段12的宽端的极弧系数）。当然，渐扩段11和渐缩段12也可均小于磁瓦的二分之一，具体的，L₁<L，L₂<L；渐扩段11的宽端与渐缩段12的宽端通过等宽段13连接，沿磁瓦轴向等宽段13的宽度均相等，如图4-6所示。这样，磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧系数即为等宽段13的极弧系数，磁瓦沿其长度方向的中间位置的极弧角度θ₂即为等宽段13的极弧角度。优选的，L₁=L₃，其中，L₃为等宽段13的轴向长度。这样，渐扩段11、渐缩段12和等宽段13的轴向长度均相等。当然，也可选择L₁<L₃，本发明实施例对此不做具体地限定。

在实际应用过程中，需要根据实际情况设定δ，δ为渐扩段11的侧边与渐扩段11的宽端面的夹角，如图2和图5所示。其中，渐扩段11的侧边是指渐扩段11的侧面的侧边。可进行试验确定δ，试验数据如下表所示：

上述表格中，因为L₁=L₂，则渐缩段12与渐扩段11关于磁瓦的中间位置对称。由于δ为渐扩段11的侧边与渐扩段11的宽端面的夹角，则δ越大，表明L₁越接近L。由上述表格可知，δ越大，减小转矩脉动的效果越好。为了较大程度的减小永磁电机的转矩脉动，上述实施例提供的磁瓦中，δ>50°。

优选的，上述实施例提供的磁瓦中，θ₂-θ₁<6°，其中，θ₁为磁瓦的端面的极弧角度，θ₂为磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧角度，如图3和图6所示。这样，能够进一步减小转矩脉动，进一步减小噪音。当磁瓦具有渐扩段11、渐缩段12和等宽段13时，磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧角度即为等宽段13的极弧角度。

基于上述实施例提供的磁瓦，本发明实施例还提供了一种永磁转子，如图7和图8所示，该永磁转子包括：转子铁芯2，沿周向设置于转子铁芯2周向侧壁上的磁瓦1；其中，该磁瓦1为上述实施例所述的磁瓦。

由于上述实施例提供的磁瓦具有上述技术效果，本发明实施例提供的永磁转子具有上述实施例提供的磁瓦，则本发明实施例提供的永磁转子也具有相应的技术效果，本文不再赘述。

优选的，上述实施例提供的永磁转子中，磁瓦1的数目为6-12个。优先选择磁瓦1粘接于转子铁芯2上。需要说明的是，磁瓦1按N、S极性相间依次粘贴在转子铁芯2上，要求所有磁瓦1的上端面与转子铁芯2的端面平齐；然后将粘贴好磁瓦1的转子铁芯2套在转子轴上，并根据入轴尺寸进行定位，完成永磁转子的制造。永磁转子的安装方式不限于上述方式，上述为先粘接磁瓦1，再完成转子铁芯2入轴；也可先完成转子铁芯2入轴，再粘接磁瓦1。

上述实施例提供的永磁转子中，也可根据实际需求改变磁瓦1的数目，本发明实施例对此不做具体地限定。

基于上述实施例提供的永磁转子，本发明实施例还提供了一种永磁电机，该永磁电机具有上述实施例所述的永磁转子。

由于上述实施例提供的永磁转子具有上述技术效果，本发明实施例提供的永磁电机具有上述实施例提供的永磁转子，则本发明实施例提供的永磁电机也具有相应的技术效果，本文不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种磁瓦，其特征在于，包括：沿所述磁瓦轴向渐扩的渐扩段(11)，沿所述磁瓦轴向渐缩的渐缩段(12)；所述渐扩段(11)的宽端与所述渐缩段(12)的宽端相连，且L₁≤L，L₂≤L，α<β；其中，L₁为所述渐扩段(11)的轴向长度，L₂为所述渐缩段(12)的轴向长度，L为所述磁瓦轴向长度的1/2，α为所述磁瓦两端端面的极弧系数，β为所述磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧系数；

L₁＝L₂，δ>50°，其中，δ为所述渐扩段(11)的侧边与所述渐扩段(11)的宽端面的夹角；

θ₂-θ₁<6°，其中，θ₁为所述磁瓦的端面的极弧角度，θ₂为所述磁瓦沿其轴向的中间位置的极弧角度。

2.如权利要求1所述的磁瓦，其特征在于，L₁＝L₂＝L。

3.如权利要求1所述的磁瓦，其特征在于，L₁<L，L₂<L；所述渐扩段(11)的宽端与所述渐缩段(12)的宽端通过等宽段(13)连接，沿所述磁瓦轴向所述等宽段(13)的宽度均相等。

4.如权利要求3所述的磁瓦，其特征在于，L₁＝L₃，其中，L₃为所述等宽段(13)的轴向长度。

5.一种永磁转子，包括：转子铁芯(2)，沿周向设置于所述转子铁芯(2)周向侧壁上的磁瓦(1)；其特征在于，所述磁瓦(1)为如权利要求1-4中任意一项所述的磁瓦。

6.如权利要求5所述的永磁转子，其特征在于，所述磁瓦(1)的数目为6-12个，且所述磁瓦(1)粘接于所述转子铁芯(2)上。

7.一种永磁电机，其特征在于，具有如权利要求5或6所述的永磁转子。