CN105071570A - V型转子结构及其内置式永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了V型转子结构，包括转子芯(1)，转子芯(1)上设置有V型永磁体槽(2)，V型永磁体槽(2)内设置有成V型的第一块永磁体(3)和第二块永磁体(4)，第一块永磁体(3)的宽度L₁大于第二块永磁体(4)的宽度L₂；还公开了一种采用该V型转子结构的内置式永磁电机。本发明的有益效果是：采用本发明的技术，齿槽转矩明显减少，转矩脉动显著降低。

Description

V型转子结构及其内置式永磁电机

技术领域

本发明涉及内置式永磁电机结构技术领域，特别是一种V型转子结构及其内置式永磁电机。

背景技术

由于高转矩密度，高效率，永磁电机已经广泛用于航空航天、数控机床、机器人、电动汽车等。依据永磁体在转子的位置不同，永磁电机分为表贴式永磁电机(SPM)和内置式永磁电机(IPM)。内置式永磁电机的转矩包括永磁转矩和磁阻转矩。永磁转矩是由转子永磁体磁场和定子磁场相互作用产生的；磁阻转矩是由定子磁场和具有凸极性的转子所产生。因此，在其他条件一致的情况下，内置式永磁电机具有更高的功率密度和效率。

正是由于转子的这种结构特征，内置式永磁电机具有更高齿槽转矩和转矩脉动。转矩脉动不仅造成电机振动，产生噪声，而且影响电机的平稳运行。

在现有的技术中降低内置式永磁电机的转矩脉动的常用方法是定子斜槽技术。但是这种技术同时也具有一些难以克服的缺点。采用定子斜槽，绕组端部变长，端部效应加大，铜耗损耗增加，电机效率降低，漆包线成本增加等。转子分段斜极同样可以有效的降低转矩脉动，但采用分段斜极，增加极间漏磁，也使电机的工艺变得复杂。此外，斜槽和分段斜极会产生轴向不平衡力，损坏轴承。

因此，有必要提供一种新的技术方案，能够达到降低成本，使用方便的技术效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种减小内置式永磁电机的齿槽转矩和降低转矩脉动的V型转子结构及其内置式永磁电机。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于内置式永磁电机的V型转子结构，包括转子芯，转子芯上设置有V型永磁体槽，V型永磁体槽内设置有成V型的第一块永磁体和第二块永磁体，第一块永磁体的宽度L₁大于第二块永磁体的宽度L₂。所述的永磁体的宽度是指永磁体在其所处的V型槽在转子端面上延伸的方向上的尺寸。

进一步的，V型永磁体槽的中心线与极距的中心线间具有夹角δ。即以极距的中心线为V型永磁体槽的中心线的V型永磁体槽，以V型永磁体槽的内端点A为基准点，以极距的中心线为基准线旋转机械角度δ。

进一步的，所述的转子芯上沿周向均匀分布设置有可选择数目的磁极，每个磁极设置有两个左右对称的所述的V型永磁体槽。

优选的，两块永磁体宽度比λ＝L₁/L₂＝1.3～1.6。

优选的，夹角δ＝12°～16°。

本发明还提供了一种内置式永磁电机，包括上述V型转子结构。

本发明具有以下优点：

采用本发明的技术，齿槽转矩明显减少，转矩脉动显著降低。

附图说明

图1为现有内置式永磁电机定子正面剖视图；

图2为现有内置式永磁电机的转子部分放大图；

图3为本发明内置式永磁电机定子正面剖视图；

图4为本发明内置式永磁电机的转子正面剖视图；

图5为图4的局部放大图；

图6为现有内置式永磁电机与本发明实施例内置式永磁电机齿槽转矩对比图；

图7为现有内置式永磁电机与本发明实施例内置式永磁电机瞬时转矩对比图。

图中，1-转子芯，2-V型永磁体槽，3-第一块永磁体，4-第二块永磁体，5-定子，6-绕组。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述：

实施例

本实施例以极对数为P＝4，定子5槽为Z＝36的内置式永磁电机为例加以说明，但本发明并不局限于这种极槽配合。

如图1、图2所示，为现有内置式永磁电机的结构，以现有内置式永磁电机为参考例，其定子5采用分布绕组6，节距为4，定子5三相绕组采用星型连接方式，转子为常规的V型转子结构，V型转子结构的V型永磁体结构的中心线与极距的中心线重合，永磁体对称的分布在中心线两侧。永磁体的放置位置、隔磁桥的宽度以及永磁体的宽度完全一致。

如图3所示，本发明的内置式永磁电机的定子5结构与现有内置式永磁电机的定子5结构完全一致。定子5采用分布绕组6，节距为4，定子5三相绕组采用星型连接方式。但转子结构不同于现有内置式永磁电机的V型转子结构。

如图4、图5所示，本发明的V型转子结构，包括转子芯1，转子芯1上设置有V型永磁体槽2，V型永磁体槽2内设置有成V型的第一块永磁体3和第二块永磁体4，第一块永磁体3的宽度L₁大于第二块永磁体4的宽度L₂。所述的永磁体的宽度是指永磁体在其所处的V型槽在转子端面上延伸的方向上的尺寸。

进一步的，V型永磁体槽2的中心线AD与极距的中心线OAD'间具有夹角δ。即以极距的中心线为V型永磁体槽2的中心线的V型永磁体槽2，以V型永磁体槽2的内端点A为基准点，以极距的中心线为基准线旋转机械角度δ，也就是，V型永磁体槽2沿底部基准点A旋转角度为δ，永磁体对称的分布在V型永磁体槽2的中心线两侧。

进一步的，所述的转子芯1上沿周向均匀分布设置有可选择数目的磁极，每个磁极设置有两个左右对称的所述的V型永磁体槽2。

优选的，夹角δ＝12°～16°，旋转角度δ确定是依据数值计算获得的。

优选的，两块永磁体宽度比λ＝L₁/L₂＝1.3～1.6，两块永磁体宽度比λ确定是依据数值计算获得的。

一种内置式永磁电机，包括上述V型转子结构。

图5是现有内置式永磁电机参考例与本发明实施例内置式永磁电机齿槽转矩对比图。在本发明实施例，齿槽转矩的峰峰值仅为0.4N·m；而在现有内置式永磁电机，齿槽转矩的峰峰值高达1.3N·m。因此，采用本发明的技术后，齿槽转矩有效地减少。

图6是现有内置式永磁电机参考例与本发明实施例内置式永磁电机瞬时转矩对比图。在本发明实施例，转矩脉动仅为6.0％；而现有内置式永磁电机，转矩脉动高达为16.2％。因此，采用本发明的技术后，转矩脉动显著减小。

本发明的实施例不局限于8/36的极槽配合，也适用于其他极槽配合；对于其他采用依据本发明实施例及其变异结构的形成旋转电机仍然属于本发明的范围之内。

Claims (6)

1.V型转子结构，包括转子芯(1)，转子芯(1)上设置有V型永磁体槽(2)，V型永磁体槽(2)内设置有成V型的第一块永磁体(3)和第二块永磁体(4)，其特征在于：第一块永磁体(3)的宽度L₁大于第二块永磁体(4)的宽度L₂。

2.根据权利要求1所述的V型转子结构，其特征在于：所述的V型永磁体槽(2)的中心线与极距的中心线间具有夹角δ。

3.根据权利要求1所述的V型转子结构，其特征在于：所述的转子芯(1)上沿周向均匀分布设置有可选择数目的磁极，每个磁极设置有两个左右对称的所述的V型永磁体槽(2)。

4.根据权利要求1所述的V型转子结构，其特征在于：所述的两块永磁体宽度比λ＝L₁/L₂＝1.3～1.6。

5.根据权利要求2所述的V型转子结构，其特征在于：所述的旋转角度δ＝12°～16°。

6.一种内置式永磁电机，其特征在于：包括上述V型转子结构。