CN105576867A - 一种永磁电机转子及永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种永磁电机转子及永磁电机，主要目的在于提升电机的平稳性。该永磁电机转子包括转子铁芯和沿所述转子铁芯周向均匀分布的多个永磁体，所述转子铁芯在与每个永磁体相对的外缘包括一个外缘段，所述外缘段包括中间弧段和位于中间弧段两侧的侧弧段，在远离所述外弧段的中线的方向上所述侧弧段朝接近转子铁芯的中心方向延伸。通过将外缘段设为包括多段弧段，可减少转矩脉动，使电机运行更平稳。

Description

一种永磁电机转子及永磁电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种永磁电机转子及永磁电机。

背景技术

传统的内嵌式永磁电机的转子外缘一般为整圆，定子与转子之间等气隙。内嵌式结构的永磁体均匀分布嵌入转子接近外表面的位置，虽然可以克服运行过程中可靠性能差等缺点，但是电压波形畸变率和转矩脉动较大，运行不够平稳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改善电机运行平稳性的永磁电机转子。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种永磁电机转子，包括转子铁芯和沿所述转子铁芯周向均匀分布的多个永磁体，其特征在于：所述转子铁芯在与每个永磁体相对的外缘包括一个外缘段，所述外缘段包括中间弧段和位于中间弧段两侧的侧弧段，在远离所述外弧段的中线的方向上所述侧弧段朝接近转子铁芯的中心方向延伸。

优选的，在前述的永磁电机转子中，所述侧弧段为两个，分别位于所述中间弧段的两侧，所述两个侧弧段相对于所述中间弧段的中线相互对称。

优选的，在前述的永磁电机转子中，所述中间弧段的圆心与所述转子铁芯的中心同心或不同心。

优选的，在前述的永磁电机转子中，所述永磁体在所述转子铁芯上沿径向或者切向均匀分布。

优选的，在前述的永磁电机转子中，所述侧弧段的圆心偏离所述中间弧段的中线设置，且所述侧弧段的圆心和其对应的侧弧段位于所述中间弧段的中线的同一侧。

优选的，在前述的永磁电机转子中，所述侧弧段的半径由以下公示得到：

$r2=\sqrt{r{1}^2+d{1}^2+d{2}^2-h1*d1-2*d2\sqrt{r{1}^2-\frac{h{1}^2}{4}}}$

其中，r1为所述中间弧段的半径，d1为所述侧弧段的圆心到所述中间弧段的中线的垂直距离，d2为所述侧弧段的圆心在所述中间弧段的中线所在的方向上至所述中间弧段的圆心的距离，h1为所述中间弧段的宽度。

优选的，在前述的永磁电机转子中，相邻永磁体磁极交替分布。

一种永磁电机，包括前述的永磁电机转子。

本发明的有益效果是：

1、通过将外缘段设置为多段的结构，实现在将定、转子之间的气隙长度呈正弦分布，转矩脉动小，使电机运行更加平稳。

2、电机的反电势波形正弦度增高，谐波含量减小，噪音降低，可靠性好。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本申请的永磁电机转子的结构示意图。

图2是本申请的永磁电机转子的局部示意图。

图3是本申请的永磁电机转子的整体结构图。

图4是本申请的永磁电机转子的另一实施方式的结构示意图。

图5是本申请的永磁电机转子与定子的配合示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

实施方式一

实施方式一涉及一种永磁电机转子，具体如图1-5中所示，电机转子包括转子铁芯1和永磁体，永磁体沿转子铁芯1的周向嵌设在该转子铁芯上。永磁体在转子铁芯1上的布置方式有切向布置和径向布置两种方式。在图1-3中，永磁体采用的是切向布置的方式，多个永磁体21沿圆周相对于转子铁芯的中心沿切向均匀布置在转子铁芯1上。还有一种方式如图4、5中所示，多个永磁体22相对于转子铁芯的中心沿径向均匀布置在转子铁芯1上。如图1-3中所示，所述转子铁芯1在与每个永磁体21相对的外缘包括一个外缘段，所述外缘段包括中间弧段A1和位于中间弧段两侧的侧弧段，在远离所述外弧段的中线的方向上所述侧弧段朝接近转子铁芯的中心方向延伸，多个外缘段相对于转子铁芯的中心呈中心对称分布。中间弧段A1位于外缘段的中间，优选的，外缘段整体相对于中间弧段A1的中线13对称。在中间弧段的一侧的侧弧段的数量可以为一段或者多段。通过这样设置，当电机转子与定子3配合时，可使定子3、转子之间的气隙长度呈大致正弦分布，如图5中所示，使电机反电势波形正弦度增高，减小谐波含量，有效的降低电机噪音，减小电机转矩脉动，使电机运行更加平稳。

优选的，侧弧段为两个，包括第一侧弧段A2和第二侧弧段A3，分别设置在中间弧段A1的两侧，两个侧弧段A2、A3相对于所述中间弧段A1的中线13相互对称。

优选的，中间弧段的圆心o1与转子铁芯的中心同心或者不同心，本实施例中，中间弧段的圆心o1与转子铁芯的中心同心，但并不限于此，中间弧段的圆心o1与转子铁芯的中心也可以不同心，此时，中间弧段A1的半径r1小于转子铁芯的半径。

作为一种较优的实施方式，侧弧段的圆心偏离所述中间弧段的中线设置，且所述侧弧段的圆心和其对应的侧弧段位于所述中间弧段的中线的同一侧。如图1中所示，第一侧弧段A2的圆心偏离所述中间弧段的中线设置，并且其与第一侧弧段A2位于中间弧段的中线的同一侧。其中第一侧弧段A2的圆心o2相对于中间弧段A1的圆心o1具有偏心距离d1、d2，具体的，第一侧弧段A2的圆心o2到所述中间弧段A1的中线13的垂直距离为d1，第一侧弧段A2的圆心o2在所述中间弧段A1的中线13所在的方向上至所述中间弧段A1的圆心o1的距离为d2，如图1中所示。第二侧弧段A3的圆心和第一侧弧段A2的圆心o2相对于所述中间弧段A1的中线13中心对称。中间弧段A1的半径为r1，中间弧段的宽度，也就是中间弧段与侧弧段的交点11、12之间的距离为h1，如图2中所示。

通过预先设定d1、d2、r1和h1的值，可以通过下述公式(1)计算侧弧段的半径r2，公式(1)具体为：

$r2=\sqrt{r{1}^2+d{1}^2+d{2}^2-h1*d1-2*d2\sqrt{r{1}^2-\frac{h{1}^2}{4}}}$

当计算出侧弧段的半径r2后，根据预设的d1、d2、r1和h1的值，即可得到满足磁场要求的电机转子铁芯的形状。

优选的，中间弧段的宽度h1的数值可以通过下述公式计算得到，其中h2为磁瓦的宽度，从图中观察，具体为外弧段两端点之间的距离。

下面将本实施例中的永磁电机转子的设计方法的流程进行介绍，本设计方法包括以下步骤：

第一步：根据技术要求指标设计选取适宜的定子铁芯，其内径为r3，确定最小气隙长度，为δ，即可确定转子铁芯最大外径，也就是中间弧段A1的半径r1，其中r1＝r3-δ；

第二步：确定电机转子铁芯的中间弧段A1半径r1后，选取适当的侧弧段的圆心相对于中间弧段A1的圆心o1的偏心距离d1、d2以及中间弧段的宽度h1值。优选的，中间弧段的宽度h1可近似取磁瓦宽度h2的n为外缘段具有的弧段的个数，本实施方式中采用的是三段圆弧，n取值为3；

第三步：根据公式(1)设计出侧弧段半径r2；

第四步：将永磁体21或者22按N、S极性相间依次内嵌在转子铁芯1上形成转子单元。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。

Claims (8)

1.一种永磁电机转子，包括转子铁芯和沿所述转子铁芯周向均匀分布的多个永磁体，其特征在于：所述转子铁芯在与每个永磁体相对的外缘包括一个外缘段，所述外缘段包括中间弧段和位于中间弧段两侧的侧弧段，在远离所述外弧段的中线的方向上所述侧弧段朝接近转子铁芯的中心方向延伸。

2.如权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：所述侧弧段为两个，分别位于所述中间弧段的两侧，所述两个侧弧段相对于所述中间弧段的中线相互对称。

3.如权利要求2所述的永磁电机转子，其特征在于：所述中间弧段的圆心与所述转子铁芯的中心同心或不同心。

4.如权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：所述永磁体在所述转子铁芯上沿径向或者切向均匀分布。

5.如权利要求2所述的永磁电机转子，其特征在于：所述侧弧段的圆心偏离所述中间弧段的中线设置，且所述侧弧段的圆心和其对应的侧弧段位于所述中间弧段的中线的同一侧。

6.如权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于：所述侧弧段的半径r2由以下公示得到：

$r2=\sqrt{r{1}^2+d{1}^2+d{2}^2-h1*d1-2*d2\sqrt{r{1}^2-\frac{h{1}^2}{4}}}$

其中，r1为所述中间弧段的半径，d1为所述侧弧段的圆心到所述中间弧段的中线的垂直距离，d2为所述侧弧段的圆心在所述中间弧段的中线所在的方向上至所述中间弧段的圆心的距离，h1为所述中间弧段的宽度。

7.如权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：相邻永磁体磁极交替分布。

8.一种永磁电机，其特征在于：包括如权利要求1-7中任一项所述的永磁电机转子。