CN105743251B - 一种转子冲片及永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发电机技术领域，尤其涉及一种转子冲片及永磁电机。一种转子冲片，包括铁芯，所述铁芯内沿转轴周向均布有多个磁瓦槽，每个所述磁瓦槽沿转轴的径向设置，每个所述磁瓦槽内安装有磁瓦，相邻所述磁瓦槽之间形成内侧隔磁桥，所述内侧隔磁桥相间断开。还提供了一种永磁电机，具有所述的转子冲片。通过所述内侧隔磁桥相间断开，阻断磁瓦槽内侧漏磁回路，减少漏磁；通过磁瓦槽内侧的最小内径、转子极对数、以及内侧隔磁桥宽度，快速而准确的给出磁瓦槽的最佳宽度，达到结构强度和磁性能配置的最优；通过由N个包括偏心圆弧和连接在偏心圆弧两侧的直线切边的曲线所组成的铁芯外弧，改变转子冲片外弧侧沿径向方向的气隙磁阻大小，实现反电势呈正弦波。

Description

一种转子冲片及永磁电机
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，尤其涉及一种转子冲片及永磁电机。
背景技术
在永磁电机中，为了提高电机性能，通常需要获得较高的磁性能，由于受永磁材料价格限制，在有限结构下，相比表贴式与内嵌径向式转子，内置切向式转子结构可有效增大磁通面积，提高有效气隙磁通，进而提升电机性能。
但内嵌切向式结构的永磁体，其径向方向的内侧与外侧存在不同程度的漏磁现象，上述因极间短路造成漏磁，会降低电机的效率及稳定性；为了减少漏磁通常的方式是设置隔磁桥的，，隔磁桥的设置会影响到转子的结构强度，因此转子的结构强度与隔磁效果相互制约，故在考虑隔磁结构的同时还需考虑转子结构强度。
如图1所示，现有的永磁电机研发，多是根据经验数据，在增加转子结构强度基础上开设隔磁桥，分布磁瓦槽2’数量和尺寸，存在一定的盲目性，没有很好的合理化最优布局。
如图1所示，现有的永磁电机，其铁芯1’的外部闭合弧线为圆形，磁瓦槽2’的形状为长方形，形成的反电动势波形为梯形波，含有较多高次谐波，导致电机转矩脉动变大，影响电机噪音。
因此，怎么在坚固转子结构强度的基础上，减少漏磁，提高电机的效率和稳定性，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种转子冲片，通过所述内侧隔磁桥相间断开，阻断磁瓦槽内侧漏磁回路，减少漏磁；通过磁瓦槽内侧的最小内径、转子极对数、以及内侧隔磁桥宽度，快速而准确的给出磁瓦槽的最佳宽度，兼顾了漏磁和转子结构强度，达到结构强度和磁性能配置的最优。
还提供了一种永磁电机，通过所述转子冲片的结构，减小了电机漏磁，提高了电机结构强度，降低电机转矩脉动。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种转子冲片，包括铁芯，所述铁芯内沿转轴周向均布有多个磁瓦槽，每个所述磁瓦槽沿转轴的径向设置，每个所述磁瓦槽内安装有磁瓦，相邻所述磁瓦槽之间形成内侧隔磁桥，所述内侧隔磁桥相间断开。
作为本技术方案的优选方案之一，所述磁瓦槽的最佳宽度其中D为磁瓦槽内侧的最小内径，P为转子极对数，L"为内侧隔磁桥宽度。
作为本技术方案的优选方案之一，所述磁瓦槽的内侧和外侧分别设置有至少一个定位凸台，以固定磁瓦槽内的磁瓦，所述定位凸台的至少一侧设置有空气隙。
作为本技术方案的优选方案之一，相间磁瓦槽中部开设有细桥，，设置有细桥的磁瓦槽沿转轴径向被分为两个等尺寸的小磁瓦槽。
作为本技术方案的优选方案之一，未设置细桥的所述磁瓦槽中部开设有中间断开的细桥，所述磁瓦槽沿转轴径向被分为两个等尺寸小磁瓦槽。
作为本技术方案的优选方案之一，所述细桥呈凹凸波浪状。
作为本技术方案的优选方案之一，所述铁芯的闭合外弧包括N个均布的偏心圆弧和直线切边的组合结构，所述组合结构包括偏心圆弧和连接在偏心圆弧两侧的直线切边，所述偏心圆弧角度所述偏心距R为N＝P，P为转子极对数，D为磁瓦槽内侧的最小内径。
作为本技术方案的优选方案之一，所述偏心圆弧与直线切边连接处采用倒角过渡。
作为本技术方案的优选方案之一，所述磁瓦槽外侧与其对应的铁芯闭合外弧之间形成外侧隔磁桥。
还提供了一种永磁电机，具有所述的转子冲片。
有益效果：通过所述内侧隔磁桥相间断开，阻断磁瓦槽内侧漏磁回路，减少漏磁；通过磁瓦槽内侧的最小内径、转子极对数、以及内侧隔磁桥宽度，快速而准确的给出磁瓦槽的最佳宽度，兼顾了漏磁和转子结构强度，达到结构强度和磁性能配置的最优；通过由N个包括偏心圆弧和连接在偏心圆弧两侧的直线切边的曲线所组成的铁芯外弧，改变转子冲片外弧侧沿径向方向的气隙磁阻大小，使气隙磁阻呈正弦规律变化，降低电机转矩脉动，实现反电势呈正弦波。
附图说明
图1是现有技术的转子冲片的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的转子冲片的结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的磁瓦槽宽度计算式中D、L、L"取值位置；
图4是本发明实施例2提供的转子冲片的结构示意图；
图5是本发明实施例2提供的细桥的结构示意图一；
图6是本发明实施例2提供的细桥的结构示意图二；
图7是本发明实施例3提供的转子冲片的结构示意图；
图8是本发明实施例4提供的转子冲片的结构示意图。
图中：
1’、铁芯；2’、磁瓦槽；1、铁芯；2、磁瓦槽；3、内侧隔磁桥；4、外侧隔磁桥；5、细桥；6、小磁瓦槽；7、偏心圆弧；8、直线切边；9、第一定位凸台；10、第二定位凸台；11、内侧空气隙；12、外侧空气隙。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种转子冲片，如图2-3所示，包括铁芯1，所述铁芯1内沿转轴周向均布有多个磁瓦槽2，每个所述磁瓦槽2沿转轴的径向设置，每个所述磁瓦槽2内安装有磁瓦，相邻所述磁瓦槽2之间形成内侧隔磁桥3，所述内侧隔磁桥3相间断开；所述磁瓦槽2内侧设置有一个第一定位凸台9，所述第一定位凸台9的两侧分别设置有内侧空气隙11；所述磁瓦槽2的外侧设置有两个第二定位凸台10，所述两个第二定位凸台10的中间设置有外侧空气隙12。所述磁瓦槽2的最佳宽度其中D为磁瓦槽内侧的最小内径，P为转子极对数，L"为内侧隔磁桥3宽度。
如图5中A处所示，所述内侧隔磁桥3相间断开，所述相间断开的内侧隔磁桥3将与其相邻的两个磁瓦槽2内侧的漏磁回路隔断，无法形成漏磁回路，从而大幅降低磁瓦槽2内侧的漏磁现象。也可以在转子冲片的强度增至设定强度的基础上，将每一个所述内侧隔磁桥3断开，以获得更好的漏磁保护。
所述磁瓦槽内侧的最小内径D的数值取决于铁芯1的结构和强度，因此磁瓦槽内侧的最小内径D在本公式中可代入作为常数的经验数值；所述L"的取值理论上越小越好，但是考虑到铁芯1的尺寸和结构强度，所述内侧隔磁桥5宽度采用经验宽度：0.5mm≤L"≤1mm。采用最佳宽度L来确定磁瓦槽1的宽度，既科学合理快速的做到了结构布局设计，同时又兼顾了减少漏磁和转子结构强度，达到结构强度和磁性能配置的最优。
包括一个第一定位凸台9、两个第二定位凸台10的定位机构，较好的固定了磁瓦的位置，使得转子冲片结构更为稳定，同时内侧空气隙11和外侧空气隙12的设置增大了磁瓦槽2的内侧和外侧的漏磁回路的磁阻，减少了漏磁。具体实施时，所述磁瓦槽2内侧和外侧分别设置有至少一个定位凸台的，对设置于其内的磁瓦进行定位，所述定位凸台的至少一侧设置有空气隙。
磁瓦槽2内侧在本发明中指磁瓦槽2靠近转轴的区域，所述磁瓦槽2的外侧在本发明中指磁瓦槽2靠近铁芯1边缘的区域。
本发明还提供了一种永磁电机，具有所述的转子冲片。
实施例2
与实施例1不同的是，如图4所示，相间磁瓦槽2中部开设有细桥5，，设置有细桥5的磁瓦槽2沿转轴径向被分为两个等尺寸的小磁瓦槽6；也就是任意相邻的两个磁瓦槽2的其中一个开设有细桥5，另一个不开设细桥5。所述细桥5的设置主要是为了加强转子冲片结构的强度和转子冲片运行时的磁场稳定性。
如图5所示，所述细桥5的结构为直线型，便于加工和安装磁瓦，所述小磁瓦槽6内放置小磁瓦，所述小磁瓦与磁瓦宽度相同。
如图6所示，所述细桥5也可以是凹凸波浪状，或锯齿状等可以延长细桥5实际长度的形状，相较于直线型细桥，可以加大极间漏磁回路的磁阻，减小漏磁。
实施例3
与实施例1和2不同的是，为了统一磁瓦的尺寸，并获得更好的转子冲片的强度，如图7所示，未设置细桥5的所述磁瓦槽2中部开设有中间断开的细桥5，所述磁瓦槽2沿转轴径向被分为两个等尺寸小磁瓦槽6。即任意相邻两个磁瓦槽2均开设有细桥5，但两个细桥5只有其中之一断开，所述磁瓦槽2沿转轴径向被分为两个等尺寸小磁瓦槽6。所述断开的细桥5，阻断了极间的漏磁回路，大大降低此处的漏磁现象。
如图5所示，所述细桥5的结构为直线型，便于加工和安装磁瓦，所述小磁瓦槽6内放置小磁瓦，所述小磁瓦与磁瓦宽度相同。
如图6所示，所述细桥5也可以是凹凸波浪状，或锯齿状等可以延长细桥5实际长度的形状，相较于直线型细桥5，可以加大极间漏磁回路的磁阻，减小漏磁。
实施例4
与实施例1-3不同的是，如图8所示，所述铁芯1的闭合外弧包括N个均布的偏心圆弧7和直线切边8的组合结构，所述组合结构包括一个偏心圆弧7和连接在偏心圆弧7两侧的直线切边8，所述偏心圆弧角度所述偏心距R为N＝P，P为转子极对数，D为磁瓦槽内侧的最小内径；所述偏心圆弧7与直线切边8连接处采用倒角过渡；
与附图1中的圆形外弧相比，由偏心圆弧7与直线切边8组成的铁芯1的闭合外弧，通过控制外弧气隙的偏心量，改变转子冲片外弧侧沿径向方向的气隙磁阻大小，使气隙磁阻呈正弦规律变化，实现反电势呈正弦波，降低电机转矩脉动。所述偏心圆弧7与直线切边8连接处采用倒角过渡，可以进一步降低谐波的含量。
所述磁瓦槽2外侧与其对应的铁芯1闭合外弧之间形成外侧隔磁桥4。所述磁瓦槽2的外侧边缘因第二定位凸台10和外侧空气隙12呈凸型，所述外侧隔磁桥4由部分所述曲线以及磁瓦槽2的凸型外侧边缘所形成，其相对于现有技术的外侧隔磁桥，增大了磁瓦槽2外侧的漏磁回路的磁阻，减少了外侧磁漏。
综上所述，通过所述内侧隔磁桥相间断开，阻断磁瓦槽内侧漏磁回路，减少漏磁；通过磁瓦槽内侧的最小内径、转子极对数、以及内侧隔磁桥宽度，快速而准确的给出磁瓦槽的最佳宽度，兼顾了漏磁和转子结构强度，达到结构强度和磁性能配置的最优；通过由N个包括偏心圆弧和连接在偏心圆弧两侧的直线切边的曲线所组成的铁芯外弧，改变转子冲片外弧侧沿径向方向的气隙磁阻大小，使气隙磁阻呈正弦规律变化，降低电机转矩脉动，实现反电势呈正弦波。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种转子冲片，包括铁芯(1)，所述铁芯(1)内沿转轴周向均布有多个磁瓦槽(2)，每个所述磁瓦槽(2)沿转轴的径向设置，每个所述磁瓦槽(2)内安装有磁瓦，其特征在于，相邻所述磁瓦槽(2)之间形成内侧隔磁桥(3)，所述内侧隔磁桥(3)相间断开；
相间磁瓦槽(2)中部开设有细桥(5)，设置有细桥(5)的磁瓦槽(2)沿转轴径向被分为两个等尺寸的小磁瓦槽(6)；
未设置细桥(5)的所述磁瓦槽(2)中部开设有中间断开的细桥(5)，所述磁瓦槽(2)沿转轴径向被分为两个等尺寸小磁瓦槽(6)；
所述磁瓦槽(2)的最佳宽度其中D为磁瓦槽内侧的最小内径，P为转子极对数，L"为内侧隔磁桥(3)宽度。
2.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述磁瓦槽(2)的内侧和外侧分别设置有至少一个定位凸台，以固定磁瓦槽(2)内的磁瓦，所述定位凸台的至少一侧设置有空气隙。
3.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述细桥(5)呈凹凸波浪状。
4.根据权利要求1-3任一项所述的转子冲片，其特征在于，所述铁芯(1)的闭合外弧包括N个均布的偏心圆弧(7)和直线切边(8)的组合结构，所述偏心圆弧角度所述偏心距R为N＝P，P为转子极对数，D为磁瓦槽内侧的最小内径。
5.根据权利要求4所述的转子冲片，其特征在于，所述偏心圆弧(7)与直线切边(8)连接处采用倒角过渡。
6.根据权利要求4所述的转子冲片，其特征在于，所述磁瓦槽(2)外侧与其对应的铁芯(1)闭合外弧之间形成外侧隔磁桥(4)。
7.一种永磁电机，其特征在于，具有如权利要求1-6任一项所述的转子冲片。
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