CN106059142B - 一种内置式永磁同步电机的转子结构 - Google Patents

一种内置式永磁同步电机的转子结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内置式永磁同步电机的转子结构，所述转子铁心由硅钢片叠压而成，所述转子铁心上设置有面向转子外圆的用于嵌入永磁体的V型永磁体槽；所述V型永磁体槽的中点与转子的圆心之间构成一轴心线，所述V型永磁体槽相对于轴心线左右对称，在所述V型永磁体槽的左右顶端沿转子外圆周方向分别设置有末端对齐的外层弧形槽和内层弧形槽，所述V型永磁体槽内、靠近转子外圆周处开设有一圆形孔槽，所述圆形孔槽的圆心设置于所述的轴心线上，所述转子铁心的外边缘上设置有半圆槽，所述半圆槽设置于相邻的两个V型永磁体槽之间。本发明合理配置了永磁转矩与磁阻转矩，提高了永磁的利用率、电机的功率密度和效率，降低了齿槽转矩。

Description

一种内置式永磁同步电机的转子结构
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电机转子结构，尤其是一种内置式永磁同步电机的转子结构，适用于空调、压缩机、电动工具等应用领域，属于电机技术领域。
背景技术
永磁电机具有高功率密、高效率、高可靠性等特点，在工业生产及家居生活领域中得到了广泛的应用。目前，在永磁电机的成本中，永磁材料占据很大的比例，这造成永磁电机在中低端应用中竞争力下降。为提高永磁利用率和永磁电机价格竞争力，对永磁电机的结构进行优化设计，提高其功率和转矩密度成为国内外专家和学者们重要的研究课题。
内置式永磁电机是一种转子内嵌永磁体的永磁电机结构。由于永磁磁钢被嵌入转子，电机d轴和q轴磁路不对称，电机产生的转矩为永磁转矩和磁阻转矩的合成。因此，对转子磁路结构及内嵌永磁体槽的优化设计，实现永磁转矩和磁阻转矩的合理配置，提高永磁电机功率密度、转矩密度及效率具有重要的理论意义和经济价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种内置式永磁同步电机的转子结构，采用该结构在相同条件下，可以提高永磁电机的功率和转矩密度，并实现电机的高效率运行。
本发明采用的技术方案为：一种内置式永磁同步电机的转子结构，包括转子铁心、放置永磁体的V型永磁体槽及永磁体；
所述转子铁心由硅钢片叠压而成，所述转子铁心上设置有面向转子外圆的用于嵌入永磁体的V型永磁体槽；所述V型永磁体槽的中点与转子的圆心之间构成一轴心线，所述V型永磁体槽相对于轴心线左右对称，在所述V型永磁体槽的左右顶端沿转子外圆周方向分别设置有末端对齐的外层弧形槽和内层弧形槽，所述V型永磁体槽内、靠近转子外圆周处开设有一圆形孔槽，所述圆形孔槽的圆心设置于所述的轴心线上，所述转子铁心的外边缘上设置有半圆槽，所述半圆槽设置于相邻的两个V型永磁体槽之间。
作为优选，所述外层弧形槽所占转子圆心角度为，其槽宽度h o1=0.5mm，所述内层弧形槽的末端与外层弧形槽的末端对齐，其槽宽度h o2=(1.2~1.6)h o1，所述外层弧形槽与内层弧形槽之间的间距h o3=(0.5~1.2) h o1，其中，p为极对数，s为槽数。
作为优选，所述的圆形孔槽的直径为D 1=（0.25~1）l m，其圆心到转子铁心圆心的距离为l=(O 1+l m+1.5D 1)~(R r-D 1)，其中，l m为永磁体沿磁化方向的宽度，O 1为V型永磁体槽底部到转子铁心的距离，R r为转子铁心半径。
作为优选，所述半圆槽的半径为0.5R v ~0.8R v ，其圆心到转子铁心圆心的距离是R r-(0.5R v ~0.8R v )，其中，R v 为相邻V型永磁体槽之间的顶端距离。
本发明通过改善永磁磁路的路径，调整永磁转矩和磁阻转矩的配置，并对气隙磁密波形进行正弦化改善，提高了永磁同步电机的功率及转矩密度。
本发明的有益效果：
1）提出的永磁同步电机转子结构，通过调整内外弧形槽的圆弧长度及设置在轴心线上圆形孔槽的内径，配置永磁转矩和磁阻转矩，提高了电机的功率及转矩密度；
2）提出的永磁同步电机转子结构，通过调整设置在相邻两个V型永磁体槽中间的半圆槽的内径和圆形孔槽圆心到转子圆心的距离l，改善气隙磁密波形的正弦度，并降低转子永磁漏磁，提高了永磁的利用率。
3）提出的永磁同步电机转子结构，通过在相邻两个V型永磁体槽中间设置半圆槽，改变了齿槽转矩的谐波次数，实现了齿槽转矩谐波的相互抵消，降低了齿槽转矩。
附图说明
图1为本发明中转子槽型结构图。
图2为本发明的实施例1的结构图。
图3为本发明的实施例2的结构图。
图4为本发明的实施例3的结构图。
附图标记：1、转子铁心，2、V型永磁体槽，3-1、外层弧形槽，3-2，内层弧形槽，4、圆形孔槽，5、半圆槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种内置式永磁同步电机的转子结构，包括转子铁心1、放置永磁体的V型永磁体槽2及永磁体；
所述转子铁心1由硅钢片叠压而成，所述转子铁心1上设置有面向转子外圆的用于嵌入永磁体的V型永磁体槽2；所述V型永磁体槽2的中点与转子的圆心之间构成一轴心线，所述V型永磁体槽2相对于轴心线左右对称，在所述V型永磁体槽2的左右顶端沿转子外圆周方向分别设置有末端对齐的外层弧形槽3-1和内层弧形槽3-2，所述V型永磁体槽2内、靠近转子外圆周处开设有一圆形孔槽4，所述圆形孔槽4的圆心设置于所述的轴心线上，所述转子铁心1的外边缘上设置有半圆槽5，所述半圆槽5设置于相邻的两个V型永磁体槽2之间。所述外层弧形槽3-1所占转子圆心角度为，其槽宽度h o1=0.5mm，所述内层弧形槽3-2的末端与外层弧形槽3-1的末端对齐，其槽宽度h o2=(1.2~1.6)h o1，所述外层弧形槽3-1与内层弧形槽3-2之间的间距h o3=(0.5~1.2) h o1，其中，p为极对数，s为槽数。所述的圆形孔槽4的直径为D 1=（0.25~1）l m，其圆心到转子铁心1圆心的距离为l=(O 1+l m+1.5D 1)~(R r-D 1)，其中，l m为永磁体沿磁化方向的宽度，O 1为V型永磁体槽2底部到转子铁心1的距离，R r为转子铁心1半径。所述半圆槽5的半径为0.5R v ~0.8R v ，其圆心到转子铁心1圆心的距离是R r-(0.5R v ~0.8R v )，其中，R v 为相邻V型永磁体槽2之间的顶端距离。
实施例1
如图2所示，该实施例为6极18槽结构，采用分布式绕组结构，外层弧形槽所占转子圆心角度为14°。所述的圆形孔槽4直径为2mm，所述转子铁心外缘半圆槽半径为0.75mm。
实施例2
如图3所示，该实施例为6极9槽结构，采用集中式绕组结构，外层弧形槽所占转子圆心角度为18°。所述的圆形孔槽4直径为2.5mm，所述转子铁心外缘半圆槽半径为1mm。
实施例3
如图4所示，该实施例为8极12槽结构，采用集中式绕组结构，外层弧形槽所占转子圆心角度为10°。所述的圆形孔槽4直径为2mm，所述转子铁心外缘半圆槽半径为1.5mm。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于：包括转子铁心、放置永磁体的V型永磁体槽及永磁体；
所述转子铁心由硅钢片叠压而成，所述转子铁心上设置有面向转子外圆的用于嵌入永磁体的V型永磁体槽；所述V型永磁体槽的中点与转子的圆心之间构成一轴心线，所述V型永磁体槽相对于轴心线左右对称，在所述V型永磁体槽的左右顶端沿转子外圆周方向分别设置有末端对齐的外层弧形槽和内层弧形槽，所述V型永磁体槽内、靠近转子外圆周处开设有一圆形孔槽，所述圆形孔槽的圆心设置于所述的轴心线上，所述转子铁心的外边缘上设置有半圆槽，所述半圆槽设置于相邻的两个V型永磁体槽之间。
2.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于：所述外层弧形槽所占转子圆心角度为，其槽宽度h o1=0.5mm，所述内层弧形槽的末端与外层弧形槽的末端对齐，其槽宽度h o2=(1.2~1.6)h o1，所述外层弧形槽与内层弧形槽之间的间距h o3=(0.5~1.2) h o1，其中，p为极对数，s为槽数。
3.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于：所述的圆形孔槽的直径为D 1=（0.25~1）l m，其圆心到转子铁心圆心的距离为l=(O 1+l m+1.5D 1)~(R r-D 1)，其中，l m为永磁体沿磁化方向的宽度，O 1为V型永磁体槽底部到转子铁心的距离，R r为转子铁心半径。
4.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于：所述半圆槽的半径为0.5R v ~0.8R v ，其圆心到转子铁心圆心的距离是R r-(0.5R v ~0.8R v )，其中，R v 为相邻V型永磁体槽之间的顶端距离。
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