CN106160286B - 永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁电机，包括转子和定子，所述转子具有多个高磁永磁体和多个低磁永磁体，多个所述高磁永磁体和多个所述低磁永磁体沿所述转子的周向排列成多行且沿所述转子的轴向排列成多列，每行永磁体中的高磁永磁体和低磁永磁体沿所述转子的周向交替设置，每列永磁体包含至少一个高磁永磁体和至少一个低磁永磁体；所述转子可旋转地设在所述定子内且所述定子的齿数为所述转子的极对数的三倍。根据本发明的永磁电机，具有成本较低、齿槽转矩和转矩脉动小且轴伸端漏磁少的优点。

Description

永磁电机

技术领域

本发明涉及电机制造技术领域，尤其是涉及一种永磁电机。

背景技术

相关技术中的永磁电机，为保证高效率、高功率密度和高可靠性，通常采用高磁性能永磁材料，成本较高。为此，出现了一些诸如斜极或斜槽技术、永磁体或转子铁心削弧技术、新型充磁技术、不等定子尺宽技术和虚拟齿技术等，以降低成本。例如，相关技术中，采用高磁性能永磁体和低磁性能永磁体混合使用的设计，以兼顾电机成本和安装空间的要求。然而，这种设计存在明显的低阶次齿槽转矩和转矩脉动，并且，电机的轴伸端具有显著的单向漏磁通，造成转子轴和轴承带有明显的磁性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种永磁电机，所述永磁电机具有成本较低、齿槽转矩和转矩脉动小且轴伸端漏磁少的优点。

根据本发明实施例的永磁电机，包括：转子，所述转子具有多个高磁永磁体和多个低磁永磁体，多个所述高磁永磁体和多个所述低磁永磁体沿所述转子的周向排列成多行且沿所述转子的轴向排列成多列，每行永磁体中的高磁永磁体和低磁永磁体沿所述转子的周向交替设置，每列永磁体包含至少一个高磁永磁体和至少一个低磁永磁体；定子，所述转子可旋转地设在所述定子内且所述定子的齿数为所述转子的极对数的三倍。

根据本发明实施例的永磁电机，通过对高磁永磁体和低磁永磁体进行优化组合排布，能够降低永磁电机的成本，减小齿槽转矩和转矩脉动，减少永磁电机的轴伸端的漏磁。

另外，根据本发明实施例的永磁电机还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，每列永磁体的极性同向设置且相邻列永磁体的极性相反设置。

根据本发明的一些实施例，每列永磁体中的高磁永磁体和低磁永磁体沿所述转子的轴向交替设置。

根据本发明的一些实施例，每列永磁体中的在所述转子的周向上错开的相邻两个永磁体的错开角度为90与所述定子的齿数的比值。

根据本发明的一些实施例，所述转子沿其轴向分为多段，多行永磁体分别位于所述转子的多段上。

可选地，所述转子沿其轴向分为四段，每列永磁体包含两个高磁永磁体和两个低磁永磁体。

在本发明的一些实施例中，在每列永磁体中，分别位于两端的两个永磁体在所述转子的周向上平齐设置且位于中间的两个永磁体在所述转子的周向上平齐设置，位于一端的两个永磁体在所述转子的周向上错开设置且位于另一端的两个永磁体在所述转子的周向上错开设置。

在本发明的一些具体实施例中，在每列永磁体中，位于一端的两个永磁体在所述转子的周向上平齐设置且位于另一端的两个永磁体在所述转子的周向上平齐设置，位于中间的两个永磁体在所述转子的周向上错开设置。

根据本发明的一些实施例，所述转子包括：转子铁芯，多个所述高磁永磁体和多个所述低磁永磁体设在所述转子铁芯上；转子轴，所述转子轴设在所述转子铁芯上。

可选地，多个所述高磁永磁体和多个所述低磁永磁体贴附在所述转子铁芯的外周面上。

可选地，多个所述高磁永磁体和多个所述低磁永磁体埋设在所述转子铁芯内。

根据本发明的一些实施例，所述转子的极对数为四，所述定子的齿数为十二，每列永磁体中的在所述转子的周向上错开的相邻两个永磁体的错开角度为7.5°。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的永磁电机的转子的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的永磁电机的永磁体的排布示意图；

图3是根据本发明实施例的永磁电机的齿槽转矩与相关技术中的永磁电机的齿槽转矩的示意图；

图4是根据本发明实施例的永磁电机的转矩脉动与相关技术中的永磁电机的转矩脉动的示意图；

图5是根据本发明实施例的永磁电机的轴伸端的漏磁通与相关技术中的永磁电机的轴伸端的漏磁通的示意图；

图6是根据本发明第一可选实施例的永磁电机的转子的结构示意图；

图7是根据本发明第一可选实施例的永磁电机的永磁体的排布示意图；

图8是根据本发明第二可选实施例的永磁电机的转子的结构示意图。

附图标记：

转子 1，

转子铁芯 11，转子铁芯 11的第一段 111，转子铁芯 11的第二段 112，转子铁芯11的第三段 113，转子铁芯 11的第四段 114，

转子轴 12，

永磁体 2，第一永磁体 21，第二永磁体 22，第三永磁体 23，第四永磁体 24。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的永磁电机，该永磁电机具有成本较低、齿槽转矩和转矩脉动小且轴伸端漏磁少的优点。

如图1-图8所示，根据本发明实施例的永磁电机，包括转子1和定子。

具体而言，转子1可旋转地设在定子内，定子的齿数为转子1的极对数的三倍，例如，转子1的极对数为四，定子的齿数为十二。转子1具有多个高磁永磁体和多个低磁永磁体，多个高磁永磁体和多个低磁永磁体沿转子1的周向排列成多行且沿转子1的轴向排列成多列。这里，“高磁”和“低磁”均为相对概念，高磁永磁体指的是高磁性能的永磁体2且低磁永磁体指的是低磁性能的永磁体2，可以理解，高磁永磁体的磁性能高于低磁永磁体的磁性能。

需要说明的是，这里的“行”与“列”也是相对概念，“行”用于表示转子1的横截面方向，“列”用于表示转子极面的方向，在转子1的横截面内多个高磁永磁体和多个低磁永磁体沿转子1的周向排列，在转子极面内多个高磁永磁体和多个低磁永磁体沿转子1的轴向排列。

其中，每行永磁体2中的高磁永磁体和低磁永磁体沿转子1的周向交替设置，即在转子1的横截面内，每个低磁永磁体在转子1的周向上位于相邻两个高磁永磁体之间，每个高磁永磁体在转子1的周向上位于相邻两个低磁永磁体之间。每列永磁体2包含至少一个高磁永磁体和至少一个低磁永磁体，且每列永磁体2中的至少相邻两个永磁体2在转子1的周向上错开设置。这里，“至少一个”包括一个和多个两种情形，即每列永磁体2可以仅包含一个高磁永磁体和一个低磁永磁体，或者可以包含一个高磁永磁体和多个低磁永磁体，或者可以包含一个低磁永磁体和多个高磁永磁体，又或者每列永磁体2可以包含多个高磁永磁体和多个低磁永磁体。例如，每列永磁体2包含两个高磁永磁体和两个低磁永磁体。

同理，每列永磁体2中的至少相邻两个永磁体2在转子1的周向上错开设置，可以是每列永磁体2中的仅相邻两个永磁体2在转子1的周向上错开设置，或者，每列永磁体2中的位于中间的两个永磁体2在转子1的周向上错开设置，每列永磁体2中的分别位于两侧的两个永磁体2在转子1的周向上错开设置，本发明对此不作特殊限定。

如图3-图5所示，根据本发明实施例的永磁电机，通过混合使用高磁永磁体和低磁永磁体，且对高磁永磁体和低磁永磁体的排布进行优化组合，从而不仅能够降低永磁电机的成本，而且可以减小齿槽转矩和转矩脉动，减少永磁电机的轴伸端的漏磁。

根据本发明的一些实施例，如图2、图7和图8所示，每列永磁体2的极性同向设置且相邻列永磁体2的极性相反设置，以进一步减小齿槽转矩和转矩脉动，进一步减少轴伸端的漏磁。例如，每列永磁体2中的高磁永磁体和低磁永磁体均为S极或N极，相邻两列永磁体2中的一列永磁体2的极性为S极时，另一列永磁体2的极性为N极。

根据本发明的一些实施例，如图2、图7和图8所示，每列永磁体2中的高磁永磁体和低磁永磁体沿转子1的轴向交替设置，即，相邻两列永磁体2中的一列永磁体2沿转子1的轴向按照“高磁永磁体-低磁永磁体-高磁永磁体……”的顺序排列，另一列永磁体2沿转子1的轴向按照“低磁永磁体-高磁永磁体-低磁永磁体……”的顺序排列，从而保证永磁电机良好的齿槽转矩性能和转矩脉动性能以及较少的轴伸端漏磁。

有利地，每列永磁体2中的在转子1的周向上错开的相邻两个永磁体2的错开角度为90与定子的齿数的比值，如此，永磁电机的齿槽转矩性能和转矩脉动性能更好，轴伸端的漏磁更少。这里，错开角度是指在转子1的横截面内，每列永磁体2中的在转子1的周向上错开的相邻两个永磁体2的相位位置点与转子1的圆心的连线之间的角度。例如，转子1的极对数为四，定子的齿数为十二，错开角度为7.5°。

根据本发明的一些实施例，如附图所示，转子1沿其轴向分为多段，多行永磁体2分别位于转子1的多段上，从而便于每列永磁体2中的相邻两个永磁体2在转子1的周向上错开。可选地，如图2、图7和图8所示，转子1沿其轴向分为四段，每列永磁体2包含两个高磁永磁体和两个低磁永磁体。具体地，转子1沿其轴向分为第一段111、第二段112、第三段113和第四段114，每列永磁体2包含位于转子1的第一段111上的第一永磁体21、位于转子1的第二段112上的第二永磁体22、位于转子1的第三段113上的第三永磁体23和位于转子1的第四段114上的第四永磁体24。

在本发明的一些实施例中，如图1、图2和图8所示，在每列永磁体2中，分别位于两端的两个永磁体2在转子1的周向上平齐设置，且位于中间的两个永磁体2在转子1的周向上平齐设置，位于一端的两个永磁体2在转子1的周向上错开设置且位于另一端的两个永磁体2在转子1的周向上错开设置。例如，第一永磁体21和第四永磁体24在转子1的周向上平齐设置，第二永磁体22和第三永磁体23在转子1的周向上平齐设置，第一永磁体21和第二永磁体22在转子1的周向上错开设置，第三永磁体23和第四永磁体24在转子1的周向上错开设置。

在本发明的可选实施例中，如图6和图7所示，在每列永磁体2中，位于一端的两个永磁体2在转子1的周向上平齐设置，且位于另一端的两个永磁体2在转子1的周向上平齐设置，位于中间的两个永磁体2在转子1的周向上错开设置。例如，第一永磁体21和第二永磁体22在转子1的周向上平齐设置，第三永磁体23和第四永磁体24在转子1的周向上平齐设置，第二永磁体22和第三永磁体23在转子1的周向上错开设置。

根据本发明的一些实施例，如图1、图6和图8所示，转子1可以包括转子铁芯11和转子轴12，多个高磁永磁体、多个低磁永磁体和转子轴12均设在转子铁芯11上，其中，如图1和图6所示，多个高磁永磁体和多个低磁永磁体可以贴附在转子铁芯11的外周面上，从而装配方便；或者，如图8所示，多个高磁永磁体和多个低磁永磁体还可以埋设在转子铁芯11内，从而装配更加牢靠。

下面参考图1-图5详细描述根据本发明的一个具体实施例的永磁电机，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的永磁电机，包括转子1和定子。

具体而言，转子1可旋转地设在定子内，转子1包括转子铁芯11和穿设在转子铁芯11上的转子轴12，转子铁芯11沿其轴向分为第一段111、第二段112、第三段113和第四段114，每段上埋设有沿转子铁芯11的周向交替排列的四个高磁永磁体和四个低磁永磁体，整个转子铁芯11上的永磁体2沿其轴向排列成八列，每列永磁体2包含沿转子铁芯11的轴向交替设置的两个高磁永磁体和两个低磁永磁体，即每列永磁体2包含位于转子铁芯11的第一段111上的第一永磁体21、位于转子铁芯11的第二段112上的第二永磁体22、位于转子铁芯11的第三段113上的第三永磁体23和位于转子铁芯11的第四段114上的第四永磁体24。其中，每列永磁体2的极性同向设置且相邻两列永磁体2的极性相反设置。

如图2所示，第一永磁体21和第四永磁体24在转子1的周向上平齐设置，第二永磁体22和第三永磁体23在转子1的周向上平齐设置，第一永磁体21和第二永磁体22在转子1的周向上错开设置，第三永磁体23和第四永磁体24在转子1的周向上错开设置，且由于转子1的极对数为四，定子的齿数为十二，第一永磁体21和第二永磁体22在转子1的周向上的错开角度为7.5°，第三永磁体23和第四永磁体24在转子1的周向上的错开角度为7.5°。

如图3-图5所示，根据本发明实施例的永磁电机，通过采用四段式斜极转子1，且配合永磁体2的最优排布，可以改善齿槽转矩性能和转矩脉动性能以及轴伸端的漏磁通情况。

下面参考图6和图7详细描述根据本发明的第一可选实施例的永磁电机，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对本发明的限制。

如图6和图7所示，根据本发明实施例的永磁电机，包括转子1和定子。

具体而言，转子1、定子的具体结构和装配关系以及高磁永磁体和低磁永磁体的排布情况可以参考上述如图1-图5所示的根据本发明的一个具体实施例的永磁电机。值得注意的是，本实施中第一永磁体21和第二永磁体22在转子1的周向上平齐设置，第三永磁体23和第四永磁体24在转子1的周向上平齐设置，第二永磁体22和第三永磁体23在转子1的周向上错开设置，且由于转子1的极对数为四，定子的齿数为十二，第二永磁体22和第三永磁体23在转子1的周向上的错开角度为7.5°。

根据本发明实施例的永磁电机，通过采用四段式斜极转子1，且配合永磁体2的最优排布，齿槽转矩性能和转矩脉动性能较好，轴伸端的漏磁通较少。

下面参考图8详细描述根据本发明的第二可选实施例的永磁电机，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对本发明的限制。

如图8所示，根据本发明实施例的永磁电机，包括转子1和定子。

具体而言，转子1、定子的具体结构和装配关系以及高磁永磁体和低磁永磁体的排布情况可以参考上述如图1-图5所示的根据本发明的一个具体实施例的永磁电机。值得注意的是，本实施中高磁永磁体和低磁永磁体贴附在转子铁芯11的外周面上。

根据本发明实施例的永磁电机，通过采用四段式斜极转子1，混合使用高磁永磁体和低磁永磁体且对永磁体2的排布进行优化组合，齿槽转矩性能和转矩脉动性能较好，轴伸端的漏磁通较少。

根据本发明实施例的永磁电机的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”、“可选实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种永磁电机，其特征在于，包括：

转子，所述转子具有多个高磁永磁体和多个低磁永磁体，多个所述高磁永磁体和多个所述低磁永磁体沿所述转子的周向排列成多行且沿所述转子的轴向排列成多列，每行永磁体中的高磁永磁体和低磁永磁体沿所述转子的周向交替设置，每列永磁体包含至少一个高磁永磁体和至少一个低磁永磁体，且每列永磁体中的至少相邻两个永磁体在所述转子的周向上错开设置；

定子，所述转子可旋转地设在所述定子内且所述定子的齿数为所述转子的极对数的三倍；

每列永磁体的极性同向设置且相邻列永磁体的极性相反设置。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，每列永磁体中的高磁永磁体和低磁永磁体沿所述转子的轴向交替设置。

3.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，每列永磁体中的在所述转子的周向上错开的相邻两个永磁体的错开角度为90与所述定子的齿数的比值。

4.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述转子沿其轴向分为多段，多行永磁体分别位于所述转子的多段上。

5.根据权利要求4所述的永磁电机，其特征在于，所述转子沿其轴向分为四段，每列永磁体包含两个高磁永磁体和两个低磁永磁体。

6.根据权利要求5所述的永磁电机，其特征在于，在每列永磁体中，分别位于两端的两个永磁体在所述转子的周向上平齐设置且位于中间的两个永磁体在所述转子的周向上平齐设置，位于一端的两个永磁体在所述转子的周向上错开设置且位于另一端的两个永磁体在所述转子的周向上错开设置。

7.根据权利要求5所述的永磁电机，其特征在于，在每列永磁体中，位于一端的两个永磁体在所述转子的周向上平齐设置且位于另一端的两个永磁体在所述转子的周向上平齐设置，位于中间的两个永磁体在所述转子的周向上错开设置。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的永磁电机，其特征在于，所述转子包括：

转子铁芯，多个所述高磁永磁体和多个所述低磁永磁体设在所述转子铁芯上；

转子轴，所述转子轴设在所述转子铁芯上。

9.根据权利要求8所述的永磁电机，其特征在于，多个所述高磁永磁体和多个所述低磁永磁体贴附在所述转子铁芯的外周面上。

10.根据权利要求8所述的永磁电机，其特征在于，多个所述高磁永磁体和多个所述低磁永磁体埋设在所述转子铁芯内。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的永磁电机，其特征在于，所述转子的极对数为四，所述定子的齿数为十二，每列永磁体中的在所述转子的周向上错开的相邻两个永磁体的错开角度为7.5°。