CN107634596A - 永磁电动机转子 - Google Patents

Abstract

提出一种永磁电动机转子。根据一个实施例的永磁电动机转子包括：转子，配置在线圈被卷绕形成磁场的定子内部；和永磁，被安装在所述转子中，且所述转子的外周面被配置成，使所述定子和所述转子之间的孔隙大小变化。

Description

永磁电动机转子

技术领域

以下的实施例涉及一种永磁电动机转子。

技术背景

一般，已知的有填埋式永磁电动机，转子的永磁被填埋，并通过产生永磁的磁力的转矩旋转。

填埋式永磁电动机是根据线圈的圈绕方式分为集中圈方式和分布圈方式，且集中圈方式的电动机比分布圈方式相比，具有铜损的使用量减少以及生产性被提高的优点，但是，与分布圈方式相比，由于转矩波动增加，振动和噪音较大的缺点。

现有的填埋式永磁电动机，具有以圆筒状形成的定子和可旋转地收纳在所述定子内部的转子，从而被构成，且转子中填埋安装有与转子一起旋转的永磁。

此外，定子与转子之间形成有孔隙，通过该孔隙，旋转磁场被形成。

在这种永磁电动机中，维持转子产生的磁束的正弦性较为重要。越能维持磁束正弦性则越能维持较高的电流效率，且高转矩中转矩的线形性被维持时，转矩波动可被减少。

即，转子中产生的磁束越接近正弦波曲线，则永磁电动机的效率越高。

特别是，转子的磁束由于磁极末端突变，因此提出沉积多个层的磁体，或是将磁体的磁极部分配置在低于中心的位置等用于确保转子磁束正弦性的多种方案。

但是，磁体的使用量增加会带来成本上升的问题，各磁体的磁阻差异引起的特性变化，定子和槽的交变现象的问题等，较难使经转子旋转的磁力变化接近正弦波。

因此，需要一种技术来防止永磁电动机及发电动机中的磁束的突变现象，并使磁力线的分布实现正弦性。

与此相关，韩国公开专利10-2003-0050708提出一种填埋式永磁电动机，改进填埋在转子中的磁体形状，从而使定子与转子之间孔隙中的磁束密度分布更均匀。

发明内容

技术课题

根据一个实施例的目的，提供一种永磁电动机转子，将转子和定子之间的孔隙大小根据永磁的位置不同地形成，从而来确保磁束的正弦性。

根据一个实施例的目的，提供一种永磁电动机转子，永磁和转子外周面之间配置有磁性遮蔽部，从而可使磁束集中于中央部。

根据一个实施例的目的，提供一种永磁电动机转子，配置多个磁性遮蔽部，各磁性遮蔽部的形状和角度使永磁的磁束集中于一个地点，从而来确保磁束的正弦性。

根据一个实施例的目的，提供一种永磁电动机转子，来减少从转子泄漏的磁力。

技术方案

根据一个实施例的永磁电动机转子，包括：转子，配置在线圈被卷绕形成磁场的定子内部；和永磁，被安装在所述转子中，且所述转子的外周面被配置成，使所述定子和所述转子之间的孔隙大小变化。

根据一个侧面，所述外周面被配置成，以所述永磁的中心为基准，越往所述永磁的磁极方向，所述孔隙越宽。

根据一个侧面，可进一步包括：磁性遮蔽部，配置在所述转子的表面，位于所述转子的外周面和所述永磁之间。

根据一个侧面，其中，所述磁性遮蔽部被配置有多个，所述多个磁性遮蔽部以所述永磁的中心为基准对称地配置。

根据一个侧面，所述多个磁性遮蔽部，以一定的角度被倾斜配置，使所述永磁的磁束从所述永磁往所述转子的表面被集中。

根据一个侧面，所述多个磁性遮蔽部被配置为使所述永磁的磁束面向所述转子外侧的磁束中心线上的一点。

根据一个侧面，所述磁性遮蔽部，与所述磁极中心附近的其他所述磁性遮蔽部相比，越靠近所述永磁的磁极幅度越宽。

根据一个侧面，所述多个磁性遮蔽部中至少一个为反磁性体。

根据一个侧面，所述磁性遮蔽部为配置在所述转子表面的槽，且所述槽被延伸至所述转子的外周面。

根据一个侧面，所述慈遮蔽部被配置有多个，以所述永磁的中心为基准非对称地配置，减少定子与槽的干涉现象。

技术效果

根据一个实施例的永磁电动机转子可防止转子中发生的磁束突变。

根据一个实施例的永磁电动机转子，可最大地确保磁束的正弦性，从而可在高转矩(torque)中维持线形性。

根据一个实施例的永磁电动机转子，可将永磁中发生的磁束集中于一个地点，从而可使磁力泄漏最小化。

根据一个实施例的永磁电动机转子的效果并不局限于上述说明，本领域的技术人员通过以下记载应理解还具有上述未提及的其他效果。

附图说明

本说明书中的以下附图举例示出本发明的优选实施例，与本发明的详细说明一起用来更好地理解本发明的技术思想，因此，并不能理解为本发明仅限于该附图中记载的事项。

图1是示出根据一个实施例的永磁电动机转子的概略性结构的概要图。

图2是示出根据一个实施例的永磁电动机转子中配置有多个磁束遮蔽部的结构的示图。

图3是示出根据一个实施例的永磁电动机转子中，多个磁束遮蔽部使磁束集中的结构的示图。

图4是示出根据一个实施例的永磁电动机转子中，磁束遮蔽部被延伸至转子的外周面的结构的示图。

图5是示出根据一个实施例的永磁电动机转子中，多个磁束遮蔽部非对称地配置的结构的示图。

图6a是示出矩形波的磁动势分布的示图。

图6b是示出正弦波的磁动势分布的示图。

具体实施方式

以下通过示例性附图对实施例进行详细地说明。各附图的结构要素附有参照符号，应注意，相同的结构要素，在其他附图中标示时尽可能附于相同的参照符号。此外，在说明实施例时，相关的已知结构或相关功能的具体说明被判断为妨碍实施例的理解时，该详细说明被省略。

此外，在说明实施例的结构要素时，可使用第一、第二、A,B,(a),(b)等用语。该用语仅用来区别与该结构要素不同的其他结构要素，并不用来局限该用语所对应的结构要素的本质或步骤或顺序等。当一些结构要素被记载与其他结构要素“连接”、“结合”、或“接触”时，应理解，该结构要素可以是与其他结构要素直接连接或接触，也可以是各结构要素之间其他结构要素被“连接”、“结合”、或“接触”。

任何一个实施例中包含的结构要素，和含有共同功能的结构要素，在其他实施例中使用相同的名称进行说明。在没有特别相反的记载下，任何一个实施例中记载的说明可适用于其他实施例，且在重复的情况下省略具体说明。

图1示出根据一个实施例的永磁11电动机的转子10和定子20之间的孔隙30根据位置不同地被形成的结构，且图2示出转子10表面形成的多个磁性遮蔽部12以磁体的中心为基准对称地被配置的结构，且图3示出多个磁性遮蔽部12将磁力线集中至特定的地点被配置的结构，图4示出磁性遮蔽部12被延伸至转子10的外周面101的结构，且图5示出多个磁体遮蔽部12非对称地被配置的结构。

此外，图6a示出永磁11的磁动势分布为矩形波401，且图6b示出永磁11的磁动势分布为正弦波。

首先，为了说明根据一个实施例的永磁11电动机转子10，对永磁11电动机的概略性结构进行说明。

永磁11电动机可包括定子20和安装有永磁11的转子10。

定子20以电动机的旋转轴方向与转子10分别具有孔隙被配置。定子20分别由具有中空的圆板形状被形成，定子20的中空使固定在转子10旋转轴的传动轴从中穿过。

定子20在面向转子10的各面沿圆周方向配备有齿状物，各齿状物之间形成有槽。

定子20的各齿状物中线圈被卷绕，当定子20的线圈中电流流动时，定子20产生用于转子10旋转的转子10旋转磁场(rotating magnetic field)。在这种情况下，定子20可以是同一形态的一对。

当转子10被插入至定子20的中空时，能够以旋转轴旋转。在这种情况下，转子10和定子20之间配置有孔隙30，由于孔隙20，转子10可不与定子20接触且进行旋转。

参照图1至图5，根据一个实施例的永磁11电动机转子10可包括永磁11。转子10的表面形成有永磁11槽，永磁11被填埋在槽中，从而可安装在永磁11电动机转子10中。

转子10中可配置有多个永磁11，且各永磁11以转子10的中心轴为基准对称地被配置。即，定子20中电流流动时，定子20使转子10旋转磁场形成，且多个永磁11经转子10旋转磁场可被旋转。

以下，为了详细说明永磁11电动机转子，以包含一个永磁11的转子10的一部分为中心进行说明。即，以一个永磁11为基准对转子10的结构进行说明。该转子10的结构可适用于剩余的含有永磁11的转子10的整个结构中。

转子10中安装的永磁11可产生磁力线。在这种情况下，磁力线可从永磁11的一侧(N极)中出来进入至另一侧(S极)。

此外，永磁11的磁极中磁力线的密度最高，越往永磁11的中心，磁力线的密度越低。因此，永磁11的磁动势分布一般如图6a所示，具有矩形波401(square wave)形态。即，以永磁11的中心部为基准，磁动势急剧变化。

根据一个实施例的永磁11电动机转子10的外周面101被配置为，根据永磁11的位置使转子10和定子20之间的孔隙30具不同的大小。

例如，永磁11电动机转子10可配置为，从永磁11的中心方向，外周面101越往永磁11的磁极方向，与旋转轴的距离越近。即，转子10和定子20之间的孔隙30可配置为，从永磁11的中心方向越往磁极方向越宽。

在这种情况下，孔隙30中的透磁率与转子10中的透磁率相比更低，从而磁力线可集中至永磁11的中央部。因此，具有永磁11的磁动势分布接近正弦波402(sine wave)的效果。

转子10外周面101的形状可根据转子10中安装的永磁11的大小或位置，或是后述的磁性遮蔽部12的形状或大小、配置而不同地被形成。

即，根据永磁11的大小或位置，磁力线的密度分布可不同地被形成，且由于根据磁性遮蔽部12，磁力线的分布变化，因此，外周面101可不同地被形成，使永磁11的磁动势分布可接近正弦波402(sine wave)。

外周面101的形状可以是以永磁11的中心为基准对称地被配置。即，转子10和定子20之间的孔隙30可从永磁11的中心往两个磁极方向对称地被配置。因此，磁力线集中在磁体的中央部，永磁11的磁动势分布可接近正弦波402。

永磁11的磁动势分布为正弦形态时，可实现旋转力的脉动减少，相比电流，转矩的线形性被提高的效果。

转子10中可配置有磁性遮蔽部12。磁性遮蔽部12被配置在转子10的表面，可位于面向定子30的转子10的外周面101和永磁11之间。

由于磁性遮蔽部12配置在转子10的表面，因此可防止磁力线通过磁性遮蔽部12被配置的地点，且可使磁力线集中于没有配置磁性遮蔽部12的地点。

此外，磁性遮蔽部12可配置有多个，并以永磁11的中心为基准对称地被配置。例如，如图2至图4所示出的，多个磁性遮蔽部12以永磁11的中心为基准往两个磁极方向对称地被配置。

在这种情况下，磁性遮蔽部12被配置为以磁体的中心方向一定角度地倾斜。即，图3中示出的，以永磁11的中心为基准，配置在左侧的磁性遮蔽部12可配置为往右侧一定角度地倾斜，且配置在右侧的磁性遮蔽部12可配置为往左侧一定角度地倾斜。

相反，磁性遮蔽部12不以一定的角度倾斜，也可以是配置在永磁11的中心方向。

各磁性遮蔽部12倾斜的角度可不同地被配置。例如，各磁性遮蔽部12可倾斜使各磁性遮蔽部12的中心延长的线如图5所示集中于A点。

在这种情况下，A点和永磁11的中心连接时，可与永磁11的长度方向形成垂直。即，磁性遮蔽部12使永磁11的磁力线集中于磁力的中心方向，因此可防止磁力线受到损失，并可使磁束平滑，从而使永磁11的磁动势分布接近正弦波402。

此外，通过磁性遮蔽部12来诱导永磁11的磁力线的路径，从而可将磁束密度集中于一个地方，转子10的旋转转矩的效率被提高。

此外，A点与永磁11中心部的距离可变化，可位于定子20的外周，也可位于定子20的内侧。即，根据对于A点的位置，各磁性遮蔽部12可具有不同的倾斜角度，可根据磁性遮蔽部12的配置，使磁束密度集中于特定地点。

磁性遮蔽部12可具有不同的形状。例如，磁性遮蔽部12如图所示，可具有直角四边形。但是其并不局限于此，也可以是正四边形或是周边为圆角(fillet)的形态。

此外，磁性遮蔽部12可具有不同的大小和形状。例如，当多个磁性遮蔽部12以永磁11的中心为基准对称地被配置时，邻近永磁11的磁极的磁性遮蔽部12，与邻近永磁11的中心的其他磁性遮蔽部12相比，具有更宽的幅度。

此外，永磁11的各部位和转子10的外周面101之间的距离不同，因此，磁性遮蔽部12的长度可多样化。例如，与永磁11的磁极方向相比，越靠近中心部，则与外周面101的距离相对来说较长，因此，邻近永磁11的中心部的磁性遮蔽部12的长度与永磁11的磁极方向附近的磁性遮蔽部12的长度相比，相对来说较长地被形成。

即，磁力线以永磁11为中心被形成，且根据各位置，磁束密度不同，因此，相对来说，在磁束密度较弱的永磁11的中心部，可最大地防止长度较长的磁性遮蔽部12中磁束受到损失的问题。

此外，永磁11的磁极部分中相对来说使用长度较短的磁性遮蔽部12，因此，可使磁极部分的磁束弱化，从而永磁11的磁动势分布接近正弦波402。

相反，磁性遮蔽部12以永磁11的中心为基准可左右非对称地被配置。例如，可配置至少3个以上单数的磁性遮蔽部12。当然，磁性遮蔽部12也可配置5个或7个。

例如，配置有3个磁性遮蔽部12的情况下，2个磁性遮蔽部12以永磁11的中心为基准对称地被配置，且剩余的一个磁性遮蔽部12可配置在永磁11的2个磁极方向中的任何一侧，从而可使永磁11的磁束平滑。

磁性遮蔽部12可配置成多种方式，使永磁11的磁束集中，且磁体的磁动势分布接近正弦波402。例如，磁性遮蔽部12可以是透磁率较低的铜、银、铅等半磁性体。

在这种情况下，磁性遮蔽部12以与磁场相反的方向被磁化，因此切断磁力线的移动路径，并将磁力线诱导至特定地点，从而可使磁束密度集中于特定地点。

相反，磁性遮蔽部12可以是形成在转子10表面的槽。在这种情况下，通过槽，诱导永磁11周边形成的磁力线的移动路径，从而可执行磁性遮蔽的作用。

此外，转子10的表面形成的槽可如图5所示，被配置为延伸至面向定子20的转子10的外周面，从而可更有效地执行磁束的集中。相反，虽然没有被示出，槽也可配置为延伸至转子10中所填埋的永磁11位置。

当多个磁性遮蔽部12以永磁11为中心被配置时，可使永磁11的磁动势分布接近正弦波402。

根据上述说明的永磁11电动机转子10的实施例，由于定子20和转子10之间的孔隙30大小可根据永磁11的位置不同地被形成，且配备有磁性遮蔽部12，因此，可使永磁11的磁动势分布接近正弦波402。

此外，由于永磁11的磁动势分布接近正弦波402，从而可防止转子10中发生的磁束突变。

此外，具有可减少永磁11和定子20槽的交变引起的磁阻，防止转矩波动，并可减少堵缝转矩，从而具有可提高电动机的效率的优点。

此外，通过磁性遮蔽部12，可使永磁11的磁力线集中于特定地点，从而可使磁泄漏最小化。

即，通过孔隙30的形状，更多的磁束被集中至永磁11的中心方向，且通过磁性遮蔽部12可进一步实现磁束的集中效果。

如上所述，虽然参照有限的附图对实施例进行了说明，但本技术领域具通常知识的技术人员可通过上述记载进行各种修改和变形。例如，说明的技术通过与说明的方法不同的顺序被执行，以及/或是说明的结构、装置等的结构要素通过与说明的方法不同的形态被结合或组合，由其他结构要素或均等物代替或置换，也可获得适当的结果。

因此，其他体现、其他实施例、以及与权利要求相均等的事项都属于后述的权利要求范围内。

符号说明

10:转子

11:永磁

12:磁性遮蔽部

101:转子外周面

20:定子

30:孔隙

Claims (10)

1.一种永磁电动机转子，包括：

转子，配置在线圈被卷绕形成磁场的定子内部；和

永磁，被安装在所述转子中，且

所述转子的外周面被配置成，使所述定子和所述转子之间的孔隙大小变化。

2.根据权利要求1所述的永磁电动机转子，其中，所述外周面被配置成，以所述永磁的中心为基准，越往所述永磁的磁极方向，所述孔隙越宽。

3.根据权利要求2所述的永磁电动机转子，进一步包括：磁性遮蔽部，配置在所述转子的表面，位于所述转子的外周面和所述永磁之间。

4.根据权利要求3所述的永磁电动机转子，其中，所述磁性遮蔽部被配置有多个，所述多个磁性遮蔽部以所述永磁的中心为基准对称地配置。

5.根据权利要求4所述的永磁电动机转子，其中，所述多个磁性遮蔽部，以一定的角度被倾斜配置，使所述永磁的磁束从所述永磁往所述转子的表面集中。

6.根据权利要求5所述的永磁电动机转子，其中，所述多个磁性遮蔽部被配置为使所述永磁的磁束面向所述转子外侧的磁束中心线上的一点。

7.根据权利要求4所述的永磁电动机转子，其中，所述磁性遮蔽部，与所述磁极中心附近的其他所述磁性遮蔽部相比，越接近所述永磁的磁极幅度越宽。

8.根据权利要求4所述的永磁电动机转子，其中，所述多个磁性遮蔽部中至少一个为反磁性体。

9.根据权利要求3所述的永磁电动机转子，其中，所述磁性遮蔽部为配置在所述转子表面的槽，且所述槽延伸至所述转子的外周面。

10.根据权利要求3所述的永磁电动机转子，其中，所述磁性遮蔽部被配置有多个，以所述永磁的中心为基准非对称地配置，减少定子与槽的干涉现象。