CN109067042A - 转子及永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子及永磁同步电机，包括转子铁芯，转子铁芯沿轴向的端面开设有用于装设主永磁体的偶数个磁钢槽，偶数个磁钢槽沿转子铁芯的周向间隔设置；转子铁芯沿轴向的端面还开设有用于装设引导永磁体的引磁槽；其中，每相邻两个磁钢槽之间间隔设置有引磁槽，装设于引磁槽内的引导永磁体将装设于每相邻两个主磁钢槽中的主永磁体中一者的磁力线引向另一者，且每相邻两个主永磁体之间形成的闭合磁力线穿过定子。位于每相邻两个主永磁体之间的引导永磁体引导主磁束的走向，使原先的漏磁束增加到主磁束中以形成有效的主磁场，如此由于主磁场增强，永磁同步电机的电磁转矩增加，从而大大提高了永磁同步电机的工作效率。

Description

转子及永磁同步电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种转子及永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机主要包括定子及转子，转子包括转子铁芯及永磁体，永磁体安装于转子铁芯的磁钢槽内。当定子侧通入三相对称电流时，由于三相定子在空间位置上相差120°，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子在旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能；当永磁体产生旋转磁场时，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流，此时转子动能转化为电能。

目前行业内要求永磁同步电机具有较高的工作效率，且为了提高永磁同步电机的工作效率，各个厂家纷纷采用顶尖的材料，如此在提高效率的同时电机制造成本上升较多。

发明内容

基于此，有必要针对提高永磁同步电机的工作效率而导致成本上升较多的问题，提供一种可提高永磁同步电机工作效率及可降低成本的转子及永磁同步电机。

一种转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯的轴向端面开设有用于装设主永磁体的偶数个磁钢槽，所述偶数个磁钢槽沿所述转子铁芯的周向间隔设置；

所述转子铁芯的轴向端面还开设有用于装设引导永磁体的引磁槽；

其中，每相邻两个所述磁钢槽之间间隔设置有所述引磁槽，装设于所述引磁槽内的所述引导永磁体将装设于每相邻两个所述磁钢槽中的所述主永磁体中一者的磁力线引向另一者，且每相邻两个所述主永磁体之间形成的闭合磁力线穿过定子。

在其中一个实施例中，每相邻两个所述磁钢槽相互靠近的一端的内侧端点相互连接形成第一连接直线，每相邻两个所述磁钢槽相互靠近的一端的外侧端点相互连接形成第二连接直线，所述引磁槽位于所述第一连接直线之内的部分的面积大于位于所述第二连接直线之外的部分的面积。

在其中一个实施例中，所述引磁槽全部位于所述第一连接直线靠近所述转子铁芯的中心轴线的一侧。

在其中一个实施例中，每个所述引磁槽两端的形状分别与其邻接的两个所述磁钢槽的内轮廓形状相匹配。

在其中一个实施例中，所述第一连接直线的中垂线穿过所述引磁槽的中心。

在其中一个实施例中，所述引磁槽为背向所述转子铁芯的中心轴线弯曲的圆弧形。

在其中一个实施例中，每相邻两个所述磁钢槽之间靠近所述转子铁芯的中心轴线的一侧均间隔设置有至少两个所述引磁槽。

在其中一个实施例中，所述至少两个引磁槽平行设置。

在其中一个实施例中，所述转子还包括主永磁体及引导永磁体，所述主永磁体装设于所述磁钢槽内，所述引导永磁体装设于所述引磁槽内。

一种永磁同步电机，包括定子及如上述任一项所述的转子，所述转子可转动地套设于所述定子内。

本发明提供的转子及永磁同步电机，位于每相邻两个主永磁体之间的引导永磁体引导主磁束的走向，使原先的漏磁束(在未设置有引导永磁体时，单片的主永磁体的端部会存在漏磁束)增加到主磁束中以形成有效的主磁场，如此由于主磁场增强，永磁同步电机的电磁转矩增加，从而大大提高了永磁同步电机的工作效率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的永磁同步电机的轴测图；

图2为图1中所提供的永磁同步电机的正视图；

图3为图2中所提供的永磁同步电机的A处放大图；

图4为图2中所提供的永磁同步电机的磁力线走向图；

图5为图4中所提供的永磁同步电机的B处放大图；

图6为本发明另一实施例提供的永磁同步电机的正视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参阅图1-图3，本发明一实施例提供一种永磁同步电机100，包括定子10及转子，转子同轴套设于定子10内，且转子与定子10之间具有气隙以便于转子相对于定子10转动。

定子10内沿周向间隔设置有多个齿11，每个齿11外缠绕有定子线圈，定子线圈通电产生旋转的磁场，并作用于转子促使转子转动。

转子包括转子铁芯21及永磁体，永磁体沿轴向装设于转子铁芯21内。具体地，转子铁芯21的轴向端面开设有偶数个磁钢槽211，偶数个磁钢槽211沿转子铁芯21的周向间隔设置。具体地，偶数个磁钢槽211沿转子铁芯21的周向均匀间隔设置，且磁钢槽211为沿转子铁芯21的轴向开设的通槽。

转子铁芯21的轴向端面还开设有引磁槽212，引磁槽212设置于每相邻两个磁钢槽211之间。在本具体实施例中，引磁槽212为沿转子铁芯21的轴向开设的通槽。

永磁体包括主永磁体221及引导永磁体222，每个主永磁体221装设于每个磁钢槽211(主永磁体221的形状与磁钢槽211的形状相匹配)内，每个引导永磁体222装设于每个引磁槽212(引导永磁体222的形状与引磁槽212的形状相匹配)内。每相邻两个主永磁体221之间相互作用产生闭合磁力线，且该闭合磁力线穿过定子线圈，以使主永磁体221形成的磁场作用于定子线圈，此时将每相邻两个主永磁体221之间的磁力线所形成的磁束定义为主磁束。引导永磁体222装设于引磁槽212内，用于引导每相邻两个主永磁体221之间的磁场走向。

参阅图4及图5，由于每相邻两个磁钢槽211之间设置有引磁槽212，则装设于引磁槽212内的引导永磁体222将装设于每相邻两个主磁钢槽211中的主永磁体221中的一者的磁力线引向另一者，也即为位于每相邻两个主永磁体221之间的引导永磁体222引导主磁束的走向，使原先的漏磁束(在未设置有引导永磁体222时，单片的主永磁体221的端部会存在漏磁束)增加到主磁束中以形成有效的主磁场，如此由于主磁场增强，永磁同步电机100的电磁转矩增加，从而大大提高了永磁同步电机100的工作效率。

具体地，上述引导永磁体222磁力线的方向与其相邻的两个主永磁体221所形成的主磁束的方向有关。如图5中方向所示，沿上下方向设置的主永磁体221的右端为N极，左端为S极，且沿左右方向设置的主永磁体221的上端为N极，下端为S极，此时主磁束的方向从上下方向设置的主永磁体221的N极流向左右方向设置的主永磁体221的S极，并从左右方向设置的主永磁体221的N极流向上下方向设置的主永磁体221的S极，则此时设置引导永磁体222靠近上下方向设置的主永磁体221的一端为S极，则相应地，靠近左右方向设置的主永磁体221的一端为N极。

在另一个实施例中，当沿上下方向设置的主永磁体221的右端为S极，左端为N极，且沿左右方向设置的主永磁体221的上端为S极，下端为N极，此时主磁束的方向从左右方向设置的主永磁体221的N极流向上下方向设置的主永磁体221的S极，并从上下方向设置的主永磁体221的N极流向左右方向设置的主永磁体221的S极，则此时设置引导永磁体222靠近上下方向设置的主永磁体221的一端为N极，则相应地，靠近左右方向设置的主永磁体221的一端为S极。

在一个实施例中，磁钢槽211的截面形状为长方形。可以理解地，在另一些实施例中，还可以设置磁钢槽211的截面形状为圆弧形，磁钢槽211的截面形状的设定与转子的具体结构有关，在此不作限定。

在一个实施例中，每相邻两个磁钢槽211相互靠近的一端的内侧端点相互连接形成第一连接直线a，每相邻两个磁钢槽211相互靠近的一端的外侧端点相互连接形成第二连接直线b，引磁槽212位于第一连接直线a之内的部分的面积大于位于第二连接直线b之外的面积。当引导永磁体222位于第二连接直线b之外时，引导永磁体222与其相邻的两个主永磁体221之间形成闭合磁场，则该磁场的磁力线将不可穿过定子线圈，此时引导永磁体222会增加主永磁体221的漏磁现象，而当引导永磁体222位于第一连接直线a之内时，引导永磁体222可以引导与其相邻的两个主永磁体221的主磁束的走向，此时引导永磁体222会减少主永磁体221的漏磁现象，则当引导永磁体222位于第一连接直线a之内的部分的面积大于位于第二连接直线b之外的面积时，可以减少主永磁体221的漏磁现象。

具体地，每相邻两个磁钢槽211相互靠近的一端的内侧端点连接形成连接直线a，引磁槽212位于连接直线a靠近转子铁芯21的中心轴线的一侧。如此保证了引导永磁体222的各部分均可以减少主永磁体221的漏磁，提高了增加到主磁束中的漏磁束中的数量，以形成更为有效的主磁场。

可以理解地，在另一些实施例中，也可以设置部分磁钢槽211位于连接直线a远离转子铁芯21的中心轴线的一侧，只要保证引磁槽212位于第一连接直线a之内的部分的面积大于位于第二连接直线b之外的面积即可，在此不作限定。

在一个实施例中，每相邻两个磁场槽之间靠近转子铁芯21的中心轴线的一侧间隔设置有至少两个引磁槽212，两个引磁槽212中的引导永磁体222共同将原先单片主永磁体221的漏磁束增加到主磁束中以形成有效的主磁场，以进一步提高了增加到主磁束中的漏磁束中的数量。

在一个实施例中，每个引磁槽212两端的形状分别与其邻接的两个磁钢槽211的内轮廓形状相匹配。如此保证了引导永磁体222的磁力线的方向与主磁束的方向一致性较高，进一步提高了增加到主磁束中的漏磁束中的数量。

具体地，连接直线a的中垂线c穿过引磁槽212的中心，如此可以保证位于中垂线c两侧的引磁槽212的截面面积相等。

具体地，引磁槽212为背向转子铁芯21的中心轴线弯曲的圆弧形，保证了装设于引磁槽212内部的引导永磁体222内部的磁场方向为沿引导永磁体222的圆周方向，保证了引导永磁体222中磁场方向与每相邻两个主永磁体221的磁场方向一致，如此进一步减少单片主永磁体221在端部的漏磁现象。

在另一个实施例中，还可以设置引磁槽212并非为背向转子铁芯21的中心轴线弯曲的圆弧形，如引磁槽212可以为长方形状，且该长方形的两端的形状分别与其邻接的两个磁钢槽211的内轮廓形状相匹配，但是此时仍然可以保证装设于引磁槽212内的引导永磁体222可以引导主磁束的走向，以减少单片主永磁体221在端部的漏磁现象。

参阅图6，在一个实施例中，每相邻两个磁场槽之间靠近转子铁芯21的中心轴线的一侧间隔设置有两个引磁槽212，且两个引磁槽212平行设置。具体地，靠近转子铁芯21的中心轴线的一个引磁槽212的面积大于远离转子铁芯的中心轴线的一个引磁槽212的面积。

可以理解地，在另一个实施例中，每相邻两个磁场槽之间靠近转子铁芯21的中心轴线的一侧也可以设置有三个引磁槽212、四个引磁槽212或者多于四个引磁槽212，在此不作限定。且当在每相邻两个磁场槽之间靠近转子铁芯21的中心轴线的一侧间隔设置有至少两个引磁槽212时，至少两个引磁槽212之间也可具有一定的夹角，也即为至少两个引磁槽212之间非平行设置，在此也不作限定。

在一个实施例中，转子铁芯21沿轴向还开设有多个通流孔213，且多个通流孔213间隔位于磁钢槽211靠近转子铁芯21的中心轴线的一侧。通流孔213的设置便于气体流通，可以促进转子铁芯21的散热。

在另一个实施例中，转子铁芯21沿轴向还开设有磁束整理槽214，且每个磁钢槽211远离转子铁芯21的中心轴线的一侧均设置有磁束整理槽214，以有效地引导主磁束的走向。

在一个实施例中，转子铁芯21沿轴向还开设有隔磁桥214，且每个磁钢槽211沿周向的两端均设置有一个隔磁桥215。

本发明一实施例还提供一种上述永磁同步电机100所包括的转子。

本发明实施例提供的转子及永磁同步电机100，位于每相邻两个主永磁体221之间的引导永磁体222引导主磁束的走向，使原先的漏磁束增加到主磁束中以形成有效的主磁场，如此由于主磁场增强，永磁同步电机100的电磁转矩增加，从而大大提高了永磁同步电机100的工作效率；同时由于引磁槽212为背向转子铁芯21的中心轴线弯曲的圆弧形，保证了装设于引磁槽212内部的引导永磁体222内部的磁场方向为沿引导永磁体222的圆周方向，且保证了引导永磁体222中磁场方向与每相邻两个主永磁体221的磁场方向相同，如此进一步减少单片主永磁体221在端部的漏磁现象。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种转子(20)，其特征在于，包括转子铁芯(21)，所述转子铁芯(21)的轴向端面开设有用于装设主永磁体(221)的偶数个磁钢槽(211)，所述偶数个磁钢槽(211)沿所述转子铁芯(21)的周向间隔设置；

所述转子铁芯(21)的轴向端面还开设有用于装设引导永磁体(222)的引磁槽(212)；

其中，每相邻两个所述磁钢槽(211)之间间隔设置有所述引磁槽(212)，装设于所述引磁槽(212)内的所述引导永磁体(222)将装设于每相邻两个所述磁钢槽(211)中的所述主永磁体(221)中一者的磁力线引向另一者，且每相邻两个所述主永磁体(221)之间形成的闭合磁力线穿过定子。

2.根据权利要求1所述的转子(20)，其特征在于，每相邻两个所述磁钢槽(211)相互靠近的一端的内侧端点相互连接形成第一连接直线(a)，每相邻两个所述磁钢槽(211)相互靠近的一端的外侧端点相互连接形成第二连接直线(b)，所述引磁槽(212)位于所述第一连接直线(a)之内的部分的面积大于位于所述第二连接直线(b)之外的部分的面积。

3.根据权利要求2所述的转子(20)，其特征在于，所述引磁槽(212)全部位于所述第一连接直线(a)靠近所述转子铁芯(21)的中心轴线的一侧。

4.根据权利要求3所述的转子(20)，其特征在于，每个所述引磁槽(212)两端的形状分别与其邻接的两个所述磁钢槽(211)的内轮廓形状相匹配。

5.根据权利要求3所述的转子(20)，其特征在于，所述第一连接直线(a)的中垂线(c)穿过所述引磁槽(212)的中心。

6.根据权利要求1-5任一项所述的转子(20)，其特征在于，所述引磁槽(212)为背向所述转子铁芯(21)的中心轴线弯曲的圆弧形。

7.根据权利要求1所述的转子(20)，其特征在于，每相邻两个所述磁钢槽(211)之间靠近所述转子铁芯(21)的中心轴线的一侧均间隔设置有至少两个所述引磁槽(212)。

8.根据权利要求7所述的转子(20)，其特征在于，所述至少两个引磁槽(212)平行设置。

9.根据权利要求1所述的转子(20)，其特征在于，所述转子(20)还包括主永磁体(221)及引导永磁体(222)，所述主永磁体(221)装设于所述磁钢槽(211)内，所述引导永磁体(222)装设于所述引磁槽(212)内。

10.一种永磁同步电机(100)，其特征在于，包括定子及如权利要求1-9任一项所述的转子(20)，所述转子(20)可转动地套设于所述定子内。