CN109818440A - 一种低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构 - Google Patents

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林明耀
孔永�
伍锡坤
张旭
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Abstract

本发明公开了一种低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，包括中心转轴和套设于中心转轴上的转子铁芯，转子铁芯为圆环状，转子铁芯中围绕着中心转轴均匀设有P组形状、大小相同的弧形通槽，P为转子磁极数，每组弧形通槽均包括靠近中心转轴的内层通槽和远离中心转轴的外层通槽，内层通槽和外层通槽内均设有弧形永磁体，内层通槽的对称轴与外层通槽的对称轴之间的夹角α＞10/P。本发明通过合理设置了弧形通槽的形状与位置，平衡了转子铁芯磁场分布，降低了电机转矩脉动和磁动势谐波含量，降低了电机涡流损耗，提高了电机效率。

Description

一种低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构
技术领域
本发明涉及永磁磁阻同步电机转子结构，特别是涉及一种低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构。
背景技术
内置式永磁同步电机已经在工业领域得到了大面积应用，高转矩密度得益于永磁转矩和磁阻转矩的结合。相同转矩密度要求下，内置式永磁同步电机体积更小，效率更高。双层内置式结构已经在诸如电动汽车领域得到了应用，然而随之而来的是因磁场分布不均和局部饱和导致的磁动势谐波和反电势谐波含量增大，进一步导致转矩脉动增加，限制了该种结构的进一步推广。尤其诸如伺服系统和低噪音应用环境，需要电机提供平稳的输出转矩。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，能够使转子铁芯磁场分布均匀，降低谐波含量和转矩脉动。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，包括中心转轴和套设于中心转轴上的转子铁芯，转子铁芯为圆环状，转子铁芯中围绕着中心转轴均匀设有P组形状、大小相同的弧形通槽，P为转子磁极数，每组弧形通槽均包括靠近中心转轴的内层通槽和远离中心转轴的外层通槽，内层通槽和外层通槽内均设有弧形永磁体，内层通槽的对称轴与外层通槽的对称轴之间的夹角α＞10/P。
进一步，所述内层通槽包括靠近中心转轴的第一圆弧、远离中心转轴的第二圆弧以及连接第一圆弧和第二圆弧的第三圆弧；其中，第三圆弧的圆心与中心转轴的中心重合，第一圆弧的圆心位于第三圆弧所在圆与内层通槽的对称轴的交点处，第二圆弧的圆心位于内层通槽的对称轴上，且第二圆弧的圆心与第三圆弧的圆心之间的距离大于第一圆弧的圆心与第三圆弧的圆心之间的距离；第一圆弧的半径不小于第二圆弧的半径，第三圆弧到转子铁芯外圆的距离与第三圆弧的半径之和等于转子铁芯外圆的半径。
进一步，所述弧形永磁体沿转子铁芯的半径径向充磁。
进一步，所述外层通槽包括靠近中心转轴的第四圆弧、远离中心转轴的第五圆弧以及连接第四圆弧和第五圆弧的第六圆弧；其中，第六圆弧的圆心与中心转轴的中心重合，第四圆弧的圆心位于第六圆弧所在圆与外层通槽的对称轴的交点处，第五圆弧的圆心位于外层通槽的对称轴上，且第五圆弧的圆心与第六圆弧的圆心之间的距离大于第四圆弧的圆心与第六圆弧的圆心之间的距离；第四圆弧的半径不小于第五圆弧的半径，第六圆弧到转子铁芯外圆的距离与第六圆弧的半径之和等于转子铁芯外圆的半径。
进一步，弧形通槽端部与转子铁芯外圆之间设有磁桥，磁桥沿转子铁芯径向的长度lrib≥0.5mm。
进一步，所述转子铁芯由转子冲片叠压而成。
有益效果：本发明公开了一种低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，通过合理设置了弧形通槽的形状与位置，平衡了转子铁芯磁场分布，降低了电机转矩脉动和磁动势谐波含量，降低了电机涡流损耗，提高了电机效率。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中转子结构的示意图；
图2为本发明具体实施方式中内层通槽的示意图；
图3为本发明具体实施方式中弧形通槽的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式对公开了一种低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，如图1所示，包括中心转轴1和套设于中心转轴1上的转子铁芯2，转子铁芯2为圆环状，转子铁芯2中围绕着中心转轴1均匀设有P组形状、大小相同的弧形通槽3，P为转子磁极数，每组弧形通槽3均包括靠近中心转轴1的内层通槽4和远离中心转轴1的外层通槽5，内层通槽4和外层通槽5内均设有弧形永磁体6，如图3所示，内层通槽4的对称轴8与外层通槽5的对称轴9之间的夹角α＞10/P。弧形通槽3端部与转子铁芯2外圆之间设有磁桥7，磁桥7沿转子铁芯2径向的长度lrib≥0.5mm。转子铁芯2由转子冲片叠压而成。
如图2所示，内层通槽4包括靠近中心转轴1的第一圆弧11、远离中心转轴1的第二圆弧12以及连接第一圆弧11和第二圆弧12的第三圆弧13。其中，第三圆弧13的圆心与中心转轴1的中心重合，第一圆弧11的圆心位于第三圆弧13所在圆与内层通槽4的对称轴的交点处，第二圆弧12的圆心位于内层通槽4的对称轴上，且第二圆弧12的圆心与第三圆弧13的圆心之间的距离大于第一圆弧11的圆心与第三圆弧13的圆心之间的距离。第一圆弧11的圆心与第二圆弧12的圆心之间的距离d＞0，第一圆弧11的半径R1不小于第二圆弧12的半径R2，第三圆弧13到转子铁芯2外圆的距离lrib与第三圆弧13的半径R3之和等于转子铁芯2外圆的半径R。
外层通槽5包括靠近中心转轴1的第四圆弧、远离中心转轴1的第五圆弧以及连接第四圆弧和第五圆弧的第六圆弧。其中，第六圆弧的圆心与中心转轴1的中心重合，第四圆弧的圆心位于第六圆弧所在圆与外层通槽5的对称轴的交点处，第五圆弧的圆心位于外层通槽5的对称轴上，且第五圆弧的圆心与第六圆弧的圆心之间的距离大于第四圆弧的圆心与第六圆弧的圆心之间的距离。第四圆弧的半径不小于第五圆弧的半径，第六圆弧到转子铁芯2外圆的距离与第六圆弧的半径之和等于转子铁芯2外圆的半径。弧形永磁体6沿转子铁芯2的半径径向充磁。
实施例1：
本实施例为一个8极的永磁磁阻同步电机转子，P＝8。内层通槽4的尺寸为：R1＝10mm，R2＝8mm，d＝2mm，R3＝25.5mm，R＝26mm，lrib＝0.5mm。外层通槽5的尺寸为：第四圆弧的半径＝6mm，第五圆弧的半径＝6mm，第四圆弧的圆心与第五圆弧的圆心之间的距离＝2mm，第六圆弧的半径＝25.5mm，转子铁芯2外圆的半径＝26mm，第六圆弧到转子铁芯2外圆的距离＝0.5mm。α＝2.5°。

Claims (6)

1.一种低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，其特征在于：包括中心转轴(1)和套设于中心转轴(1)上的转子铁芯(2)，转子铁芯(2)为圆环状，转子铁芯(2)中围绕着中心转轴(1)均匀设有P组形状、大小相同的弧形通槽(3)，P为转子磁极数，每组弧形通槽(3)均包括靠近中心转轴(1)的内层通槽(4)和远离中心转轴(1)的外层通槽(5)，内层通槽(4)和外层通槽(5)内均设有弧形永磁体(6)，内层通槽(4)的对称轴(8)与外层通槽(5)的对称轴(9)之间的夹角α＞10/P。
2.根据权利要求1所述的低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，其特征在于：所述内层通槽(4)包括靠近中心转轴(1)的第一圆弧(11)、远离中心转轴(1)的第二圆弧(12)以及连接第一圆弧(11)和第二圆弧(12)的第三圆弧(13)；其中，第三圆弧(13)的圆心与中心转轴(1)的中心重合，第一圆弧(11)的圆心位于第三圆弧(13)所在圆与内层通槽(4)的对称轴的交点处，第二圆弧(12)的圆心位于内层通槽(4)的对称轴上，且第二圆弧(12)的圆心与第三圆弧(13)的圆心之间的距离大于第一圆弧(11)的圆心与第三圆弧(13)的圆心之间的距离；第一圆弧(11)的半径不小于第二圆弧(12)的半径，第三圆弧(13)到转子铁芯(2)外圆的距离与第三圆弧(13)的半径之和等于转子铁芯(2)外圆的半径。
3.根据权利要求1所述的低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，其特征在于：所述弧形永磁体(6)沿转子铁芯(2)的半径径向充磁。
4.根据权利要求1所述的低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，其特征在于：所述外层通槽(5)包括靠近中心转轴(1)的第四圆弧、远离中心转轴(1)的第五圆弧以及连接第四圆弧和第五圆弧的第六圆弧；其中，第六圆弧的圆心与中心转轴(1)的中心重合，第四圆弧的圆心位于第六圆弧所在圆与外层通槽(5)的对称轴的交点处，第五圆弧的圆心位于外层通槽(5)的对称轴上，且第五圆弧的圆心与第六圆弧的圆心之间的距离大于第四圆弧的圆心与第六圆弧的圆心之间的距离；第四圆弧的半径不小于第五圆弧的半径，第六圆弧到转子铁芯(2)外圆的距离与第六圆弧的半径之和等于转子铁芯(2)外圆的半径。
5.根据权利要求1所述的低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，其特征在于：弧形通槽(3)端部与转子铁芯(2)外圆之间设有磁桥(7)，磁桥(7)沿转子铁芯(2)径向的长度lrib≥0.5mm。
6.根据权利要求1所述的低转矩脉动永磁磁阻同步电机转子结构，其特征在于：所述转子铁芯(2)由转子冲片叠压而成。
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