CN110429730A - 转子结构及具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子结构及具有其的电机。转子结构包括：转子本体，转子本体上开设有多个主永磁体槽，各主永磁体槽的沿转子本体的径向方向延伸的两个侧边处均设置有辅助永磁体槽，各主永磁体槽内设置有主永磁体，各辅助永磁体槽内设置有辅助永磁体。在位于主永磁体的两侧边处均设置有辅助永磁体，改变了退磁磁场的磁路走向，提高主永磁体的工作点，使得主永磁体的退磁区域面积减小，从而提高电机的抗退磁能力，同时辅助永磁体向气隙提供磁通，提高了电机的磁链，降低了电机的运行电流，降低电机铜耗，提高电机效率。

Description

转子结构及具有其的电机

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种转子结构及具有其的电机。

背景技术

永磁体切向磁化结构的电机由于具有“聚磁”效果，较永磁体径向磁化电机能够产生更高的气隙磁密，使得电机具有较大的转矩与电流比和转矩与体积比，越来越多地被应用于伺服系统、电力牵引、办公自动化、家用电器等场合。

现有技术的切向永磁电机由于采用单个永磁体并联的磁路结构，转子永磁体工作点较径向永磁电机低，容易引起电机效率下降，并且在恶劣环境下存在退磁的风险，使得电机无法运转。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转子结构及具有其的电机，以解决现有技术中电机效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转子结构，包括：转子本体，转子本体上开设有多个主永磁体槽，各主永磁体槽的沿转子本体的径向方向延伸的两个侧边处均设置有辅助永磁体槽，各主永磁体槽内设置有主永磁体，各辅助永磁体槽内设置有辅助永磁体，其中，位于同一个主永磁体槽两侧的辅助永磁体槽之间的距离，沿转子本体的径向方向向外逐渐增加地设置，或者，位于同一个主永磁体槽两侧的辅助永磁体槽之间的距离，沿转子本体的径向方向向外逐渐增加地设置。

进一步地，主永磁体槽的第一端靠近转子本体的轴孔设置，主永磁体槽的第二端沿转子本体的径向方向远离轴孔设置，辅助永磁体槽的第一端靠近轴孔设置，辅助永磁体槽的第二端远离轴孔设置，主永磁体槽的第二端的端面所在的平面与辅助永磁体槽相交。

进一步地，同一磁极上的辅助永磁体的靠近转子本体的外边缘的端部之间的连线对应的圆心角为I，相邻的两个主永磁体的几何中心线之间形成的圆心角为J，其中，I/J≥0.08。

进一步地，I/J≤0.3。

进一步地，辅助永磁体与主永磁体相对的一侧具有相同的极性。

进一步地，辅助永磁体为长条形状，辅助永磁体的长边方向的几何中心线与主永磁体槽的几何中心线之间形成的夹角为A，其中，70°≥A≥20°。

进一步地，辅助永磁体的靠近轴孔一侧的端部与主永磁体的靠近转子本体的外边缘处的最大距离为B，主永磁体的沿转子本体的径向方向的长度为C，其中，0.18≥B/C。

进一步地，辅助永磁体的靠近转子本体的外边缘一侧的端部与转子本体的外边缘的最小距离为F，其中，1.5≥F/δ≥1，δ为定子与转子本体之间的气隙长度。

进一步地，辅助永磁体的厚度为D，转子本体的厚度为O，其中，0.4≥D/O≥0.05。

进一步地，辅助永磁体的矫顽力高于主永磁体的矫顽力。

进一步地，辅助永磁体槽的远离轴孔一侧的端部与转子本体的外边缘之间具有距离地设置以形成第一隔磁桥，第一隔磁桥的沿转子本体的径向方向的厚度均匀地设置。

进一步地，辅助永磁体槽的靠近轴孔一侧的端部与主永磁体槽之间具有距离地设置以形成第二隔磁桥，第二隔磁桥的沿转子本体的径向方向的厚度均匀地设置。

进一步地，辅助永磁体为弧形结构，辅助永磁体朝向转子铁芯的磁极中心线弯曲地设置，或者，辅助永磁体背离转子铁芯的磁极中心线弯曲地设置。

进一步地，同一磁极上的辅助永磁体的靠近转子本体的外边缘的端部之间的最短距离的连线对应的圆心角为K，其中，0.3≥K/J≥0.1。

进一步地，辅助永磁体的弧度为L1，其中，85°≤L1≤90°。

进一步地，辅助永磁体槽的靠近轴孔的一端与主永磁体槽相连通，辅助永磁体槽的靠近转子本体的外边缘的一端与主永磁体槽具有距离地设置。

进一步地，辅助永磁体的靠近轴孔一侧的端部与主永磁体的靠近转子本体的外边缘处的最大距离为D1，主永磁体的沿转子本体的径向方向的长度为C，其中，D1/C≤0.4。

进一步地，辅助永磁体的长边沿转子本体的周向延伸设置，辅助永磁体的两端与轴孔的连线形成的圆心角为C1，转子本体的磁极的角度为B1，其中，0.3≥C1/B1≥0.1。

进一步地，辅助永磁体槽的朝向主永磁体槽的一端与主永磁体槽具有距离地设置以形成第三隔磁桥，第三隔磁桥的宽度为F1，其中，2≥F1/δ≥1。

进一步地，辅助永磁体的沿转子本体的径向方向的厚度为H1，其中，0.4≥H1/O≥0.05。

进一步地，辅助永磁体的朝向磁极中心线的一端与辅助永磁体槽的之间形成空气槽，空气槽与转子本体的外边缘之间形成第四隔磁桥，第四隔磁桥的厚度为G，其中，1.8≥G/δ≥0.8。

进一步地，辅助永磁体槽与主永磁体槽相连通。

进一步地，位于主永磁体的两侧的辅助永磁体的长度不同。

进一步地，位于同一个磁极中心线两侧的辅助永磁体关于磁极中心线对称地设置。

进一步地，位于同一个磁极中心线两侧的辅助永磁体的长度不同。

进一步地，辅助永磁体的朝向转子本体的外边缘磁极方向与转子本体的磁极方向相同。

进一步地，主永磁体磁化方向沿转子本体的周向方向，辅助永磁体的沿转子本体的径向方向。根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括转子结构，转子结构为上述的转子结构。

应用本发明的技术方案，在位于主永磁体的两侧边处均设置有辅助永磁体，改变了退磁磁场的磁路走向，提高主永磁体的工作点，使得主永磁体的退磁区域面积减小，从而提高电机的抗退磁能力，同时辅助永磁体向气隙提供磁通，提高了电机的磁链，降低了电机的运行电流，降低电机铜耗，提高电机效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的转子结构的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的转子结构的第二实施例的结构示意图；

图3示出了根据本发明的转子结构的第三实施例的结构示意图；

图4示出了根据本发明的转子结构的第四实施例的结构示意图；

图5示出了根据本发明的转子结构的第五实施例的结构示意图；

图6示出了根据本发明的转子结构的第六实施例的结构示意图；

图7示出了根据本发明的转子结构的第七实施例的结构示意图；

图8示出了根据本发明的转子结构的第八实施例的结构示意图；

图9示出了根据本发明的转子结构的第九实施例的结构示意图；

图10示出了根据本发明的转子结构的第十实施例的结构示意图；

图11示出了根据本发明的转子结构的第十一实施例的结构示意图；

图12示出了根据本发明的转子结构的第十二实施例的结构示意图；

图13示出了根据本发明的转子结构的第十三实施例的结构示意图；

图14示出了现有技术中的转子结构退磁示意图；

图15示出了根据本发明的转子结构的第十四实施例的退磁结构示意图；

图16示出了根据本发明的转子结构的第十五实施例的退磁结构示意图；

图17示出了根据本发明的转子结构的第十六实施例的退磁结构示意图；

图18示出了根据本发明的电机与现有技术的电机的退磁面积大小对比图；

图19示出了根据本发明的电机与现有技术的电机的磁链大小对比图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子本体；11、轴孔；12、第一隔磁桥；13、第二隔磁桥；14、第三隔磁桥；15、第四隔磁桥；

20、主永磁体；

30、辅助永磁体；

40、空气槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图13、图15至图19所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种转子结构，包括：转子本体10，转子本体10上开设有多个主永磁体槽，各主永磁体槽的沿转子本体10的径向方向延伸的两个侧边处均设置有辅助永磁体槽，各主永磁体槽内设置有主永磁体20，各辅助永磁体槽内设置有辅助永磁体30，其中，如图1至图3所示，位于同一个主永磁体槽两侧的辅助永磁体槽之间的距离，沿转子本体10的径向方向向外逐渐增加的设置。或者，如图4和图5所示，位于同一个主永磁体槽两侧的辅助永磁体槽之间的距离，沿转子本体10的径向方向向外逐渐增加地设置。这样设置能够进一步地优化转子结构的磁路，提高具有该转子结构的电机抗退磁能力和效率的作用。。

在本实施例中，在位于主永磁体的两侧边处均设置有辅助永磁体，改变了退磁磁场的磁路走向，提高主永磁体的工作点，使得主永磁体的退磁区域面积减小，从而提高电机的抗退磁能力，同时辅助永磁体向气隙提供磁通，提高了电机的磁链，降低了电机的运行电流，降低电机铜耗，提高电机效率。

其中，主永磁体槽的第一端靠近转子本体10的轴孔11设置，主永磁体槽的第二端沿转子本体10的径向方向远离轴孔11设置，辅助永磁体槽的第一端靠近轴孔11设置，辅助永磁体槽的第二端远离轴孔11设置，主永磁体槽的第二端的端面所在的平面与辅助永磁体槽相交。这样设置能够有效地提高了电机的磁链，退磁区域面积减小，降低了电机的运行电流，降低电机铜耗，提高电机效率。具体地，如图14所示，现有技术中的退磁面积区域为W1，如图15至图17中的退磁区域W2、W3、W4的面积均比W1小。

进一步地，同一磁极上的辅助永磁体30的靠近转子本体10的外边缘的端部之间的连线对应的圆心角为I，相邻的两个主永磁体20的几何中心线之间形成的圆心角为J，其中，I/J≥0.08。优选地，I/J≤0.3。这样设置能够使得电机效率达到最佳。

如图1至图8所示，辅助永磁体30与主永磁体20相对的一侧具有相同的极性。进一步地优化转子结构的磁路，提高具有该转子结构的电机抗退磁能力的作用。

如图1所示，辅助永磁体30为长条形状，辅助永磁体30的长边方向的几何中心线与主永磁体槽的几何中心线之间形成的夹角为A，其中，70°≥A≥20°。辅助永磁体30的靠近轴孔11一侧的端部与主永磁体20的靠近转子本体10的外边缘处的最大距离为B，主永磁体20的沿转子本体10的径向方向的长度为C，其中，0.18≥B/C。这样设置能够提高电机的抗退磁能力和效率。

为了进一步地提高电机效率，辅助永磁体30的靠近转子本体10的外边缘一侧的端部与转子本体10的外边缘的最小距离为F，其中，1.5≥F/δ≥1，δ为定子与转子本体10之间的气隙长度。辅助永磁体30的厚度为D，转子本体10的厚度为O，其中，0.4≥D/O≥0.05。

进一步地，辅助永磁体30的矫顽力高于主永磁体30的矫顽力。这样设置能够提高电机的可靠性。

如图2所示，辅助永磁体槽的远离轴孔11一侧的端部与转子本体10的外边缘之间具有距离地设置以形成第一隔磁桥12。第一隔磁桥12的沿转子本体10的径向方向的厚度均匀地设置。辅助永磁体槽的靠近轴孔11一侧的端部与主永磁体槽之间具有距离地设置以形成第二隔磁桥13，第二隔磁桥13的沿转子本体10的径向方向的厚度均匀地设置。这样设置能够保证电机结构强度的情况下提高电机的抗退磁能力和效率。其中，Z为辅助永磁体槽。

如图4和图5所示，辅助永磁体30为弧形结构，辅助永磁体30朝向转子铁芯的磁极中心线弯曲地设置。或者，如图3所示，辅助永磁体30背离转子铁芯的磁极中心线弯曲地设置。这样设置同样能够起到提高电机的抗退磁能力的作用。

为了进一步地提高电机的抗退磁能力和效率，如图3所示，同一磁极上的辅助永磁体30的靠近转子本体10的外边缘的端部之间的最短距离的连线对应的圆心角为K，其中，0.3≥K/J≥0.1。辅助永磁体30的弧度为L1，其中，85°≤L1≤90°。

如图6、图11、图12、图13、图17所示，辅助永磁体槽的靠近轴孔11的一端与主永磁体槽相连通，辅助永磁体槽的靠近转子本体10的外边缘的一端与主永磁体槽具有距离地设置。辅助永磁体内侧与主永磁体槽之间无隔磁桥，辅助永磁体在内侧漏磁降低，进而提高电机的磁链，同时进一步引导退磁磁场向转子外侧走，使得永磁体内侧的退磁区域面积进一步减小，从而提高主永磁体的抗退磁能力，进而提高电机的退磁能力。

为了进一步地降低退磁区域面积，降低了电机的运行电流，降低电机铜耗，辅助永磁体30的靠近轴孔11一侧的端部与主永磁体20的靠近转子本体10的外边缘处的最大距离为D1，主永磁体20的沿转子本体10的径向方向的长度为C，其中，D1/C≤0.4。辅助永磁体30的长边沿转子本体10的周向延伸设置，辅助永磁体30的两端与轴孔11的连线形成的圆心角为C1，转子本体10的磁极的角度为B1，其中，0.3≥C1/B1≥0.1。

如图9所示，辅助永磁体槽的朝向主永磁体槽的一端与主永磁体槽具有距离地设置以形成第三隔磁桥14，第三隔磁桥14的宽度为F1，其中，2≥F1/δ≥1。这样设置能够保证转子结构强度的情况下提高电机的抗退磁能力和效率。

优选地，辅助永磁体30的沿转子本体10的径向方向的厚度为H1，其中，0.4≥H1/O≥0.05。这样设置能够有效地提高电机的抗退磁能力和效率。

辅助永磁体30的朝向磁极中心线的一端与辅助永磁体槽的之间形成空气槽40，空气槽40与转子本体10的外边缘之间形成第四隔磁桥15，第四隔磁桥15的厚度为G，其中，1.8≥G/δ≥0.8。

根据本申请的另一个实施例，可以将辅助永磁体槽设置成与主永磁体槽相连通的方式，具体连通方式可以是中部连通，也可以端部连通。

如图12所示，位于主永磁体20的两侧的辅助永磁体30的长度不同。如图11所示，位于同一个磁极中心线两侧的辅助永磁体30关于磁极中心线对称地设置。如图13中的P处所示，位于同一个磁极中心线两侧的辅助永磁体30的长度不同。

根据本申请的另一个实施例，辅助永磁体30的朝向转子本体10的外边缘磁极方向与转子本体10的磁极方向相同。主永磁体20的磁化方向沿转子周向方向，辅助永磁体30的磁化方向沿转子径向方向。这样设置能够有效地提高转子结构的抗退磁能力和效率。优选地，主永磁体的材料是铁氧体，辅助永磁体的材料为钕铁硼。

上述实施例中的转子结构还可以用于电机设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括转子结构，转子结构为上述实施例中的转子结构。

具体地，采用该结构的转子，解决了现有技术中电机抗退磁能力差的问题、电机磁链低，运行电流大的问题、电机铜耗大，效率低、辅助永磁体易退磁问题。

本申请的转子结构为一种永磁同步电机转子结构，包括：转子铁芯，n个切向永磁体，沿所述转子铁芯的周向设置于转子铁芯上，并沿转子铁芯的径向方向延伸，每两个相邻的切向永磁体的相对的一侧具有相同的极性，其中，切向永磁体为主永磁体，在主永磁体之间形成的磁极上布置辅助永磁体，辅助永磁体靠近主永磁体外侧，同一磁极上的辅助永磁体之间留有间隔距离，该距离所占角度设为I，两个相邻的主永磁体的中心线夹角设为J，I与J应满足以下关系：I/J≥0.08，辅助永磁体内侧相对外侧更靠近主永磁体，永磁体靠近转子铁芯轴孔的一侧为永磁体内侧，永磁体靠近转子铁芯外圆的一侧为永磁体外侧。切向永磁电机由于采用单个永磁体并联的磁路结构，转子永磁体工作点较径向永磁电机低，电机抗退磁能力差，通过在主永磁体外侧设置辅助永磁体，且辅助永磁体之间留有间隔距离，使得主永磁体的磁通向气隙传递，不影响电机的磁链，同时作为导磁通道引导退磁磁场传递到辅助永磁体，改变退磁磁场的磁路走向，辅助永磁体引导退磁磁场向转子外侧走，降低主永磁体承受的退磁磁场大小，从而提高切向主永磁体的工作点，减小切向永磁体外侧和内侧的退磁区域面积，提高电机的抗退磁能力。

进一步地，两个辅助永磁体之间留有一段距离，便于主永磁体向气隙提供磁通，提高电机磁链，降低运行电流，进而降低铜耗，故I/J≥0.0.08，但当I/J＞0.3以后，辅助永磁体的磁场更多的作用在主永磁体上，增大主永磁体的退磁，降低了电机抗退磁能力。

在主永磁体提供磁通的一侧布置辅助永磁体，辅助永磁体与主永磁体相对的一侧具有相同的极性，即辅助永磁体与主永磁体充磁方向相反，辅助永磁体充磁方向与转子磁极的方向逆向，辅助永磁体沿转子径向延伸，辅助永磁体靠近主永磁体外侧，辅助永磁体内侧相对外侧更靠近主永磁体，永磁体靠近转子铁芯轴孔的一侧为永磁体内侧，永磁体靠近转子铁芯外圆的一侧为永磁体外侧，辅助永磁体与主永磁体相对的一侧具有相同的极性设置，改变退磁磁场的磁路走向，辅助永磁体引导退磁磁场向转子外侧走，降低主永磁体承受的退磁磁场大小，从而提高切向主永磁体的工作点，提高电机的抗退磁能力，辅助永磁体与主永磁体相对的一侧具有相同的极性，即主永磁体充磁方向与辅助永磁体的充磁方向相反，辅助永磁体相对主永磁体倾斜，辅助永磁体不承受退磁磁场，辅助永磁体不易退磁。

辅助永磁体内侧相对外侧更靠近主永磁体，辅助永磁体相对主永磁体中心线倾斜，辅助永磁体中心线与主永磁体中心线之间有夹角A，A最优的取值范围是：70°≥A≥20°，若A＜20°，辅助永磁体与主永磁体的磁场相对且夹角较小，辅助永磁体的磁场会增大主永磁体的退磁，使得主永磁体退磁区域内的磁密更低，电机的抗退磁能力下降，A＞70°，辅助永磁体对改善退磁效果影响不大，反而会增大永磁体的用量，提高永磁体成本，故当70°≥A≥20°时，效果最优。

辅助永磁体靠近主永磁体外侧，辅助永磁体内侧与主永磁体外侧的距离设为B，主永磁体的径向长度设为C，B与C应满足以下关系：0.18≥B/C，增设辅助永磁体可以引导退磁磁场向转子外侧走，但辅助永磁体本身也有使主永磁体退磁的磁场，当B/C＞0.18时，使得主永磁体外侧退磁区域面积变化较小，当退磁磁场较小时，电机退磁率反而升高，所以0.18≥B/C，既减小主永磁体的内侧退磁区域面积，同时也减小主永磁体外侧的退磁区域面积。

辅助永磁体靠近转子铁芯外圆，辅助永磁体与转子铁芯外圆之间留有一段距离，该距离设为F，电机定、转子之间的气隙长度设为δ，F/δ的比值应满足以下关系：1.5≥F/δ≥1，辅助永磁体也向气隙提供磁通，当F/δ＜1时，辅助永磁体与转子外圆距离较近，不利于转子铁芯模具冲制，转子加工工艺复杂，故F/δ≥1，当F/δ＞1.5时，辅助永磁体的漏磁增加，永磁体利用率降低，故1.5≥F/δ。

辅助永磁体的厚度小于主永磁体的厚度，辅助永磁体的厚度设为D，主永磁体的厚度设为O，D/O的比值应满足以下关系：0.4≥D/O≥0.05。仿真研究发现，若主永磁体是故当D/O＞0.4mm时，辅助永磁体厚度加大，辅助永磁体产生了退磁磁场，且作用在主永磁体上，主永磁体承受的合成退磁磁场增大，主永磁体的退磁率提高，电机抗退磁能力下降，当D/O＜0.05，对退磁的改善不明显，故当0.4≥D/O≥0.05时，辅助永磁体起主要作用的是改变退磁磁场的磁路走向，引导退磁磁场方向，且本身厚度不大，兼顾辅助永磁体相对主永磁体倾斜设置，对主永磁体的退磁作用小，且使主永磁体退磁区域集中在外侧边角位置处，此种设计下，不仅使得主永磁体内侧的退磁区域面积减小，在退磁磁场较小时，内侧不退磁，同时使得主永磁体的外侧的退磁区域面积减小，进而提高电机的抗退磁能力。

辅助永磁体的矫顽力高于主永磁体，辅助永磁体的剩磁高于主永磁体，如主永磁体的材料是铁氧体，辅助永磁体的材料为钕铁硼。铁氧体的价格低，钕铁硼的价格高，使用两种磁材，且主永磁体为铁氧体，可以减小降低电机整体的成本，同时外侧辅助永磁体为钕铁硼，辅助永磁体向气隙提供磁通，提高电机的磁链，降低电机的运行电流，降低电机铜耗。

主永磁体和辅助永磁体也可以为同一种材料，如主、辅永磁体都是铁氧体，或者主、辅永磁体都是钕铁硼。

辅助永磁体安置在辅助永磁体槽中，辅助永磁体槽外侧与转子铁芯外圆之间留有一段距离，形成隔磁桥1，隔磁桥1各处厚度均匀，减小辅助永磁体漏磁，提高永磁体利用率，提高电机磁链，辅助永磁体槽内侧与主永磁体槽之间留有一段距离，形成隔磁桥2，隔磁桥2各处厚度均匀，减小辅助永磁体漏磁，提高永磁体利用率，提高电机磁链，同时辅助永磁体设计为规则形状，减小工艺难度，降低工艺成本，提高电机性价比。

辅助永磁体为圆弧状，辅助永磁体朝向磁极中心线弯曲，同一磁极上的两个辅助永磁体之间留有一段距离，该段距离所占角度设为K，两个相邻的主永磁体的中心线夹角设为J，K与J应满足以下关系：0.3≥K/J≥0.1，由于平板永磁体加工成本高，改为弧形永磁体，可以降低永磁体的加工成本，降低电机成本，提高电机性价比。

辅助永磁体为圆弧状，辅助永磁体朝向主永磁体中心线弯曲，同一磁极上的两个辅助永磁体之间留有一段距离，该段距离所占角度设为M，两个相邻的主永磁体的中心线夹角设为J，M与J应满足以下关系：0.3≥M/J≥0.1，由于平板永磁体加工成本高，改为弧形永磁体，可以降低永磁体的加工成本，降低电机成本，提高电机性价比。

辅助永磁体槽为圆弧状，辅助永磁体槽朝向主永磁体中心线弯曲，辅助永磁体槽与转子铁芯外圆之间留有一段隔磁桥，该段隔磁桥各处厚度均匀，辅助永磁体安置在辅助永磁体槽中，辅助永磁体侧边与弧面夹角接近90度，两侧边平行，减小磁钢尖角，提高磁钢刚度，防止电机在运行过程中磁钢边角断裂，降低电机性能，提高电机的可靠性。

辅助永磁体槽内侧与主永磁体槽连通，辅助永磁体内侧与主永磁体槽之间无隔磁桥，辅助永磁体在内侧漏磁降低，进而提高电机的磁链，同时进一步引导退磁磁场向转子外侧走，使得永磁体内侧的退磁区域面积进一步减小，从而提高主永磁体的抗退磁能力，进而提高电机的退磁能力。

主永磁体为切向永磁体，在相邻主永磁体之间形成的转子磁极上设置有辅助永磁体，辅助永磁体一侧靠近主永磁体，一侧靠近转子磁极中心线，辅助永磁体朝转子外侧的磁极方向与转子磁极的方向相同。永磁体靠近转子铁芯轴孔的一侧为永磁体内侧，永磁体靠近转子铁芯外圆的一侧为永磁体外侧。通过在主永磁体外侧设置辅助永磁体，且辅助永磁体与转子磁极的磁极方向相同，可以改变退磁磁场的磁路走向，辅助永磁体引导退磁磁场向转子外侧走，降低主永磁体承受的退磁磁场大小，从而提高切向主永磁体的工作点，减小切向永磁体外侧和内侧的退磁区域面积，提高电机的抗退磁能力，辅助永磁体不承受退磁磁场，辅助永磁体不易退磁。

辅助永磁体位于主永磁体外侧，辅助永磁体位于转子外侧，辅助永磁体内侧与主永磁体外侧的距离设为D1，主永磁体的长度设为C，D1与C应满足以下关系：D1/C≤0.4，增设辅助永磁体可以引导退磁磁场向转子外侧走，辅助永磁体越趋向转子外侧，退磁磁场向转子内侧传递的就越少，主永磁体承受的退磁磁场越小，既减小主永磁体的内侧退磁区域面积，同时也减小主永磁体外侧的退磁区域面积，当D1/C＞0.4时，虽然主永磁体内侧的退磁区域面积减小，但是主永磁体外侧的退磁区域面积增大，电机抗退磁能力没有提升。

辅助永磁体沿转子周向延伸，沿转子周向有一段长度，该段长度所占的角度设为C，转子磁极占的角度为B，C与B应满足以下关系0.3≥C/B≥0.1。

辅助永磁体沿转子周向延伸的长度越长，辅助永磁体引导退磁磁场向转子外侧传导的就越多，故C/B≥0.1，但是辅助永磁体过长，会使得辅助永磁体之间的导磁通道变短，导磁通道较易饱和，主永磁体向气隙传递的磁通减少，降低主永磁体的利用率，故0.3≥C/B。

辅助永磁体与主永磁体之间留有一段距离，即辅助永磁体与主永磁体之间有一段转子铁芯连接的中间桥，中间桥的宽度设为F，电机定、转子之间的气隙长度设为δ，F1/δ的比值应满足以下关系：2≥F1/δ≥1，为防止主永磁体高速运转时飞出，在主永磁体外侧设置护壁，在辅助永磁体与主永磁体之间设置中间桥，可以减小磁钢在高速旋转时作用在护壁上的离心力，提高转子结构强度，提高电机可靠性，故F1/δ≥1，但是当此中间桥的宽度过宽，会使得退磁磁场从此中间桥作用到主永磁体上，从而使得主永磁体的退磁区域面积增大，主永磁体的抗退磁能力变差，电机的抗退磁能力下降，故2≥F1/δ。

辅助永磁体在转子径向方向上有一定的厚度，辅助永磁体的厚度小于主永磁体的厚度，辅助永磁体的厚度设为H，主永磁体的厚度设为O，H1/O的比值应满足以下关系：0.4≥H1/O≥0.05。辅助永磁体的厚度越厚，辅助永磁体的磁性越强，引导退磁磁场走向的能力就越强，故H1/O≥0.05，但是辅助永磁体达到一定厚度后，引导退磁磁场的能力基本不增加，增加辅助永磁体的厚度，会使得永磁体用量增大，提高永磁体的成本，提高电机成本，降低电机性价比。

辅助永磁体靠近磁极中心线的一侧开设空气槽，空气槽与转子铁芯外圆之间形成一段隔磁桥，隔磁桥的厚度设为G，电机定、转子之间的气隙长度设为δ，G/δ的比值应满足以下关系：1.8≥G/δ≥0.8。在辅助永磁体靠近磁极中心线的一侧开设空气槽，空气槽与转子铁芯外圆之间形成一段隔磁桥，可以延长辅助永磁体端部的隔磁部，减小辅助永磁体的端部漏磁，提高辅助永磁体引导的退磁磁场向转子外侧传导的磁通，改变磁路，提高主永磁体的工作点，降低主永磁体内外侧的退磁区域面积，提高电机的抗退磁能力。

辅助永磁体槽与主永磁体槽连通，辅助永磁体与主永磁体槽之间留有的中间桥会允许一小部分退磁磁场从此通过作用在主永磁体上，连通两个永磁体槽，降低主永磁体承受的退磁磁场，最优位置在辅助永磁体靠近主永磁体的一侧，可以最大程度的发挥辅助永磁体在退磁磁路中的作用。

转子磁极上的辅助永磁体的周向长度不等，主永磁体左右两侧的辅助永磁体周向长度不等，较短的辅助永磁体的长度是较长的辅助永磁体的长度的一半以上。设置不等长度的永磁体，一方面使得电机的退磁能力得以提升，另一方面可以减少辅助永磁体的用量，降低永磁体成本，提高电机的性价比。

转子磁极上的辅助永磁体的周向长度不等，主永磁体左右两侧的辅助永磁体周向长度相等，主永磁体左右两侧的辅助永磁体关于主永磁体中心线对称，较短的辅助永磁体的长度是较长的辅助永磁体的长度的一半以上。主永磁体左右两侧的辅助永磁体周向长度相等，一方面使得电机的退磁能力得以提升，一方面可以减少辅助永磁体的用量，降低永磁体成本，同时使得电机磁极更对称，降低电机的转矩脉动，提高电机的运行稳定性，进一步提高电机的性价比。

辅助永磁体的矫顽力高于主永磁体，辅助永磁体的剩磁高于主永磁体，如主永磁体的材料是铁氧体，辅助永磁体的材料为钕铁硼，由于钕铁硼的磁力较铁氧体的强，主永磁体使用磁性能低的铁氧体材料，起引导退磁磁场作用的永磁体即辅助永磁体使用磁性能高的钕铁硼，不同时使用钕铁硼材料，既提高永磁体的利用率，又降低电机成本。

如图10所示，在主永磁体和辅助永磁体的外侧形成护壁结构T，图11中Y处为连通处，图12、图13中的M为其中一个辅助永磁体的长度，N为与该辅助永磁体相邻且位于同一个磁极上的辅助永磁体的长度。M的长度为N的一半以上。图8中的50为定子。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (28)

1.一种转子结构，其特征在于，包括：

转子本体(10)，所述转子本体(10)上开设有多个主永磁体槽，各所述主永磁体槽的沿所述转子本体(10)的径向方向延伸的两个侧边处均设置有辅助永磁体槽，各所述主永磁体槽内设置有主永磁体(20)，各所述辅助永磁体槽内设置有辅助永磁体(30)；

其中，位于同一个所述主永磁体槽两侧的所述辅助永磁体槽之间的距离，沿所述转子本体(10)的径向方向向外逐渐增加地设置，或者，位于同一个所述主永磁体槽两侧的所述辅助永磁体槽之间的距离，沿所述转子本体(10)的径向方向向外逐渐增加地设置。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述主永磁体槽的第一端靠近所述转子本体(10)的轴孔(11)设置，所述主永磁体槽的第二端沿所述转子本体(10)的径向方向远离所述轴孔(11)设置，所述辅助永磁体槽的第一端靠近所述轴孔(11)设置，所述辅助永磁体槽的第二端远离所述轴孔(11)设置，所述主永磁体槽的第二端的端面所在的平面与所述辅助永磁体槽相交。

3.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，同一磁极上的所述辅助永磁体(30)的靠近所述转子本体(10)的外边缘的端部之间的连线对应的圆心角为I，相邻的两个所述主永磁体(20)的几何中心线之间形成的圆心角为J，其中，I/J≥0.08。

4.根据权利要求3所述的转子结构，其特征在于，I/J≤0.3。

5.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)与所述主永磁体(20)相对的一侧具有相同的极性。

6.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)为长条形状，所述辅助永磁体(30)的长边方向的几何中心线与所述主永磁体槽的几何中心线之间形成的夹角为A，其中，70°≥A≥20°。

7.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的靠近轴孔(11)一侧的端部与所述主永磁体(20)的靠近所述转子本体(10)的外边缘处的最大距离为B，所述主永磁体(20)的沿所述转子本体(10)的径向方向的长度为C，其中，0.18≥B/C。

8.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的靠近所述转子本体(10)的外边缘一侧的端部与所述转子本体(10)的外边缘的最小距离为F，其中，1.5≥F/δ≥1，δ为定子与转子本体(10)之间的气隙长度。

9.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的厚度为D，所述转子本体(10)的厚度为O，其中，0.4≥D/O≥0.05。

10.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的矫顽力高于所述主永磁体(30)的矫顽力。

11.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体槽的远离轴孔(11)一侧的端部与所述转子本体(10)的外边缘之间具有距离地设置以形成第一隔磁桥(12)，所述第一隔磁桥(12)的沿所述转子本体(10)的径向方向的厚度均匀地设置。

12.根据权利要求1或11所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体槽的靠近轴孔(11)一侧的端部与所述主永磁体槽之间具有距离地设置以形成第二隔磁桥(13)，所述第二隔磁桥(13)的沿所述转子本体(10)的径向方向的厚度均匀地设置。

13.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)为弧形结构，所述辅助永磁体(30)朝向转子铁芯的磁极中心线弯曲地设置，或者，所述辅助永磁体(30)背离转子铁芯的磁极中心线弯曲地设置。

14.根据权利要求13所述的转子结构，其特征在于，同一磁极上的所述辅助永磁体(30)的靠近所述转子本体(10)的外边缘的端部之间的最短距离的连线对应的圆心角为K，其中，0.3≥K/J≥0.1。

15.根据权利要求13所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的弧度为L1，其中，85°≤L1≤90°。

16.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体槽的靠近轴孔(11)的一端与所述主永磁体槽相连通，所述辅助永磁体槽的靠近所述转子本体(10)的外边缘的一端与所述主永磁体槽具有距离地设置。

17.根据权利要求13所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的靠近轴孔(11)一侧的端部与所述主永磁体(20)的靠近所述转子本体(10)的外边缘处的最大距离为D1，所述主永磁体(20)的沿所述转子本体(10)的径向方向的长度为C，其中，D1/C≤0.4。

18.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的长边沿所述转子本体(10)的周向延伸设置，所述辅助永磁体(30)的两端与轴孔(11)的连线形成的圆心角为C1，所述转子本体(10)的磁极的角度为B1，其中，0.3≥C1/B1≥0.1。

19.根据权利要求18所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体槽的朝向所述主永磁体槽的一端与所述主永磁体槽具有距离地设置以形成第三隔磁桥(14)，所述第三隔磁桥(14)的宽度为F1，其中，2≥F1/δ≥1。

20.根据权利要求18所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的沿所述转子本体(10)的径向方向的厚度为H1，其中，0.4≥H1/O≥0.05。

21.根据权利要求18所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的朝向磁极中心线的一端与所述辅助永磁体槽的之间形成空气槽(40)，所述空气槽(40)与所述转子本体(10)的外边缘之间形成第四隔磁桥(15)，所述第四隔磁桥(15)的厚度为G，其中，1.8≥G/δ≥0.8。

22.根据权利要求18所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体槽与所述主永磁体槽相连通。

23.根据权利要求18所述的转子结构，其特征在于，位于所述主永磁体(20)的两侧的所述辅助永磁体(30)的长度不同。

24.根据权利要求1或23所述的转子结构，其特征在于，位于同一个磁极中心线两侧的所述辅助永磁体(30)关于所述磁极中心线对称地设置。

25.根据权利要求18所述的转子结构，其特征在于，位于同一个磁极中心线两侧的所述辅助永磁体(30)的长度不同。

26.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述辅助永磁体(30)的朝向所述转子本体(10)的外边缘磁极方向与所述转子本体(10)的磁极方向相同。

27.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述主永磁体(20)磁化方向沿所述转子本体(10)的周向方向，所述辅助永磁体(30)的沿所述转子本体(10)的径向方向。

28.一种电机，包括转子结构，其特征在于，所述转子结构为权利要求1至27中任一项所述的转子结构。