CN110445337A - 一种外转子电机及永磁体充磁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种外转子电机。它包括由定子冲片堆叠成的定子、永磁体和转子磁轭，所述永磁体为不等厚永磁体，转子磁轭内侧面均匀环形设置若干所述不等厚永磁体，所述定子冲片置于不等厚永磁体内侧，不等厚永磁体以不等径充磁方式充磁，不等厚永磁体提供磁通，且提供磁路。本发明设计合理，不等厚永磁体采用不等径充磁，以使磁通在磁极中心聚集，相邻不等厚永磁体之间形成闭合磁路，减少经过转子磁轭闭合的磁通量，从而在同等尺寸下，能够输出更高的功率，提高了电机的功率密度，也降低对转子磁轭的材料的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体地是涉及一种外转子电机及永磁体充磁方法。
背景技术
外转子电机设计紧凑，节省空间，其转子磁轭通常使用普通钢材制成，易于加工制造，且相对成本较低，适合广泛应用。但是，其结构特征决定其有两点不足之处限制了外转子电机的应用：一是，永磁体采用分块式，安装于转子磁轭内侧，其气隙磁场谐波较大，负载转矩脉动、噪声性能均较差；其二，普通钢材的饱和磁通密度较低，限制了外转子电机的使用和功率密度的提升。
发明内容
本发明的目的一是提供一种降低电机的振动和噪声的外转子电机。
本发明的目的一是这样实现的。
一种外转子电机，包括由定子冲片堆叠成的定子、永磁体和转子磁轭，所述永磁体为不等厚永磁体，转子磁轭内侧面均匀环形设置若干所述不等厚永磁体，所述定子冲片置于不等厚永磁体内侧，不等厚永磁体以不等径充磁方式充磁，不等厚永磁体提供磁通，且提供磁路。
上述技术方案还可作下述进一步完善。
更具体的方案，所述定子冲片外周环形设置有若干定子齿，定子齿的外侧面由多段弧面构成。
更具体的方案，所述定子冲片外侧面上设有至少两个凹槽，两个凹槽将定子齿的外侧面分隔成多段弧面。
更具体的方案，每一所述定子齿的外侧面上设有两个所述凹槽，两个凹槽以所在定子齿的中心轴左右对称设置，且凹槽与定子齿的中心轴之间的电角度在30°～75°内。
本发明设计合理，不等厚永磁体采用不等径充磁，以使磁通在磁极中心聚集，相邻不等厚永磁体之间形成闭合磁路，减少经过转子磁轭闭合的磁通量，从而在同等尺寸下，能够输出更高的功率，提高了电机的功率密度，也降低对转子磁轭的材料的要求；多段弧面和凹槽设计，削弱平顶波两侧的尖峰，进一步提高气隙磁密波形的正弦度，将反电动势谐波含量控制在1%以下，并有效降低了齿槽转矩和转矩脉动，以达到改善了电机的噪声和振动特性。
本发明的目的二是提供一种以使磁通在磁极中心聚集的永磁体充磁方法。
本发明的目的二是这样实现的。
一种外转子电机的永磁体充磁方法，包括上述外转子电机，所述不等径充磁方式是通过充磁设备为不等厚永磁体充磁，不等厚永磁体内磁力线分布为一组不等径同心圆，圆心落于以Rmin为半径的圆上，Rmin作为充磁工装的设计参数，可由式Rmin=R+(3~6)×d1确定，其中R为不等厚永磁体装配后的内切圆半径，d1为不等厚永磁体的最大厚度。
本发明设计合理，不等厚永磁体经不等径充磁后，不等厚永磁体既是磁能，同时也是磁路，不等厚永磁体的部分磁通量不经过转子磁轭，而是经过不等厚永磁体自身形成闭合磁路，有效降低了转子磁轭的磁通密度，大大降低了高功率输出电机对转子磁轭材料的要求，提高了电机的输出功率。
附图说明
图1为实施一的分解结构示意图。
图2为实施一的安装示意图。
图3为图2中A处放大图。
图4为实施一的磁路示意图。
图5为图4中B处放大图。
图6为另一不等厚永磁体示意图。
图7为永磁体传统充磁和不等径充磁的电势波形图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一，参见图1至图7所示，一种外转子电机，包括由定子冲片1堆叠成的定子、永磁体和转子磁轭3，所述永磁体为不等厚永磁体2，转子磁轭3内侧面均匀环形设置若干所述不等厚永磁体2，不等厚永磁体以不等径充磁方式充磁，不等厚永磁体提供磁通，且提供磁路，相邻的所述不等厚永磁体2之间形成闭合磁路，且相邻的所述不等厚永磁体2之间经转子磁轭3形成闭合磁路。
其中，不等厚永磁体2指永磁体中间厚度大于边缘厚度的永磁体，如参见图6所示另一种不等厚永磁体2，其中间厚度d1大于边缘厚度d2。
所述定子冲片1置于不等厚永磁体2内侧，定子冲片1外周环形设置有若干定子齿10，定子齿10的外侧面由多段弧面11构成，每一所述定子齿10的外侧面上设有两个所述凹槽12，两个凹槽12以所在定子齿10的中心轴左右对称设置，且凹槽12与定子齿10的中心轴之间的电角度在30°～75°内，本实施例中，定子齿10两个凹槽12将其外侧面分隔成三段弧面11。凹槽12为圆弧形或矩形或者其他形状。定子齿10的多段弧面11和凹槽12设计，削弱平顶波两侧的尖峰，进一步提高气隙磁密波形的正弦度，将反电动势谐波含量控制在1%以下，有效降低了齿槽转矩和转矩脉动，从而改善了电机的噪声和振动特性。
本实施例中，凹槽12优选为圆弧形，不等厚永磁体2采用不等径充磁，不等厚永磁体2既是磁能，同时也是磁路，即不等厚永磁体2的部分磁通量不经过转子磁轭3，而是与相邻不等厚永磁体2之间形成闭合磁路，降低了转子磁轭3的磁通密度，转子磁轭3材料的要求降低，而且，在同等尺寸下，能够输出更高的功率，提高了电机的功率密度，此设计可提高磁极中心磁通密度15%，同时降低转子磁轭的磁通密度25%，并获得正弦化的气隙磁密波形，反电动势THD≤1%，有效降低电机的振动和噪声。
一种外转子电机的永磁体充磁方法，包括上述外转子电机，所述不等径充磁方式是通过充磁设备为不等厚永磁体2充磁，不等厚永磁体2内磁力线分布为一组不等径同心圆，圆心落于以Rmin为半径的圆上，Rmin作为充磁工装的设计参数，可由式Rmin=R+(3~6)×d1确定，其中R为不等厚永磁体2装配后的内切圆半径，d1为不等厚永磁体的最大厚度。
先将转子磁轭3与不等厚永磁体2组装好，再通过上述方式预制出尺寸相适应的充磁设备工装，将充磁设备工装置于不等厚永磁体2装配后的内切圆内，充磁设备对不等厚永磁体2充磁，待充磁完成后取出充磁设备工装，再安装定子。
Claims (5)
1.一种外转子电机，包括由定子冲片堆叠成的定子、永磁体和转子磁轭，其特征在于：所述永磁体为不等厚永磁体，转子磁轭内侧面均匀环形设置若干所述不等厚永磁体，所述定子冲片置于不等厚永磁体内侧，不等厚永磁体以不等径充磁方式充磁，不等厚永磁体提供磁通，且提供磁路。
2.根据权利要求1所述外转子电机，其特征在于：所述定子冲片外周环形设置有若干定子齿，定子齿的外侧面由多段弧面构成。
3.根据权利要求2所述外转子电机，其特征在于：所述定子冲片外侧面上设有至少两个凹槽，两个凹槽将定子齿的外侧面分隔成多段弧面。
4.根据权利要求3所述外转子电机，其特征在于：每一所述定子齿的外侧面上设有两个所述凹槽，两个凹槽以所在定子齿的中心轴左右对称设置，且凹槽与定子齿的中心轴之间的电角度在30°～75°内。
5.一种外转子电机的永磁体充磁方法，包括权利要求1所述外转子电机，其特征在于：所述不等径充磁方式是通过充磁设备为不等厚永磁体充磁，不等厚永磁体内磁力线分布为一组不等径同心圆，圆心落于以Rmin为半径的圆上，Rmin作为充磁工装的设计参数，可由式Rmin=R+(3~6)×d1确定，其中R为不等厚永磁体装配后的内切圆半径，d1为不等厚永磁体的最大厚度。
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