CN110867988A - 永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电器设备领域，公开了一种永磁电机，其中，永磁电机包括：定子铁芯，定子铁芯包括定子轭部和多个定子齿部，多个定子齿部沿环状的定子轭部的周向间隔设置；转子，转子包括永磁体保持架和安装于永磁体保持架的多个永磁体，永磁体保持架包括沿转子的轴向方向延伸的回转体形状的主体，多个永磁体沿主体的周向间隔设置，每个永磁体具有朝向定子齿部的侧面，至少一个永磁体的侧面具有与定子齿部的轴向端部间隔地对应的部分，部分为朝向永磁体的端部渐变的锥面或朝向永磁体的端部偏离轴向方向弯曲的曲面。本发明可以通过锥面或曲面向定子齿部提供具有沿永磁电机的轴向方向的分量的磁通，从而增加进入定子齿部的磁通总量。

Description

永磁电机
技术领域
本发明涉及电器设备，具体地，涉及永磁电机。
背景技术
传统的径向永磁电机中，转子的永磁体的磁通基本上都沿着电机的径向方向进入定子齿部。为了提高进入定子铁芯的磁通继而增加绕组磁链，通常需要设计非常复杂的转子结构实现永磁体聚磁，或者需要增大转子与定子的径向相对的表面。为增大转子与定子的径向相对的表面，可以通过以下方式来实现：1、增加电机的轴向长度，2、在内转子电机中，增加转子外径；3、在外转子电机中，增加定子外径。无论如何，都会使得电机的尺寸增加、结构复杂。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的存在无法有效提高永磁体进入定子铁芯的磁通的问题，提供一种永磁电机，该永磁电机能够提高永磁体进入定子铁芯的磁通。
为了实现上述目的，本发明提供一种永磁电机，其中，所述永磁电机包括：定子铁芯，所述定子铁芯包括定子轭部和多个定子齿部，多个所述定子齿部沿环状的所述定子轭部的周向间隔设置；转子，所述转子包括永磁体保持架和安装于所述永磁体保持架的多个永磁体，所述永磁体保持架包括沿所述转子的轴向方向延伸的回转体形状的主体，多个所述永磁体沿所述主体的周向间隔设置，每个所述永磁体具有朝向所述定子齿部的侧面，至少一个所述永磁体的所述侧面具有与所述定子齿部的轴向端部间隔地对应的部分，所述部分为朝向所述永磁体的端部渐变的锥面或朝向所述永磁体的端部偏离所述轴向方向弯曲的曲面。
优选地，所述定子齿部的轴向端部在靠近所述永磁体的侧设置有与所述锥面的对应的锥面部分或与所述曲面对应弯曲的曲面部分。
优选地，所述定子轭部包括沿所述定子轭部的中心线方向叠压的多个定子轭部冲片，所述定子齿部包括叠压的多个定子齿部冲片，多个所述定子齿部冲片的叠压方向设置为使得所述定子齿部冲片的厚度方向垂直于所述轴向方向，所述定子齿部冲片具有形成所述锥面部分的斜边或形成所述曲面部分的弧边。
优选地，所述定子齿部冲片具有用于与所述定子轭部配合的缺口，所述缺口设置在所述定子齿部冲片的与所述永磁体相背离的表面上。
优选地，所述永磁电机为内转子电机，所述主体为柱状件，其中：所述主体的外周面具有朝向其端部渐变的第一锥面部，所述永磁体具有所述锥面，所述锥面对应地围绕所述第一锥面部；或者，所述主体的外周面具有第一圆柱面，所述永磁体具有所述曲面和与所述第一圆柱面对应的第一弧面，所述第一弧面与所述曲面分别设置在所述永磁体的相反表面上。
优选地，所述永磁电机为外转子电机，所述主体为环状件，其中：所述主体的内周面具有朝向其端部渐变的第二锥面部，所述永磁体具有所述锥面，所述锥面对应地围绕所述第二锥面部；或者，所述主体的内周面具有第二圆柱面，所述永磁体具有所述曲面和与所述第二圆柱面对应的第二弧面，所述第二弧面与所述曲面分别设置在所述永磁体的相反表面上。
优选地，所述定子齿部包括位于其轴向两侧的第一轴向端部和第二轴向端部，所述永磁体包括与至少一个所述定子齿部的第一轴向端部对应的第一永磁体和与至少一个所述定子齿部的第二轴向端部对应的第二永磁体，所述第一永磁体和第二永磁体分别安装于所述主体。
优选地，沿轴向方向对应的所述第一永磁体和第二永磁体的极性相同。
优选地，所述永磁体包括围绕同一圆周设置的多个所述第一永磁体和/或围绕同一圆周设置的多个第二永磁体。
优选地，所述定子齿部的与所述永磁体径向相对的表面包括从其轴向方向的一端到另一端连续的弧形面，所述永磁体的所述曲面与所述弧形面形状对应。
优选地，每个所述永磁体均具有所述锥面或曲面。
通过上述技术方案，通过使永磁体具有锥面或曲面，可以通过锥面或曲面向定子齿部提供具有沿永磁电机的轴向方向的分量的磁通，因而在无需对永磁电机的尺寸、结构做更为复杂的调整的情况下即可增加永磁体的进入定子齿部的磁通总量。
附图说明
图1是根据本发明的一种实施方式的永磁电机的立体图；
图2是图1的主体部分的分解立体图；
图3是图1的永磁电机的俯视图；
图4是图1的永磁电机的主视图；
图5是沿图3中A-A线截取的剖视图；
图6是沿图4中B-B线截取的剖视图；
图7是图2中定子轭部冲片的示意图；
图8是图2中定子齿部冲片的示意图；
图9是图2中永磁体保持架的主视图；
图10是本发明的另一种实施方式的永磁电机的立体图；
图11是图10中主体部分的分解立体图；
图12是图10的永磁电机的俯视图；
图13是图10的永磁电机的主视图；
图14是沿图12中C-C线截取的剖视图；
图15是沿图13中D-D线截取的剖视图；
图16是图11中永磁体保持架的俯视图；
图17是沿图16中E-E线截取的剖视图；
图18是图11中定子轭部冲片的示意图；
图19是图11中定子齿部冲片的示意图；
图20是本发明的另一种实施方式的永磁电机的主体部分的分解立体图；
图21图20的永磁电机的俯视图；
图22是图20的永磁电机的主视图；
图23是沿图21中F-F线截取的剖视图；
图24是沿图22中G-G线截取的剖视图。
附图标记说明
100-转子，110-永磁体保持架，111-主体，111a-第一锥面部，111b-第一圆柱面，111c-第二锥面部，120-永磁体，120a-锥面，120b-曲面，121-第一永磁体，122-第二永磁体，200-定子铁芯，210-定子轭部，211-定子轭部冲片，220-定子齿部，221-定子齿部冲片，221a-斜边，221b-弧边，222-缺口。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。另外，本发明中，“多个”表示两个以上(包括两个)。
本发明提供一种永磁电机，其中，所述永磁电机包括：定子铁芯200，所述定子铁芯200包括定子轭部210和多个定子齿部220，多个所述定子齿部220沿环状的所述定子轭部210的周向间隔设置；转子100，所述转子100包括永磁体保持架110和安装于所述永磁体保持架110的多个永磁体120，所述永磁体保持架110包括沿所述转子100的轴向方向延伸的回转体形状的主体111，多个所述永磁体120沿所述主体111的周向间隔设置，每个所述永磁体120具有朝向所述定子齿部220的侧面，至少一个所述永磁体120的所述侧面具有与所述定子齿部220的轴向端部间隔地(即具有气隙)对应的部分，所述部分为朝向所述永磁体120的端部渐变的锥面120a或朝向所述永磁体120的端部偏离所述轴向方向弯曲的曲面120b。
通过使永磁体120具有锥面120a或曲面120b，可以通过锥面120a或曲面120b向定子齿部220提供具有沿永磁电机的轴向方向的分量的磁通，因而在无需对永磁电机的尺寸、结构做更为复杂的调整的情况下即可增加永磁体的进入定子齿部的磁通总量。
具体的，由于永磁体120具有锥面120a或曲面120b，永磁体120的侧面在锥面120a或曲面120b上任意位置的法向(即垂直于该位置所在平面的方向)具有沿轴向方向的分量，也即永磁体120的磁通可以具有沿轴向方向的分量，因而能够增加沿轴向方向进入定子齿部220的磁通。为尽可能多地增加磁通总量，优选地，每个所述永磁体120均具有所述锥面120a或曲面120b。
其中，定子齿部220的轴向端部可以为各种适当结构，例如可以具有垂直于轴向方向的端面，以接收永磁体120的轴向方向磁通分量。优选地，为增加从定子齿部220的轴向端部进入的磁通，所述定子齿部220的轴向端部在靠近所述永磁体120的侧设置有与所述锥面120a的对应的锥面部分或与所述曲面120b对应弯曲的曲面部分。换言之，可以使定子齿部220的轴向端部在与锥面120a或曲面120b相对的部分设置为与锥面120a或曲面120b的形状匹配，从而基本上接收来自锥面120a或曲面120b的全部磁通。
其中，定子铁芯200可以通过各种适当的方式形成定子轭部210和定子齿部220，例如可以通过多个具有对应定子轭部210的第一部分和对应定子齿部220的第二部分的冲片叠压而成。为便于制造和简化组装工序，优选地，如图1、图6、图7、图8、图11、图14、图18、图19、图20、图23所示，所述定子轭部210包括沿所述定子轭部210的中心线方向叠压的多个定子轭部冲片211，所述定子齿部220包括叠压的多个定子齿部冲片221，多个所述定子齿部冲片223的叠压方向设置为使得所述定子齿部冲片221的厚度方向垂直于所述轴向方向。由此，可以通过分别叠压定子轭部冲片211和定子齿部冲片221来分别形成定子轭部210和定子齿部220，定子轭部210和定子齿部220可以随后通过组装来获得定子铁芯200。
另外，定子齿部冲片221的叠压方向设置为使得定子齿部冲片221的厚度方向垂直于所述轴向方向，由此，磁通可以从各个定子齿部冲片221的侧面进入定子齿部220，而不会因为磁通的进入方向与定子齿部冲片221的叠压方向一致而影响磁通进入定子齿部220的效果。
其中，定子齿部冲片223可以分为多组叠压，以形成沿定子轭部210的周向间隔设置的多个定子齿部220。为便于使定子齿部冲片221的厚度方向垂直于所述轴向方向，定子齿部冲片221可以沿定子轭部210的周向叠压。
为对应锥面120a或曲面120b的形状，所述定子齿部冲片221可以具有形成所述锥面部分的斜边221a或形成所述曲面部分的弧边221b。其中，斜边221a或弧边221b叠压后形成锥面部分或曲面部分，以与锥面120a或曲面120b对应。在具有斜边221a的情况下，为与锥面120a或曲面120b尽可能对应并允许制造、装配误差，所述斜边221a与所述轴向方向的夹角与所述锥面120a的母线与所述轴向方向的夹角的差在5°以内。例如，以图1至图10所示的实施方式为例，其中，定子齿部220的轴向两侧分别设置有永磁体120，两个永磁体120对称设置且均具有锥面120a，两个锥面120a的母线之间的夹角可以为θ1，定子齿部冲片221具有两侧的斜边221a，两侧的斜边221a之间的夹角可以为θ2，其中，θ2可以为θ1±10°。
为便于装配定子轭部210和定子齿部220，如图8和图19所示，所述定子齿部冲片221具有用于与所述定子轭部210配合的缺口222。如图7和图18所示，定子轭部冲片211可以为圆环形状，从而通过叠压形成环状的定子轭部210。通过将环状的定子轭部210配合在缺口222处，即可完成定子轭部210和定子齿部220的装配。其中，所述缺口222可以设置在所述定子齿部冲片221的与永磁体120相背离的表面上，以免干涉永磁体120的磁通进入定子齿部220。
本发明的永磁电机可以是外转子电机或内转子电机。具体的：
如图1至图10所示的实施方式以及如图20至图24所示的实施方式中，永磁电机为内转子电机，所述主体111为柱状件，定子轭部210位于定子齿部220的径向外侧，永磁体120位于定子铁芯200所围的环状空间内。
在图1至图10所示的实施方式中，所述主体111的外周面具有朝向其端部渐变的第一锥面部111a(在图1至图10所示的实施方式中，第一锥面部111a为朝向端部外扩的形状，但也可以为朝向端部渐缩的形状)，所述永磁体120具有所述锥面120a，所述锥面120a对应地围绕所述第一锥面部111a。其中，永磁体120的与锥面120a相对的表面也可以设置为锥面形状，使永磁体120形成厚度均匀的块体，以便于制作并贴合第一锥面部111a装配。
在图20至图24所示的实施方式中，所述主体111的外周面具有第一圆柱面111b，所述永磁体120具有所述曲面120b和与所述第一圆柱面111b对应的第一弧面，所述第一弧面与所述曲面120b分别设置在所述永磁体120的相反表面上。在这种情况下，永磁体120可以形成厚度均匀的块体，并能够通过第一弧面贴合第一圆柱面111b装配。
在图11至图19所示的实施方式中，所述永磁电机为外转子电机，所述主体111为环状件(例如中空的圆筒结构)，其中：所述主体111的内周面具有朝向其端部渐变的第二锥面部111c(图11至图19所示的实施方式中，第二锥面部111c为朝向端部外扩的形状，但也可以为朝向端部渐缩的形状)，所述永磁体120具有所述锥面120a，所述锥面120a对应地围绕所述第二锥面部111c。其中，永磁体120的与锥面120a相对的表面也可以设置为锥面形状，使永磁体120形成厚度均匀的块体，以便于制作并贴合第二锥面部111c装配。
可选择的，所述主体111的内周面可以具有第二圆柱面，所述永磁体120具有所述曲面120b和与所述第二圆柱面对应的第二弧面，所述第二弧面与所述曲面120b分别设置在所述永磁体120的相反表面上。在这种情况下，永磁体120可以形成厚度均匀的块体，并能够通过第二弧面贴合第二圆柱面装配。
可以理解的，为通过锥面120a或曲面120b提供具有轴向分量的磁通，定子齿部220的锥面部分或曲面部分只需与锥面120a或曲面120b在轴向方向的投影具有重叠即可，例如，在图5所示的实施方式中，永磁体120可以位于定子齿部220的轴向外侧，定子齿部冲片221可以在对应永磁体120的侧形成V形。可选择的，如图14所示，永磁体120可以位于定子齿部220的轴向内侧，定子齿部冲片221可以在对应永磁体120的侧形成Y形。
另外，可以仅在定子齿部220的轴向一端与锥面120a或曲面120b对应，以从该轴向一端接收磁通。优选地，定子齿部220可以在其轴向两端均与永磁体120的锥面120a或曲面120b对应，以从轴向两端接收磁通。
例如，在图5和图14所示的实施方式中，所述定子齿部220包括位于其轴向两侧的第一轴向端部和第二轴向端部，所述永磁体120包括与至少一个所述定子齿部220的第一轴向端部对应的第一永磁体121和与至少一个所述定子齿部220的第二轴向端部对应的第二永磁体122，所述第一永磁体121和第二永磁体122分别安装于所述主体111。
其中，第一永磁体121和第二永磁体122可以具有锥面120a或曲面120b。例如，第一永磁体121可以具有锥面120a，第二永磁体122可以具有曲面120b，定子齿部冲片221可以在对应的轴向端部具有斜边221a和弧形边221b。
并且，第一永磁体121和第二永磁体122的数量均至少为一个，以允许定子齿部220从轴向两端接收磁通。优选地，第一永磁体121和第二永磁体122可以分别为多个，其中，在转子100转动过程的某一时刻，每个定子齿部220可以仅对应第一永磁体121和第二永磁体122中的一者，也可以在轴向两端分别对应第一永磁体121和第二永磁体122。其中，沿轴向方向对应(即，与同一个所述定子齿部220对应)的所述第一永磁体121和第二永磁体122的极性相同。
另外，优选地，所述永磁体120包括围绕同一圆周设置的多个所述第一永磁体121和/或围绕同一圆周设置的多个第二永磁体122。也就是说，在具有多个第一永磁体121和/或多个第二永磁体122的情况下，多个第一永磁体121围绕同一圆周设置，和/或，多个第二永磁体122围绕同一圆周设置，从而多个第一永磁体121和/或多个第二永磁体122尽可能围绕主体111的整个周向，以增加提供的磁通总量。优选地，多个第一永磁体121和/或多个第二永磁体122绕各自的圆周均布。其中，周向相邻的第一永磁体121的极性相反，周向相邻的第二永磁体122的极性相反。
为便于从轴向两端接收磁通，可选择的，如图23所示，所述定子齿部220的与所述永磁体120径向相对的表面包括从其轴向方向的一端到另一端连续的弧形面，所述永磁体120的所述曲面120b与所述弧形面形状对应。在这种实施方式中，如图20所示(图20所示实施方式中，定子齿部220的弧形面为外凸形状，曲面120b为内凹形状(即朝向永磁体120的端部向外偏离轴向方向)，但也可以使定子齿部220的弧形面为内凹形状且曲面120b为外凸形状(即朝向永磁体120的端部向内偏离轴向方向))，定子齿部220便于制作，且能够通过弧形面接收永磁体120的磁通(包括径向分量的磁通和轴向分量的磁通)；一个永磁体120即可对定子齿部220的轴向两端提供具有轴向分量的磁通。在图20所示的实施方式中，永磁电机包括多个永磁体120，多个永磁体120可以沿主体111的周向设置并与定子齿部220一一对应。
本发明中，永磁体120可以通过适当方式安装于永磁体保持架110，例如通过注塑等方式固定。
本发明的永磁电机可以通过增加轴向分量的磁通，提高进入定子齿部220的总磁通量，结构无需做复杂调整，也无需增加永磁电机的尺寸，兼顾了成本与效率。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。本发明包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种永磁电机，其特征在于，所述永磁电机包括：
定子铁芯(200)，所述定子铁芯(200)包括定子轭部(210)和多个定子齿部(220)，多个所述定子齿部(220)沿环状的所述定子轭部(210)的周向间隔设置；
转子(100)，所述转子(100)包括永磁体保持架(110)和安装于所述永磁体保持架(110)的多个永磁体(120)，所述永磁体保持架(110)包括沿所述转子(100)的轴向方向延伸的回转体形状的主体(111)，多个所述永磁体(120)沿所述主体(111)的周向间隔设置，每个所述永磁体(120)具有朝向所述定子齿部(220)的侧面，至少一个所述永磁体(120)的所述侧面具有与所述定子齿部(220)的轴向端部间隔地对应的部分，所述部分为朝向所述永磁体(120)的端部渐变的锥面(120a)或朝向所述永磁体(120)的端部偏离所述轴向方向弯曲的曲面(120b)。
2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述定子齿部(220)的轴向端部在靠近所述永磁体(120)的侧设置有与所述锥面(120a)的对应的锥面部分或与所述曲面(120b)对应弯曲的曲面部分。
3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述定子轭部(210)包括沿所述定子轭部(210)的中心线方向叠压的多个定子轭部冲片(211)，所述定子齿部(220)包括叠压的多个定子齿部冲片(221)，多个所述定子齿部冲片(223)的叠压方向设置为使得所述定子齿部冲片(221)的厚度方向垂直于所述轴向方向，所述定子齿部冲片(221)具有形成所述锥面部分的斜边(221a)或形成所述曲面部分的弧边(221b)。
4.根据权利要求3所述的永磁电机，其特征在于，所述定子齿部冲片(221)具有用于与所述定子轭部(210)配合的缺口(222)，所述缺口(222)设置在所述定子齿部冲片(221)的与所述永磁体(120)相背离的表面上。
5.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机为内转子电机，所述主体(111)为柱状件，其中：
所述主体(111)的外周面具有朝向其端部渐变的第一锥面部(111a)，所述永磁体(120)具有所述锥面(120a)，所述锥面(120a)对应地围绕所述第一锥面部(111a)；或者，
所述主体(111)的外周面具有第一圆柱面(111b)，所述永磁体(120)具有所述曲面(120b)和与所述第一圆柱面(111b)对应的第一弧面，所述第一弧面与所述曲面(120b)分别设置在所述永磁体(120)的相反表面上。
6.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机为外转子电机，所述主体(111)为环状件，其中：
所述主体(111)的内周面具有朝向其端部渐变的第二锥面部(111c)，所述永磁体(120)具有所述锥面(120a)，所述锥面(120a)对应地围绕所述第二锥面部(111c)；或者，
所述主体(111)的内周面具有第二圆柱面，所述永磁体(120)具有所述曲面(120b)和与所述第二圆柱面对应的第二弧面，所述第二弧面与所述曲面(120b)分别设置在所述永磁体(120)的相反表面上。
7.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述定子齿部(220)包括位于其轴向两侧的第一轴向端部和第二轴向端部，所述永磁体(120)包括与至少一个所述定子齿部(220)的第一轴向端部对应的第一永磁体(121)和与至少一个所述定子齿部(220)的第二轴向端部对应的第二永磁体(122)，所述第一永磁体(121)和第二永磁体(122)分别安装于所述主体(111)。
8.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于，沿轴向方向对应的所述第一永磁体(121)和第二永磁体(122)的极性相同。
9.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁体(120)包括围绕同一圆周设置的多个所述第一永磁体(121)和/或围绕同一圆周设置的多个第二永磁体(122)。
10.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述定子齿部(220)的与所述永磁体(120)径向相对的表面包括从其轴向方向的一端到另一端连续的弧形面，所述永磁体(120)的所述曲面(120b)与所述弧形面形状对应。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的永磁电机，其特征在于，每个所述永磁体(120)均具有所述锥面(120a)或曲面(120b)。
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