CN111541323B - 一种磁阻电机及其转子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁阻电机及其转子，其转子上形成有多组磁极结构，每组磁极结构包括n个安装槽和n个永磁体，每个永磁体安装在对应的安装槽内，n为自然数，n≥3，n个安装槽的相邻安装槽之间形成有中间宽、两边窄的n‑1个导磁通路；可改善因采用铁氧体永磁而极易退磁的缺陷，调高电机可靠性。本发明优选地，通过导磁通路4与隔磁桥部配置关系，有效改善电机转子极易退磁的缺陷，调高电机可靠性，同时还能进一步降低电机电磁力，降低因电磁力幅值过大引起的电磁振动，降低电磁噪音。

Description

一种磁阻电机及其转子

技术领域

本发明属于电器领域，具体而言，涉及一种磁阻电机及其转子。

背景技术

现有两层磁阻电机如磁障式永磁辅助同步磁阻电机因大量利用磁阻转矩而具有高效的特点，但因其采用低矫顽力的铁氧体永磁，恶劣工况下极易出现永磁体不可逆退磁的问题。如对于36槽6极的本类型电机，因自身特点导致36倍频电磁力表现突出，影响噪音。现有的同步磁阻电机，在大电流作用下，导磁通路4经流的定子磁链过大，导致磁路饱和，电流急剧增加，加速电机永磁体退磁，其抗退磁能力较弱。

中国专利CN201210056237.2和专利CN201210056283.2均通过限定最外层永磁体宽度来改善集中卷电机退磁问题，没有涉及分布卷电机退磁问题，且没有涉及全部永磁体的退磁问题，存在局限性。

中国专利201210056207.1通过限定每个安装槽和相应永磁体与转子外径的间距关系来增加永磁体抗退磁能力。其虽然一定程度上可以改善退磁，但会引起安装槽与转子外径间隙过大，磁阻转矩脉动加大，噪音表现突出。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种磁阻电机及其转子，本发明可至少解决如下技术问题之一：可改善永磁体易退磁的问题，降低了因电机固有特性引起的特定电磁力幅值。

具体地：一种磁阻电机的转子，所述转子上形成有多组磁极结构，每组磁极结构包括n个安装槽和n个永磁体，每个永磁体安装在对应的安装槽内，n为自然数，n≥3；n个安装槽沿转子的径向方向间隔设置，沿转子的径向方向上由内至外依次记为第1安装槽，第2安装槽……，第n安装槽；第1安装槽，第2安装槽……，第n安装槽其对应安装的永磁体分别记为第1永磁体，第2永磁体……，第n永磁体；n个安装槽的相邻安装槽之间形成有中间宽、两边窄的n-1个导磁通路，沿转子的径向方向由内至外依次记为第1导磁通路，第2导磁通路……，第n-1导磁通路。

优选地，导磁通路4宽度为均匀变化，中间为最大宽度，两端逐渐变小至最小宽度。

优选地，其中第1导磁通路的最宽宽度记为w1,最窄的宽度记为bw1……，第n-1导磁通路的最宽宽度记为w(n-1),最窄的宽度记为bw(n-1)；

n个安装槽与转子的外径形成各自的桥部，沿转子的径向方向上由内至外依次记为第1桥部，第2桥部……，第n桥部；第1桥部，第2桥部……，第n桥部的宽度依次记为：Lw1,Lw2……Lwn；其中，w1-bw1＜Lw1+Lw2，w2-bw2＜Lw2+Lw3……，w(n-1)-bw(n-1)＜Lw(n-1)+Lwn。

优选地，Lwn<Lw1<Lwx,其中2≤x≤n,x为自然数。

优选地，其中，Lw1,Lw2,……，Lwn的数值范围均为大于等于0.2mm，小于等于0.8mm。

优选地，第i永磁体的一端或两端与第i安装槽的一端或两端对应大致平行设置，其中1≤i≤n,其为自然数。

优选地，第1永磁体的一端与其对应的桥部边线的距离记为hw1，第2永磁体的一端与其对应的桥部边线的距离记为hw2，……，第n永磁体的一端与其对应的桥部边线的距离记为hwn，其中，hw1＞hw2＞……hwn。

优选地，每组磁极结构为扇形结构，扇形结构具有对称中线，n个安装槽、n个永磁体沿对称中线对称设置。

优选地，第n安装槽的一端与平行于对称中线的直线相切，与第n安装槽相切的直线与对称中线的距离记为Yhn；第n永磁体的一端与平行于对称中线的直线相切，与第n磁体相切的直线与对称中线的距离记为Yn；其中，0.9≤Y(n)/Yh(n)＜1。

优选地，通过扇形结构的圆心与第1安装槽的一端相切的直线与对称中线的夹角为de1,通过扇形结构的圆心与第n安装槽的一端相切的直线与对称中线的夹角为den,其中，den/de1≤0.65。

另外本发明还提供一种磁阻电机，包括定子和转子，所述转子为本发明所述的转子。

有益效果：

本发明的磁阻电机转子，通过导磁通路4与隔磁桥部配置关系，有效改善因采用铁氧体永磁而极易退磁的缺陷，调高电机可靠性，同时还能进一步降低电机电磁力，降低因电磁力幅值过大引起的电磁振动，降低电磁噪音。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明的电机转子磁极结构示意图。

图2本发明的电机转子磁极结构的另一示意图。

图3本发明的电机转子退磁磁链流通示意图。

其中：1-磁极结构，2-安装槽，3-永磁体,4-导磁通路；

bw1-第1导磁通路最窄处的宽度，bw2-第2导磁通路最窄处的宽度；

w1-第1导磁通路最宽处的宽度，w2-第2导磁通路最宽处的宽度；

Lw1-第1安装槽与对应的桥部的宽度，Lw2-第2安装槽与对应的桥部的宽度，Lw3-第3安装槽与对应的桥部的宽度；

L1-第1安装槽的宽度，L2-第2安装槽的宽度，L3-第3安装槽的宽度；

hw1-第1永磁体的一端与其对应的桥部边线的距离，hw2-第2永磁体的一端与其对应的桥部边线的距离，hw3-第3永磁体的一端与其对应的桥部边线的距离；O-转子的中心。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

下面结合附图1-3对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：

如图1-3所示，电机转子结构中，由于采用的是铁氧体永磁，因永磁体3本身的矫顽力较低，重载或恶劣工况下定子大电流产生的定子磁链对永磁体3有部分的退磁影响，如图3所示为定转子磁路中的磁场流通路径，假定永磁体3的磁链方向，有相应的定子磁链方向，在转子磁路上流通，使得转子磁链被迫改变方向，沿着桥部方向流通，这种因定子磁链影响，使得永磁体3磁链方向被迫改变，直至相反反向的现象称为永磁体3退磁。电机工作过程中应避免发生退磁，退磁现象越少称为抗退磁能力越强，越是电机性能优越的表现。

通常桥部宽度越大，相邻永磁体3间隔越大，定子磁链对单个永磁体3退磁越容易，电机抗退磁能力越弱。为使每层永磁体3的磁链方向被定子磁链改变的少，其对应的导磁通路4的导磁宽度应设置的小些，但过小容易导致磁路饱和，影响电机效率。

本发明提出的转子结构，使导磁通路4形成中间宽两边窄的结构，以缓解退磁。进一步地通过设置桥部宽度和导磁通路4宽度之间的关系，可以缓解永磁体3退磁现象，提高电机的抗退磁能力。

如图1所示，本发明的磁阻电机转子，可为同步磁阻电机转子，转子上形成有多组磁极结构1，由于每个磁极结构1的结构相同，图1仅示意出了转子的一个磁极结构1。每组磁极结构1包括n个安装槽2和n个永磁体3，每个永磁体3安装在对应的安装槽2内，n为自然数，n≥3。安装槽2内嵌入相应大小的永磁体3，永磁体3采用铁氧体永磁。

n个安装槽2沿转子的径向方向间隔设置，沿转子的径向方向上由内至外依次记为第1安装槽2，第2安装槽2……，第n安装槽2；n个安装槽2与转子的外径形成各自的桥部，沿转子的径向方向上由内至外依次记为第1桥部，第2桥部……，第n桥部；第1桥部，第2桥部……，第n桥部的宽度依次记为：Lw1,Lw2……Lwn。

本发明的转子，n个安装槽2之间形成中间宽、两边窄的n-1个导磁通路4，沿转子的径向方向由内至外依次记为第1导磁通路4，第2导磁通路4……，第n-1导磁通路4。导磁通路4的宽度连续均匀变化，其形成的最宽宽度位于对称中线(图1中通过转子中心的虚线)上，由内至外依次为w1、w2…wn，其形成的最窄宽度位于两端部，由内至外上，宽度依次为bw1、bw2…bwn。本发明设置导磁通路4宽度可为均匀变化，位于对称中线有最大宽度，两端逐渐变小至最小宽度，以提高退磁能力。

导磁通路4相应形成的桥部宽度和导磁通路4宽度满足：w1-bw1＜Lw1+Lw2，w2-bw2＜Lw2+Lw3；对于n层安装槽2，有类似编号，有类似关系式：w1-bw1＜Lw1+Lw2，w2-bw2＜Lw2+Lw3，w(n-1)-bw(n-1)＜Lw(n-1)+Lwn。桥部宽度决定着作用于多层永磁体3的退磁磁场，导磁宽度决定着永磁体3抗退磁能力，通过设置以上关系，可以达到退磁磁场和永磁体3抗退磁的平衡，从而最大限度的提高永磁体3的退磁问题。

桥部宽度影响永磁体3漏磁，也影响永磁体3退磁，桥部宽度过小，永磁体3漏磁少，电机效率高，但同时永磁磁链在定子磁链影响下，经过桥部的磁链较少，被退磁的磁链多，其退磁程度大，抗退磁能力变低，反之，亦然。为避免最内层永磁体3退磁造成电机抗退磁能力减低，设置中间桥部宽度大些，满足：Lw(n)＜Lw1＜Lw(x)，其中x取值为2,3，…(n-1)。

本发明的所有桥部宽度满足0.2mm≤Lw(x)≤0.8mm，电机具有较强抗退磁能力。

本发明永磁体3，其边线与安装槽2形成的桥部边线平行设置，其中，的桥部边线即为安装槽2的两端的边线，降低因永磁体3两端出现凸出的棱角造成的不平衡磁拉力，进而可以降低电磁力引起的电磁噪音。

如图2所示，第3安装槽的一端与平行于对称中线的直线相切，与第3安装槽相切的直线与对称中线的距离记为Yh3；第3永磁体的一端与平行于对称中线的直线相切，与第3磁体相切的直线与对称中线的距离记为Y3；。最内层永磁体3的形状对电机电磁噪音影响较大，设置其端部被平行于对称中线的直线相切，其高度满足0.9≤Y3/Yh3＜1，可以有效抑制因永磁体3形状和安装槽2形状对应的齿槽效应，图中示意了具有3个安装槽的情况，当有n个安装槽时，同样的，设置0.9≤Yn/Yhn＜1，可以有效降噪。

本发明的转子多层结构，最内层永磁体3较其他永磁体3更容易发生退磁，且永磁体3两端部分较中间部分更容易退磁，为改善最内层永磁体3出现较大退磁区域，同时也减少转矩脉动引起的电磁噪音问题，设置其与桥部边线间距最大，满足hw1＞hw2＞…hw(n)。

本发明的多层安装槽2转子结构，其一定定子磁链影响下，对于n层的安装槽2及永磁体3，沿着圆心至外径方向上，永磁体3两端的退磁区域是减小的，为使所有永磁体3综合退磁最少，多层安装槽2置于转子位置限定，满足0.45≤de(n)/de1≤0.65。

考虑到多层安装槽2结构转子的机械强度低，且过多层数将导致永磁体3两端较薄，本技术方案最优取值n＝3-5。

有益效果：

本发明的磁阻电机及其转子，转子上形成有多组磁极结构，每组磁极结构包括n个安装槽和n个永磁体，每个永磁体安装在对应的安装槽内，n为自然数，n≥3，n个安装槽的相邻安装槽之间形成有中间宽、两边窄的n-1个导磁通路；可改善因采用铁氧体永磁而极易退磁的缺陷，调高电机可靠性。本发明优选地，通过导磁通路4与隔磁桥部配置关系，有效改善电机转子极易退磁的缺陷，调高电机可靠性，同时还能进一步降低电机电磁力，降低因电磁力幅值过大引起的电磁振动，降低电磁噪音。在大电流作用下，由于导磁通路4数量较多，每一层导磁通路4分担的饱和较少，单一通道磁饱和对整个电机通道的磁饱和影响较小，有利缓解电流的急剧增加，增强电机的抗退磁能力。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (9)

1.一种磁阻电机的转子，所述转子上形成有多组磁极结构，每组磁极结构包括n个安装槽和n个永磁体，每个永磁体安装在对应的安装槽内，n为自然数，n≥3；其特征在于：

n个安装槽沿转子的径向方向间隔设置，沿转子的径向方向上由内至外依次记为第1安装槽，第2安装槽……，第n安装槽；

第1安装槽，第2安装槽……，第n安装槽其对应安装的永磁体分别记为第1永磁体，第2永磁体……，第n永磁体；

n个安装槽的相邻安装槽之间形成有中间宽、两边窄的n-1个导磁通路，沿转子的径向方向由内至外依次记为第1导磁通路，第2导磁通路……，第n-1导磁通路；

其中第1导磁通路的最宽宽度记为w1,最窄的宽度记为bw1，第2导磁通路的最宽宽度记为w2,最窄的宽度记为bw2，……，第n-1导磁通路的最宽宽度记为w(n-1),最窄的宽度记为bw(n-1)；

n个安装槽与转子的外径形成各自的桥部，沿转子的径向方向上由内至外依次记为第1桥部，第2桥部……，第n桥部；第1桥部，第2桥部……，第n桥部的宽度依次记为：Lw1,Lw2……Lwn；

其中，w1-bw1＜Lw1+Lw2，w2-bw2＜Lw2+Lw3……，w(n-1)-bw(n-1)＜Lw(n-1)+Lwn。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：Lwn<Lw1<Lwx,其中2≤x≤n,x为自然数。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于：其中，Lw1,Lw2,……，Lwn的数值范围均为大于等于0.2mm，小于等于0.8mm。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：第i永磁体的一端或两端与第i安装槽的对应的第i桥部靠近第i安装槽的桥部边线大致平行设置，其中1≤i≤n,其为自然数。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于：第1永磁体的一端与其对应的桥部边线的距离记为hw1，第2永磁体的一端与其对应的桥部边线的距离记为hw2，……，第n永磁体的一端与其对应的桥部边线的距离记为hwn，其中，hw1>hw2>……hw1n。

6.根据权利要求1-5任一所述的转子，其特征在于：每组磁极结构为扇形结构，扇形结构具有对称中线，n个安装槽、n个永磁体沿对称中线对称设置。

7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于：第n安装槽的一端与平行于对称中线的直线相切，与第n安装槽相切的直线与对称中线的距离记为Yhn；第n永磁体的一端与平行于对称中线的直线相切，与第n磁体相切的直线与对称中线的距离记为Yn；

其中，0.9≤Yn/Yhn<1。

8.根据权利要求6所述的转子，其特征在于：通过扇形结构的圆心与第1安装槽的一端相切的直线与对称中线的夹角为de1,通过扇形结构的圆心与第n安装槽的一端相切的直线与对称中线的夹角为den,其中，den/de1≤0.65。

9.一种磁阻电机，包括定子和转子，其特征在于：所述转子为权利要求1-8任一所述的转子。

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