CN112671138A - 一种永磁电机转子和电机 - Google Patents

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徐晓阳
王家堡
赵卫国
黄志杰
刘兰刚
陈小龙
李量
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Abstract

本发明公开了一种永磁电机转子和电机。永磁电机转子包括：转子组件，所述转子组件沿圆周面上开设有2n(n＝1，2，3……)个内置的矩形槽，所述矩形槽呈“一”字，矩形槽的外侧两端开设有隔磁边，矩形槽中心对称线处开设有隔磁桥，其电机转子线速Vtip低时隔磁桥可设置数量为0，反之可设置数量为1个。本发明根据转子线速度(转子外表面的机械离心力)的大小，合理的设计隔磁边宽度，以及隔磁桥的数量和宽度尺寸，可以使转子组件和永磁体在矩形槽里不发生左右窜动，保证了离心力下的机械强度，进而不仅满足电机磁场效果和输出电性能，还提高了电机转子抗振动的能力，进而能有效的拓宽了电机转速范围。

Description

一种永磁电机转子和电机
技术领域
本发明涉及一种高效永磁电机驱动装置，具体而言，涉及一种空压机、风机及水泵等类型负载用驱动永磁电机转子和电机。
背景技术
永磁电机以高效、高功率密度、高体积密度以及低温升等性能优势得到多个领域的推广和应用。由于永磁电机的转子磁场来源于永磁体，因此转子的磁路结构对永磁体的磁通量有效利用和抗机械应力能力至关重要，也是设计高性能永磁电机的关键技术之一，所以永磁电机的转子磁路结构合理性，直接影响电机运行性能、寿命和可靠性。
目前永磁电机的转子的磁路结构主要分成瓦片表贴式和内置式两大类型，为了提升永磁体的磁通量有效利用率和提高抗机械离心力能力，通常瓦片表贴式采用外表面增加钢套或者绑扎绝缘带进行紧固，增加了转子的损耗和结构复杂性，而内置式采用加厚隔磁边的形式进行加固，导致漏磁增加，降低了永磁体的利用率，因此具有效率降低、成本增加等问题。
发明内容
本发明的主要目的在于设计一种永磁电机转子和电机，以解决现有技术中的永磁电机的永磁体的有效利用率低和抗机械离心力能差的问题，永磁体的有效利用率与转子隔磁部分息息相关，转子的机械离心力主要与转子外表面的线速度，即电机的转速关联性很大。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种永磁电机转子，
一种永磁电机转子，包括：转子组件，所述转子组件沿圆周面上开设有2n个内置的矩形槽，其中n＝1，2，3……；所述矩形槽呈“一”字形状，所述矩形槽内布置有多块与其形状相同的永磁体，所述矩形槽的外侧两端开设有隔磁边，矩形槽中心对称线处开设有隔磁桥，所述的隔磁边宽度为HBarrier，所述隔磁桥宽度为HBridge。
可选地，所述隔磁桥数量为0时，隔磁边宽度HBarrier与转子线速度Vtip的之间的关系为0.4Vtip≤HBarrier≤0.6Vtip。
可选地，隔磁边宽度HBarrier＝0.5Vtip。
可选地，隔磁边宽度HBarrier＝0.6Vtip。
可选地，所述隔磁桥数量为1时，所述隔磁边宽度HBarrier与转子线速度Vtip的之间的关系为0.2Vtip≤HBarrier≤0.5Vtip，所述隔磁桥宽度为HBridge与转子线速度Vtip的之间的关系为0.15Vtip≤HBridge≤0.41Vtip。
可选地，隔磁边宽度HBarrier＝0.3Vtip，隔磁桥宽度HBridge＝0.3Vtip。
可选地，隔磁边宽度HBarrier＝0.2Vtip，隔磁桥宽度HBridge＝0.3Vtip。
本发明还提出一种永磁电机，包括本发明所述的转子。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明设置隔磁桥，所述永磁体降低漏磁、提高磁通利用率的同时不发生移动和偏移，还使得所述矩形槽和永磁体在离心力作用下不发生变形和损坏。
本发明通过合理的布置在矩形槽两个隔磁边和中心对称处的隔磁桥，根据转子线速度(转子外表面的机械离心力)的大小，合理的设计隔磁边宽度，以及隔磁桥的数量和宽度尺寸，不仅可以使永磁体在矩形槽里不发生左右窜动，抑制了电机振动和噪声，提升了电机转子抗振动的能力，降低了转子漏磁率，还保证了离心力下的机械强度，进而提高了电机磁场效果和输出电性能的前提下，降低电机高速运行时的齿槽转矩，减小转矩脉动，进而能有效的保证了电机输出效率和拓宽了电机转速范围。
附图说明
图1示意性示出了本发明的永磁电机的剖视示意图。
图2示意性示出了本发明的中转子隔磁桥数量为1时的剖视示意图。
图3示意性示出了本发明的中转子隔磁桥数量为0时的剖视示意图。
附图标记：
1—转子组件；11—矩形槽，12—隔磁边，13—隔磁桥、14—永磁体；
2—电机定子。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示意性示出了本发明的永磁电机的剖视示意图。如图1所示，本发明提供的永磁电机转子和电机，包括：转子组件1、矩形槽11、隔磁边12、隔磁桥13、永磁体14、电机定2。
如图1所示，转子组件1沿圆周面上开设有2n(n＝1，2，3……)个内置的矩形槽11，矩形槽11呈“一”字形状，其中开设隔磁桥的转子磁路结构，矩形槽11中布置有多块与矩形槽11形状相适应的永磁体14，同极性下矩形槽11的永磁体14布置的极性方向保持一致，相邻两极性永磁体14以N、S级交错布置。所述矩形槽11的外侧两端开设有隔磁边12，以及矩形槽11中心对称线处开设具有隔磁桥13。所述的隔磁边12宽度为HBarrier，所述隔磁桥13宽度为HBridge。
如图1所示，所述隔磁桥为与矩形槽相匹配的矩形隔磁桥。
如图2所示，当每个矩形槽设置的隔磁桥数量为1时，隔磁边12宽度HBarrier与转子线速度Vtip的之间的关系为0.2Vtip≤HBarrier≤0.5Vtip，隔磁桥13宽度HBridge与转子线速度Vtip的之间的关系为0.15Vtip≤HBridge≤0.41Vtip。
可选地，根据本发明的一个实施例，转子1设置8个矩形槽11，隔磁边宽度为HBarrier，其中HBarrier＝0.3Vtip。每个矩形槽11设置一个隔磁桥13，隔磁桥13宽度为HBridge，其中HBridge＝0.3Vtip。
可选地，根据本发明的另一个实施例，转子1设置6个矩形槽11，隔磁边宽度为HBarrier，其中HBarrier＝0.2Vtip。每个矩形槽11设置一个隔磁桥13，隔磁桥13宽度为HBridge，其中HBridge＝0.3Vtip。
可选地，根据本发明的另一个实施例，转子1设置6个矩形槽11，隔磁边宽度为HBarrier，其中HBarrier＝0.35Vtip。每个矩形槽11设置一个隔磁桥13，隔磁桥13宽度为HBridge，其中HBridge＝0.25Vtip。
如图3所示，隔磁桥13数量为0时，隔磁边12宽度为HBarrier与转子线速度Vtip的之间的关系为0.4Vtip≤HBarrier≤0.6Vtip。
可选地，根据本发明的一个实施例，隔磁边宽度为HBarrier，其中HBarrier＝0.5Vtip。
可选地，根据本发明的另一个实施例，隔磁边宽度为HBarrier，其中HBarrier＝0.6Vtip。
可选地，根据本发明的另一个实施例，隔磁边宽度为HBarrier，其中HBarrier＝0.55Vtip。
本发明还提供了一种空压机、风机及水泵等类型负载用驱动永磁电机，包括转子和定子，其中转子为本发明上述的转子。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方式仅为举例说明，在不冲突的情况下可以自由地组合、叠加。
通过对应用本发明转子的电机与现有技术中的电机进行试验对比，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本发明采用矩形槽呈“一”字形状，其中开设隔磁桥的转子磁路结构，根据转子线速度(转子外表面的机械离心力)的大小，合理的设计隔磁边宽度，以及隔磁桥的数量和宽度尺寸，有效的提高了永磁体的利用率，实现了防止永磁体的窜动，抑制了电机振动和噪声，同时降低电机高速运行时的齿槽转矩，减小转矩脉动，提升电机高速运行性能达到了保证电机输出功率、抗机械离心力能力的同时，还拓宽了电机转速范围。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种永磁电机转子，其特征在于，包括：转子组件(1)，所述转子组件1沿圆周面上开设有2n个内置的矩形槽(11)，其中n＝1，2，3……；所述矩形槽(11)呈“一”字形状，所述矩形槽内布置有多块与矩形槽形状相适应的永磁体(14)，，所述矩形槽的外侧两端开设有隔磁边(12)，矩形槽中心对称线处开设有隔磁桥(13)，所述的隔磁边宽度为HBarrier，所述隔磁桥宽度为HBridge。
2.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，所述隔磁桥数量为0时，隔磁边宽度HBarrier与转子线速度Vtip的之间的关系为0.4Vtip≤HBarrier≤0.6Vtip。
3.根据权利要求2所述的永磁电机转子，其特征在于，隔磁边宽度HBarrier＝0.5Vtip。
4.根据权利要求2所述的永磁电机转子，其特征在于，隔磁边宽度HBarrier＝0.6Vtip。
5.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，所述隔磁桥数量为1时，所述隔磁边宽度HBarrier与转子线速度Vtip的之间的关系为0.2Vtip≤HBarrier≤0.5Vtip，所述隔磁桥宽度为HBridge与转子线速度Vtip的之间的关系为0.15Vtip≤HBridge≤0.41Vtip。
6.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，隔磁边宽度HBarrier＝0.3Vtip，隔磁桥宽度HBridge＝0.3Vtip。
7.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，隔磁边宽度HBarrier＝0.2Vtip，隔磁桥宽度HBridge＝0.3Vtip。
8.一种永磁电机，包括转子，其特征在于，所述转子为权利要求1至7中任一项所述的永磁电机转子。
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