CN115733274A - 一种轴向磁通永磁电机的转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向磁通永磁电机的转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯的侧面设置有沿径向设置的磁极安装槽，所述磁极安装槽内设置有磁极；一个所述磁极包括至少一个磁钢条组，每个所述磁钢条组由若干块磁钢条水平拼接成，所述磁钢条的长度方向沿所述转子铁芯的径向设置；位于所述磁极径向中心位置的磁钢条的厚度最大，其他所述磁钢条对称设置在所述磁极径向中心位置的两侧，所述磁钢条的厚度由所述磁极的径向中心位置向两侧逐渐减小。本发明的轴向磁通永磁电机的转子，磁场的正弦度更好，转子运行过程中产生的谐波较少，减小了振动噪声。

Description

一种轴向磁通永磁电机的转子

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种轴向磁通永磁电机的转子。

背景技术

轴向磁场电机也叫圆盘电机，即主磁场沿转轴方向的电机。

目前的轴向磁通电机转子一般采用表贴式永磁体结构，这种结构的转子的磁极01为厚度不变的磁钢结构，如图1所示，所有磁钢采用相同的永磁体材料，电机沿轴向磁密大小相同，导致磁场的正弦度较差，运行过程中产生大量谐波，由于这些谐波的存在，会降低电机的运行性能，如齿槽转矩，转矩波动较大，振动噪声较大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种轴向磁通永磁电机的转子，磁场的正弦度更好，转子运行过程中产生的谐波较少，振动噪声减小。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轴向磁通永磁电机的转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯的侧面设置有沿径向设置的磁极安装槽，所述磁极安装槽内设置有磁极；

一个所述磁极包括至少一个磁钢条组，每个所述磁钢条组由若干块磁钢条水平拼接成，所述磁钢条的长度方向沿所述转子铁芯的径向设置；

位于所述磁极径向中心位置的磁钢条的厚度最大，其他所述磁钢条对称设置在所述磁极径向中心位置的两侧，所述磁钢条的厚度由所述磁极的径向中心位置向两侧逐渐减小。

可选地，所述磁钢条为矩形条，组成同一个所述磁极的多个磁钢条的水平中心面重合。

可选地，所述磁极由多个磁钢条组沿所述转子铁芯的径向拼接成，组成一所述磁极的不同的所述磁钢条组粘接在一起。

可选地，组成一所述磁极的不同的所述磁钢条组的纵向中心面重合；

不同的所述磁钢条组沿所述转子铁芯的径向的长度相同。

可选地，所述磁极由三个磁钢条组沿所述转子铁芯的径向拼接成，每个所述磁钢条组由五块磁钢条拼接成。

可选地，所述转子铁芯包括若干个转子铁芯分体，多个所述转子铁芯分体同轴套设在一起，且多个所述转子铁芯分体的端面位于同一平面上，相邻的所述转子铁芯分体的磁极安装槽对应设置；

位于外层的所述转子铁芯分体的内侧面直径与相邻的内层的所述转子铁芯分体的外侧面直径相同；

每个所述转子铁芯分体的磁极安装槽对应安装一组所述磁钢条组，相邻的所述转子铁芯分体的对应位置的所述磁钢条组粘接在一起。

可选地，设置于最外层的所述转子铁芯分体的外侧套设有防护套，所述防护套过盈连接在所述转子铁芯的外侧面上。

可选地，所述磁钢条粘接在所述磁极安装槽内。

可选地，不同的所述磁钢条组沿所述转子铁芯的周向的宽度相同或者不同。

可选地，所述转子铁芯由硅钢带材卷制而成或软磁磁粉芯整体成形。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的轴向磁通永磁电机的转子，磁极由磁钢条组组成，每个所述磁钢条组由若干块磁钢条拼接成，拼接成一个磁极的多个磁钢条水平排布，位于磁极径向中心位置的磁钢条的厚度最大，其他磁钢条对称设置在中心位置的磁钢条的两侧，组成一磁极的磁钢条的厚度由磁极的径向中心位置向两侧逐渐减小。本发明的磁极的中间部分采用磁化厚度高的磁钢条，两侧磁钢条磁化厚度逐渐降低，此时组成磁极的磁钢条的磁密由中心向两侧逐渐降低，从而提高了电机磁场的正弦度。磁极的磁场的正弦度越好，转子运行过程中产生的谐波较少，提高了电机的运行性能，电机的转矩波动较小，振动噪声较小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为现有技术中的轴向磁通永磁电机的磁极的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的轴向磁通永磁电机的转子的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的转子铁芯的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的磁极的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的磁极的一种角度的结构示意图；

图6为图5实施例提供的磁极的另一种角度的结构示意图；

图7为图5的磁极对应的转子铁芯的结构示意图；

图8为本发明另一实施例提供的磁极的一种角度的结构示意图；

图9为图8实施例提供的磁极的另一种角度的结构示意图；

图10为图8的磁极对应的转子铁芯的结构示意图；

图11为本发明又一实施例提供的磁极的一种角度的结构示意图；

图12为图11实施例提供的磁极的另一种角度的结构示意图；

图13为图11的磁极对应的转子铁芯的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的轴向磁通永磁电机转子的磁密波形对比图。

其中：

01、磁极，

1、转子铁芯，101、磁极安装槽，102、转子铁芯分体，2、磁极，201、磁钢条，3、防护套。

具体实施方式

本发明公开了一种轴向磁通永磁电机的转子，磁场的正弦度更好，转子运行过程中产生的谐波较少，减小了振动噪声。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图2至图4，本发明的轴向磁通永磁电机的转子，包括转子铁芯1，转子铁芯1的侧面设置有沿径向设置的磁极安装槽101，磁极安装槽101内设置有磁极2。

其中，磁极2包括至少一个磁钢条组，每个所述磁钢条组由若干块磁钢条201拼接成，磁钢条201的长度方向沿转子铁芯1的径向设置，即多个磁钢条201沿周向拼接，拼接面沿径向设置。拼接成一个磁极2的多个磁钢条201水平排布，位于磁极2径向中心位置的磁钢条201的厚度最大，其他磁钢条201对称设置在磁极2径向中心位置的两侧，组成一磁极2的磁钢条201的厚度由磁极2的径向中心位置向两侧逐渐减小。此处的磁极2的径向是指与转子铁芯1的径向重合的方向。转子铁芯1为空心圆盘状结构，磁极安装槽101设置在转子铁芯1的侧面。

本发明的轴向磁通永磁电机的转子，磁极2由磁钢条组组成，每个所述磁钢条组由若干块磁钢条201拼接成，拼接成一个磁极2的多个磁钢条201水平排布，位于磁极2径向中心位置的磁钢条201的厚度最大，其他磁钢条201对称设置在中心位置的磁钢条201的两侧，组成一磁极2的磁钢条201的厚度由磁极2的径向中心位置向两侧逐渐减小。本发明的磁极2的中间部分采用磁化厚度高的磁钢条201，两侧磁钢条201磁化厚度逐渐降低，此时组成磁极2的磁钢条201的磁密由中心向两侧逐渐降低，从而提高了磁极2的磁场的正弦度。磁极2的磁场的正弦度越好，转子运行过程中产生的谐波较少，提高了电机的运行性能，电机的转矩波动较小，振动噪声较小。

具体的，磁钢条201为矩形条，组成同一个磁极2的多个磁钢条201的水平中心面重合，如图4所示。

在一实施例中，磁极2由多个磁钢条组沿转子铁芯1的径向拼接成，组成一磁极2的不同的所述磁钢条组粘接在一起。同一个所述磁钢条组的磁钢条201粘接在一起后插入磁极安装槽101内。在其他实施例中，也可以将同一个所述磁钢条组的磁钢条201直接插入磁极安装槽101内后再粘接。

其中，组成一磁极2的不同的所述磁钢条组的纵向中心面重合，以便形成左右对称的磁极2。不同的所述磁钢条组沿转子铁芯1的径向的长度相同。

进一步的，转子铁芯1包括若干个转子铁芯分体102，此处的若干个为两个或两个以上。多个转子铁芯分体102同轴套设在一起，且多个转子铁芯分体102的端面位于同一平面上。相邻的转子铁芯分体102上的磁极安装槽101对应设置，此处的对应设置是指套设在一起的不同的转子铁芯分体102的磁极安装槽101的数量一致，且位置沿转子铁芯1的同一径向设置。每个转子铁芯分体102上的磁极安装槽101对应安装一组所述磁钢条组，相邻的转子铁芯分体102的对应位置的所述磁钢条组粘接在一起。位于外层的转子铁芯分体102的内侧面直径与相邻的内层的转子铁芯分体102的外侧面直径相同，以便紧密套设在一起。

为了提高转子转动过程中磁极2的安装可靠性，设置于最外层的转子铁芯分体102的外侧套设有防护套3，防护套3过盈连接在转子铁芯分体102的外侧面上。由于有防护套3的包裹，从而避免了磁极安装槽101内的磁极2由于离心力的作用脱出。

其中，转子铁芯1由硅钢带材卷制而成或软磁磁粉芯整体成形。

实施例1

此实施例中，如图5和图6所示，每组所述磁钢条组包括五个磁钢条201，磁极2沿径向布置为三段永磁体段，每段永磁体段为一个所述磁钢条组，相邻的所述磁钢条组粘接在一起。多组所述磁钢条组自转子铁芯1的外缘向圆心位置(自外向内)的宽度逐渐变小，L1＞L2＞L3。特殊情况下，如图6所示，L1＞L2≥L3，图中的箭头方向为自外向内的方向。将磁极2设置成宽度不同的永磁体段，可以减小齿槽转矩。相应的，转子铁芯1为组合结构的芯体结构，具体的，包括三个同轴套设在一起的转子铁芯分体102，且三个转子铁芯分体102的端面位于同一平面上，如图7所示，为三个转子铁芯分体102的爆炸图，每个所述磁钢条组对应安装在一个转子铁芯分体102的磁极安装槽101内，最内侧的转子铁芯分体102的磁极安装槽101对应安装最内侧的所述磁钢条组，磁极安装槽101的槽长度与最内侧的所述磁钢条组的长度相同，此处的槽长度，是指磁极安装槽101沿转子铁芯1径向的尺寸。套设在中间的转子铁芯分体102的磁极安装槽101对应安装在中间位置的所述磁钢条组上，中间位置的转子铁芯分体102的磁极安装槽101的槽长度与中间位置的所述磁钢条组的长度相同，依次类推。为了提高转子转动过程中所述磁钢条组的安装可靠性，最外层的转子铁芯分体102外套设有防护套3。

实施例2

在此实施例中，如图8和图9所示，每组所述磁钢条组包括五个磁钢条201，磁极2沿径向布置为三段永磁体段，每段永磁体段为一个所述磁钢条组，相邻的所述磁钢条组粘接在一起。对于组成磁极2的三组所述磁钢条组，中间位置的所述磁钢条组最宽，两侧的两组所述磁钢条组的宽度小于中间位置的所述磁钢条组的宽度，如图9所示，图中的箭头方向为自内侧向外侧的方向，即从转子铁芯1的圆心位置向边缘位置的方向。图10为图9中的磁极2安装到转子铁芯1上的结构示意图。相应的，此实施例中，转子铁芯1为组合结构的芯体结构，转子铁芯1包括三个转子铁芯分体102，三个转子铁芯分体102同轴套设在一起，且三个转子铁芯分体102的端面位于同一平面上，图10为三个转子铁芯分体102安装后的爆炸图，每组所述磁钢条组对应安装在一个转子铁芯分体102的磁极安装槽101内，最内侧的转子铁芯分体102的磁极安装槽101对应安装最内侧的所述磁钢条组，中间的转子铁芯分体102的磁极安装槽101对应安装中间位置的所述磁钢条组，具体参照上一实施例。为了提高转子转动过程中所述磁钢条组的安装可靠性，最外层的转子铁芯分体102外套设有防护套3。将磁极2设置成宽度不同的永磁体段，可以减小齿槽转矩。

实施例3

此实施例中，如图11和图12所示，每组所述磁钢条组包括五个磁钢条201，磁极2沿径向布置为三段永磁体段，每段永磁体段为一个所述磁钢条组，相邻的所述磁钢条组粘接在一起。对于组成磁极2的三组所述磁钢条组，多组所述磁钢条组自转子铁芯1的外缘向圆心位置(自外向内)的宽度逐渐变大，L6＞L5＞L4。特殊情况下，L6＞L5≥L4，如图12所示，外部的两个所述磁钢条组的宽度相同，图中的箭头方向为自外向内的方向，即从转子铁芯1的圆心位置向边缘位置的方向。图13为本实施例中的磁极2对应的三个转子铁芯分体102安装后的爆炸图，每组所述磁钢条组对应安装在一个转子铁芯分体102的磁极安装槽101内，最内侧的转子铁芯分体102的磁极安装槽101对应安装最内侧的所述磁钢条组，中间的转子铁芯分体102的磁极安装槽101对应安装中间位置的所述磁钢条组，具体参照上一实施例。为了提高转子转动过程中所述磁钢条组的安装可靠性，最外层的转子铁芯分体102外套设有防护套3。将磁极2设置成宽度不同的永磁体段，可以减小齿槽转矩。

以上各实施例中，磁极2均粘接在磁极安装槽101内。不同的所述磁钢条组沿转子铁芯1的周向的宽度相同或者不同，具体由本领域技术人员决定。

实施例1至3中的转子的磁极2的每个磁钢组均包括五个沿径向粘接在一起的磁钢条201，三个实施例中的磁钢组的区别在于，不同实施例中的磁极2的宽度布置不同。磁极2的边缘位置宽度最大降低齿槽转矩效果越好，磁极2的中间位置宽度最大次之，磁极2的内圈位置的宽度最大的效果最小，但是上述三种情况都能很明显降低齿槽转矩。

本发明的磁极2的中间部分采用磁化厚度高的磁钢条201，两侧磁钢条201磁化厚度逐渐降低，此时组成磁极2的磁钢条201的磁密由中心向两侧逐渐降低，从而提高了磁极2的磁场的正弦度。如图14所示，黑实线为现有技术中的转子的磁密波形图，点状虚线为本发明的转子的磁密波形图，长虚线为正弦波形。

本发明的轴向磁通永磁电机的转子，通过将不同磁化方向厚度的磁钢条201拼接，并将磁极2纵向分段后拼接成整个磁极2，达到磁极优化的作用和减少永磁体用量。本领域技术人员根据实际需要，选择合适块数的磁钢条201周向拼接成所述磁钢条组，使磁密波形更加正弦化，选择合适的径向分段数，降低齿槽转矩。

在本方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本方案的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本方案的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，包括转子铁芯，所述转子铁芯的侧面设置有沿径向设置的磁极安装槽，所述磁极安装槽内设置有磁极；

一个所述磁极包括至少一个磁钢条组，每个所述磁钢条组由若干块磁钢条水平拼接成，所述磁钢条的长度方向沿所述转子铁芯的径向设置；

位于所述磁极径向中心位置的磁钢条的厚度最大，其他所述磁钢条对称设置在所述磁极径向中心位置的两侧，所述磁钢条的厚度由所述磁极的径向中心位置向两侧逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，所述磁钢条为矩形条，组成同一个所述磁极的多个磁钢条的水平中心面重合。

3.根据权利要求1所述的轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，所述磁极由多个磁钢条组沿所述转子铁芯的径向拼接成，组成一所述磁极的不同的所述磁钢条组粘接在一起。

4.根据权利要求3所述的轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，组成一所述磁极的不同的所述磁钢条组的纵向中心面重合；

不同的所述磁钢条组沿所述转子铁芯的径向的长度相同。

5.根据权利要求4所述的轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，所述磁极由三个磁钢条组沿所述转子铁芯的径向拼接成，每个所述磁钢条组由五块磁钢条拼接成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，所述转子铁芯包括若干个转子铁芯分体，多个所述转子铁芯分体同轴套设在一起，且多个所述转子铁芯分体的端面位于同一平面上，相邻的所述转子铁芯分体的磁极安装槽对应设置；

位于外层的所述转子铁芯分体的内侧面直径与相邻的内层的所述转子铁芯分体的外侧面直径相同；

每个所述转子铁芯分体的磁极安装槽对应安装一组所述磁钢条组，相邻的所述转子铁芯分体的对应位置的所述磁钢条组粘接在一起。

7.根据权利要求6所述的轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，设置于最外层的所述转子铁芯分体的外侧套设有防护套，所述防护套过盈连接在所述转子铁芯的外侧面上。

8.根据权利要求1所述的轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，所述磁钢条粘接在所述磁极安装槽内。

9.根据权利要求3所述的轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，不同的所述磁钢条组沿所述转子铁芯的周向的宽度相同或者不同。

10.根据权利要求1所述的轴向磁通永磁电机的转子，其特征在于，所述转子铁芯由硅钢带材卷制而成或软磁磁粉芯整体成形。

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