CN116191804A - 磁极中心结构非对称的组合式磁极永磁发电机 - Google Patents

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胡文静
耿慧慧
张学义
尹红彬
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Abstract

本发明提供一种磁极中心结构非对称的组合式磁极永磁发电机，属于汽车电机电器技术领域。由前端盖、后端盖、组合式磁极永磁转子、转轴、定子组成，组合式磁极N极中心设计有“V”形永磁钢，S极中心设计有半圆形永磁钢，N极和S极在结构上为非对称组合式磁极结构，该结构可以避免磁极中心磁场凹陷，削弱气隙磁场磁密谐波，减小齿槽转矩，并且组合式永磁钢的布置可以提高转子的空间利用率，增加发电机的功率密度。

Description

磁极中心结构非对称的组合式磁极永磁发电机
技术领域
本发明提供一种磁极中心结构非对称的组合式磁极永磁发电机，属于汽车电机电器技术领域。
背景技术
电动汽车用永磁发电机具有功率密度大，效率高，可以输出高质量电压的优点，但是为了节约成本，目前电动汽车用永磁发电机采用的转子大多采用纯切向与纯径向的，并且大多为磁极对称的结构，该类永磁发电机的气隙磁场由单一的切向永磁钢或径向永磁钢提供，磁极中心聚磁能力差且磁场强度低，气隙磁密曲线正弦性较差，存在较大的齿槽转矩，影响电机的输出性能。因此发明一种能充分利用转子内部空间，主磁通由组合式永磁钢共同提供，通过采用磁极中心结构非对称的组合式磁极结构削弱气隙磁场磁密谐波，减小齿槽转矩，提高输出性能的磁极中心结构非对称的组合式磁极永磁发电机是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，组合式磁极N极和S极中心结构非对称，N极磁极中心为“V”形永磁钢，S极磁极中心为半圆形永磁钢，N极和S极磁极中心磁路非对称，能够有效增大气隙磁密，削弱气隙磁场磁密谐波，减小齿槽转矩的磁极中心结构非对称的组合式磁极永磁发电机，其技术内容为：
由轴、后端盖、转子铁芯、定子铁芯、第一矩形永磁钢、第二矩形永磁钢、切向永磁钢、前端盖、半圆形永磁钢组成的一种磁极中心结构非对称的组合式磁极永磁发电机，其特征在于：转子为非对称的组合式永磁转子；
在靠近转子铁芯外圆处沿圆周方向设置偶数个由两个第一矩形永磁钢组成的第一“V”形永磁钢，第一“V”形永磁钢的外侧极性以N、S极间隔排列，组成第一“V”形永磁钢的两个第一矩形永磁钢内端连线的中点到转子铁芯圆心的距离为转子铁芯外圆半径的2/3，组成第一“V”形永磁钢的两个第一矩形永磁钢之间的夹角为80°，组成第一“V”形永磁钢的两个第一矩形永磁钢内端之间有1.5mm的不连通部分，第一矩形永磁钢内外两端均设有第一圆弧形隔磁气隙，第一圆弧形隔磁气隙距离转子铁芯外圆之间有1.5mm的不连通部分；
朝向转子铁芯外圆侧的极性为N极的第一“V”形永磁钢的外侧设计有由两个第二矩形永磁钢组成的第二“V”形永磁钢，组成第二“V”形永磁钢的两个第二矩形永磁钢之间的夹角为90°，组成第二“V”形永磁钢的两个第二矩形永磁钢内端之间有1.5mm的不连通部分，第二矩形永磁钢的内外两端均设有直角梯形隔磁气隙，直角梯形隔磁气隙的高与第二矩形永磁钢的短边连通且直角梯形隔磁气隙的高小于第二矩形永磁钢的短边长度，直角梯形隔磁气隙斜腰一侧的两角均为圆角，直角梯形隔磁气隙的外端距离转子铁芯外圆有1.5mm的不连通部分；
朝向转子铁芯外圆侧的极性为S极的第一“V”形永磁钢的外侧设计有半圆形永磁钢，半圆形永磁钢的圆心在第一“V”形永磁钢的对称线上，半圆形永磁钢的外端距离转子外圆有1.5mm的不连通部分；
每两个相邻第一“V”形永磁钢的中间设有切向永磁钢，相邻两个切向永磁钢相对面的极性与相邻两个切向永磁钢中间的第一“V”形永磁钢朝向转子铁芯外圆侧的极性相同，切向永磁钢内端中点到转子圆心的距离为转子半径的1/2，切向永磁钢的外侧设有第二圆弧形隔磁气隙，第二圆弧形隔磁气隙距离转子外圆之间有1.5mm的不连通部分，切向永磁钢内侧设有由矩形隔磁气隙和扇环形隔磁气隙组合而成的“凸”字形隔磁气隙，矩形隔磁气隙的外侧边与切向永磁钢内端的短边连通且矩形隔磁气隙的外侧边的宽度小于切向永磁钢内端短边的宽度，扇环形隔磁气隙两条圆弧边的圆心均位于转子圆心处，扇环形隔磁气隙的角均为圆角，相邻“凸”字形隔磁气隙之间有1.5mm的不连通部分。
工作原理：永磁发电机的转轴在皮带轮的带动下旋转，定子中的电枢绕组切割转子永磁钢所产生的磁场，根据电磁感应原理，电枢绕组中会产生感应电动势，经闭合的负载回路就可以产生电流。
本发明与现有技术相比，N极与S极磁极中心结构非对称，通过合理设计磁极中心的磁路走向，能够有效削弱气隙磁场磁密谐波，采用组合式磁极结构，可以避免气隙磁场中心凹陷的现象，增加气隙磁密曲线正弦性，增大气隙磁密，提高转子内部空间利用率，并且在切向永磁钢内部设置“凸”字形隔磁气隙，可以有效减少漏磁，提高发电机的输出性能，非对称磁极的布置形形式能有效降低齿槽转矩，改善电机的噪声与震动问题。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是图1所示实施例中的永磁转子的右视图。
图中：1、轴 2、后端盖 3、转子铁芯 4、电枢绕组 5、定子铁芯 6、第一矩形永磁钢 7、第二矩形永磁钢 8、切向永磁钢 9、“凸”字形隔磁气隙 10、前端盖 11、风扇12、轴承 13、螺钉 14、皮带轮 15、半圆形永磁钢 16、第一圆弧形隔磁气隙 17、第二圆弧形隔磁气隙 18、直角梯形隔磁气隙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由轴1、后端盖2、转子铁芯3、定子铁芯5、第一矩形永磁钢6、第二矩形永磁钢7、切向永磁钢8、前端盖10、半圆形永磁钢15组成的磁极中心结构非对称的组合式磁极永磁发电机，其特征在于：转子为非对称的组合式永磁转子；
在靠近转子铁芯3外圆处沿圆周方向设置偶数个由两个第一矩形永磁钢6组成的第一“V”形永磁钢，第一“V”形永磁钢的外侧极性以N、S极间隔排列，组成第一“V”形永磁钢的两个第一矩形永磁钢6内端连线的中点到转子铁芯3圆心的距离为转子铁芯3外圆半径的2/3，组成第一“V”形永磁钢的两个第一矩形永磁钢6之间的夹角为80°，组成第一“V”形永磁钢的两个第一矩形永磁钢6内端之间有1.5mm的不连通部分，第一矩形永磁钢6内外两端均设有第一圆弧形隔磁气隙16，第一圆弧形隔磁气隙16距离转子铁芯3外圆之间有1.5mm的不连通部分；
朝向转子铁芯3外圆侧的极性为N极的第一“V”形永磁钢的外侧设计有由两个第二矩形永磁钢7组成的第二“V”形永磁钢，组成第二“V”形永磁钢的两个第二矩形永磁钢7之间的夹角为90°，组成第二“V”形永磁钢的两个第二矩形永磁钢7内端之间有1.5mm的不连通部分，第二矩形永磁钢7的内外两端均设有直角梯形隔磁气隙18，直角梯形隔磁气隙18的高与第二矩形永磁钢7的短边连通且直角梯形隔磁气隙18的高小于第二矩形永磁钢7的短边长度，直角梯形隔磁气隙18斜腰一侧的两角均为圆角，直角梯形隔磁气隙18的外端距离转子铁芯3外圆有1.5mm的不连通部分；
朝向转子铁芯3外圆侧的极性为S极的第一“V”形永磁钢的外侧设计有半圆形永磁钢15，半圆形永磁钢15的圆心在第一“V”形永磁钢的对称线上，半圆形永磁钢15的外端距离转子外圆有1.5mm的不连通部分；
每两个相邻第一“V”形永磁钢的中间设有切向永磁钢8，相邻两个切向永磁钢8相对面的极性与相邻两个切向永磁钢8中间的第一“V”形永磁钢朝向转子铁芯3外圆侧的极性相同，切向永磁钢8内端中点到转子圆心的距离为转子半径的1/2，切向永磁钢8的外侧设有第二圆弧形隔磁气隙17，第二圆弧形隔磁气隙17距离转子外圆之间有1.5mm的不连通部分，切向永磁钢8内侧设有由矩形隔磁气隙和扇环形隔磁气隙组合而成的“凸”字形隔磁气隙9，矩形隔磁气隙的外侧边与切向永磁钢8内端的短边连通且矩形隔磁气隙的外侧边的宽度小于切向永磁钢8内端短边的宽度，扇环形隔磁气隙两条圆弧边的圆心均位于转子圆心处，扇环形隔磁气隙的角均为圆角，相邻“凸”字形隔磁气隙9之间有1.5mm的不连通部分。

Claims (1)

1.一种磁极中心结构非对称的组合式磁极永磁发电机，由轴（1）、后端盖（2）、转子铁芯（3）、定子铁芯（5）、第一矩形永磁钢（6）、第二矩形永磁钢（7）、切向永磁钢（8）、前端盖（10）、半圆形永磁钢（15）组成，其特征在于：转子为非对称的组合式永磁转子；
在靠近转子铁芯（3）外圆处沿圆周方向设置偶数个由两个第一矩形永磁钢（6）组成的第一“V”形永磁钢，第一“V”形永磁钢的外侧极性以N、S极间隔排列，组成第一“V”形永磁钢的两个第一矩形永磁钢（6）内端连线的中点到转子铁芯（3）圆心的距离为转子铁芯（3）外圆半径的2/3，组成第一“V”形永磁钢的两个第一矩形永磁钢（6）之间的夹角为80°，组成第一“V”形永磁钢的两个第一矩形永磁钢（6）内端之间有1.5mm的不连通部分，第一矩形永磁钢（6）内外两端均设有第一圆弧形隔磁气隙（16），第一圆弧形隔磁气隙（16）距离转子铁芯（3）外圆之间有1.5mm的不连通部分；
朝向转子铁芯（3）外圆侧的极性为N极的第一“V”形永磁钢的外侧设计有由两个第二矩形永磁钢（7）组成的第二“V”形永磁钢，组成第二“V”形永磁钢的两个第二矩形永磁钢（7）之间的夹角为90°，组成第二“V”形永磁钢的两个第二矩形永磁钢（7）内端之间有1.5mm的不连通部分，第二矩形永磁钢（7）的内外两端均设有直角梯形隔磁气隙（18），直角梯形隔磁气隙（18）的高与第二矩形永磁钢（7）的短边连通且直角梯形隔磁气隙（18）的高小于第二矩形永磁钢（7）的短边长度，直角梯形隔磁气隙（18）斜腰一侧的两角均为圆角，直角梯形隔磁气隙（18）的外端距离转子铁芯（3）外圆有1.5mm的不连通部分；
朝向转子铁芯（3）外圆侧的极性为S极的第一“V”形永磁钢的外侧设计有半圆形永磁钢（15），半圆形永磁钢（15）的圆心在第一“V”形永磁钢的对称线上，半圆形永磁钢（15）的外端距离转子外圆有1.5mm的不连通部分；
每两个相邻第一“V”形永磁钢的中间设有切向永磁钢（8），相邻两个切向永磁钢（8）相对面的极性与相邻两个切向永磁钢（8）中间的第一“V”形永磁钢朝向转子铁芯（3）外圆侧的极性相同，切向永磁钢（8）内端中点到转子圆心的距离为转子半径的1/2，切向永磁钢（8）的外侧设有第二圆弧形隔磁气隙（17），第二圆弧形隔磁气隙（17）距离转子外圆之间有1.5mm的不连通部分，切向永磁钢（8）内侧设有由矩形隔磁气隙和扇环形隔磁气隙组合而成的“凸”字形隔磁气隙（9），矩形隔磁气隙的外侧边与切向永磁钢（8）内端的短边连通且矩形隔磁气隙的外侧边的宽度小于切向永磁钢（8）内端短边的宽度，扇环形隔磁气隙两条圆弧边的圆心均位于转子圆心处，扇环形隔磁气隙的角均为圆角，相邻“凸”字形隔磁气隙（9）之间有1.5mm的不连通部分。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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