CN201134707Y - 一种用于电机的永磁转子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于电机的永磁转子，其转子铁芯的外侧面沿周向分布有若干凹槽，若干磁瓦分别固定在相应的凹槽内；磁瓦的内弧面与外弧面相互平行；所述凹槽的底面为弧面，该底面与所述磁瓦内弧面吻合；其中，所述若干磁瓦的外弧面具有公共外切圆，所述外弧面在周向上的端线偏离该公共外切圆。本实用新型利用厚度均匀的磁瓦与带凹槽的转子铁芯形成类正弦气隙和正弦波磁场，不仅提高了电机及其控制器的平稳性和可靠性，而且提高了对磁瓦充磁的可控制性，解决了传统的电机及其控制系统为提高某一方面的性能而导致其它性能降低的问题，是一种设计巧妙、性能优良的电机用永磁转子。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于电机的永磁转子，特别是用于永磁直流无刷电机或其它类型永磁电机的永磁转子。
背景技术
随着控制技术、电力电子技术和高性能永磁材料技术的发展，永磁电机越来越受到人们的重视，与传统电励磁电机等其它电机相比，永磁电机具有能量密度高、效率高、维护方便、结构简单等优点。衡量永磁电机好坏的一项重要指标是其运转平稳性，怎样解决系统平稳性尤其是低速下的平稳性一直是人们努力研究的课题。使用电压、电流波形为正弦波的电机，其低速平稳性大大优于方波、梯形波等其它波形的电机，为达到最好的匹配效果，要求电机的反电势波形为正弦波，即电机主磁场在空间呈正弦分布。
现有的一种永磁电机主要由定子和永磁转子等组成，其中，永磁转子包括：转子铁芯、转轴和充磁的磁瓦，定子包括：带齿槽的电枢铁芯、嵌入齿槽中的电枢绕组以及定子机座。电枢绕组通电后，产生旋转磁场，与磁瓦提供的励磁磁场相作用(相吸或相斥)，拖动永磁转子与电枢旋转磁场旋转。
上述永磁转子一般是将磁瓦粘贴在转子铁芯上，然后用无纬带绑扎并磨削周边。该结构的永磁转子存在以下缺点：磁瓦与转子铁芯用胶粘上后，当电机运行时，反复受热膨胀，可能导致粘结松动，从而导致电机损坏；而且，由于磁瓦的粘贴位置不均，会导致控制器功率管的损耗，从而降低电机的可靠性。
CN2706943Y号中国实用新型专利公开了一种用于电动机的永磁转子，它包括有转子铁芯、转子轴，转子轴穿过转子铁芯的轴孔并与转子铁芯紧固在一起，转子铁芯外侧上设有若干个凸台，若干个磁瓦分别扣装在相邻两个凸台之间。上述结构的转子中，磁瓦采用的是传统的等厚度设计，电动机中形成的是均匀气隙，其磁场波形为方波，这使得电动机控制器必须通过软硬件进行电流波形的控制，从而增加了控制器软硬件的设计难度，而且增加了电动机的功率损耗及振动噪声。
此外，CN200962543Y号中国实用新型专利公开了另外一种用于电动机的永磁转子，它包括有转子铁芯、转子轴，转子轴穿过转子铁芯的轴孔并与转子铁芯紧固在一起，转子铁芯外侧上设有若干个直齿状凸台，若干个磁瓦分别扣装在相邻两个凸台之间，磁瓦中间的厚度大于两端的厚度。上述结构的转子虽然有利于在电机中形成正弦波磁场，但由于磁瓦采用不等厚设计，提高了磁瓦制造和充磁头设计的难度。
发明内容
本实用新型所要解决的是传统电机及其控制系统为提高某一方面的性能而导致其它性能降低的问题，提供一种用于电机的永磁转子，它不仅可以在电机中形成正弦波磁场，以降低电机振动噪音和提高电机效率，而且能提高对磁瓦充磁的可控制性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：提供一种用于电机的永磁转子，包括转子铁芯和转子轴，该转子轴穿过转子铁芯的轴孔并与转子铁芯紧固在一起；所述转子铁芯的外侧面沿周向分布有若干凹槽，若干磁瓦分别固定在所述凹槽内；所述磁瓦的内弧面与外弧面相互平行；所述凹槽的底面为弧面，该底面与所述磁瓦的内弧面相吻合；其中，所述若干磁瓦的外弧面具有公共外切圆，所述外弧面在周向上的端线偏离该公共外切圆。
所述外弧面可以为圆弧面，其曲率大于所述公共外切圆的曲率。此外，所述外弧面还可以为变曲率弧面，其在切点的曲率大于或等于所述公共外切圆在该切点的曲率。
进一步地，所述磁瓦外侧包覆有固定套管，该固定套管的内周面与所述公共外切圆重合，以防止磁瓦由于磁性粘结松动导致径向松动，确保转子铁芯和磁瓦之间的装配牢固可靠。
此外，相邻两块磁瓦之间分别形成有间隙，所述若干凹槽分别位于相邻两个间隙之间，这样可避免磁极之间短路漏磁，使磁极波形更清晰。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：
1、采用内弧面与外弧面相互平行的等厚度磁瓦，且磁瓦外弧面的曲率大于它们公共外切圆的曲率，以形成类正弦气隙，有利于在电机中形成正弦波磁场，减少电机的振动噪音，避免电机的死点，提高电机效率；
2、磁瓦定位并紧固于凹槽内，解决了磁瓦粘接不均匀和不牢靠所导致的电机失效问题，可减少电机控制器中功率管的损耗，提高控制器的可靠性，延长控制器的使用寿命；
3、磁瓦之间能够保证一定的间隙而且定位均匀、准确，这样可避免磁极之间短路漏磁，使磁极波形更清晰，从而提高了电机效率；
4、磁瓦厚度均匀，降低了充磁头设计的难度，提高了对磁瓦充磁的可控制性。
综上所述，本实用新型利用厚度均匀的磁瓦与带凹槽的转子铁芯形成类正弦气隙和正弦波磁场，不仅提高了电机及其控制器的平稳性和可靠性，而且降低了充磁头设计的难度，提高了对磁瓦充磁的可控制性，解决了传统的电机及其控制系统为提高某一方面的性能而导致其它性能降低的问题，是一种设计巧妙、性能优良的电机用永磁转子。
附图说明
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为本实用新型永磁转子一种优选实施方式的横断面图；
图2为图1所示实施方式的转子铁芯部分的横断面图；
图3为图1的A局部放大图；
图4为图1所示实施方式未示出固定套管时的横断面图。
具体实施方式
参见图1至图3，本实用新型的永磁转子包括有转子铁芯1、若干磁瓦2以及转子轴3，转子轴3穿过转子铁芯1的轴孔，并通过打棱或滚花等措施与转子铁芯1紧固在一起。转子铁芯1的外侧面上沿周向分布有若干凹槽12，若干磁瓦2分别固定在相应的凹槽12内，磁瓦2在径向上具有相互平行的内圆弧面21和外圆弧面22，保证了磁瓦2厚度均匀，有利于充磁头的设计及磁瓦充磁；参见图4，各磁瓦2的外圆弧面22具有公共外切圆6，相邻两块磁瓦2之间分别形成有间隙5，若干凹槽12分别位于相邻两个间隙5内，以避免磁瓦2的磁极之间短路漏磁，使磁极波形更清晰。
参见图1至图2，凹槽12的底面121为圆弧面，该底面121与对应的磁瓦内圆弧面21相吻合，并通过粘接剂紧密粘接，使磁瓦2固定在对应的凹槽12内；此外，在其它实施方式中，还可通过凹槽两侧的定位结构对磁瓦2进行固定，而无须对弧底面121与对应的磁瓦内弧面21进行粘接。同时，凹槽12两侧形成的凸起对磁瓦2进行周向限位，使磁瓦2在周向定位准确，避免在周向上滑动。同时，在磁瓦2外侧采用诸如加热收缩或其它种类的固定套管4包覆，该固定套管4的内周面与该公共外切圆6重合，将磁瓦2紧紧贴合在转子铁芯1上，以防止磁瓦2由于磁性粘结松动导致径向松动，进一步确保转子铁芯1与磁瓦2之间的装配牢固可靠，
参见图4，为有利于在电机中形成正弦波磁场，改变传统磁瓦与定子铁芯(未示出)之间气隙均匀的状态，磁瓦外圆弧面22的曲率被设计成大于公共外切圆6的曲率，从而在磁瓦2与电机的定子铁芯之间形成不均匀的类正弦气隙，进而形成正弦波磁场，以减少电机的振动噪音，避免电机的死点，提高电机效率。上述结构的永磁转子在使用时，可与其它零部件组成直流无刷电机、永磁同步电机等及其它类型的永磁电机。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的发明构思前提下，还可以做出若干变形和改进，例如，图4中磁瓦2的外弧面22还可以是椭圆弧面或其它的变曲率弧面，其在切点P的曲率大于或等于公共外切圆在该切点P的曲率。这些也属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1、一种用于电机的永磁转子，包括
转子铁芯和转子轴，该转子轴穿过转子铁芯的轴孔并与转子铁芯紧固在一起；
所述转子铁芯的外侧面沿周向分布有若干凹槽，若干磁瓦分别固定在所述凹槽内；
所述磁瓦的内弧面与外弧面相互平行；
所述凹槽的底面为弧面，该底面与所述磁瓦的内弧面相吻合；
其特征是：
所述若干磁瓦的外弧面具有公共外切圆，所述外弧面在周向上的端线偏离该公共外切圆。
2、根据权利要求1所述一种用于电机的永磁转子，其特征是：
所述外弧面为圆弧面，其曲率大于所述公共外切圆的曲率。
3、根据权利要求1所述一种用于电机的永磁转子，其特征是：
所述外弧面为变曲率弧面，其在切点的曲率大于所述公共外切圆在该切点的曲率。
4、根据权利要求1所述一种用于电机的永磁转子，其特征是：
所述外弧面为变曲率弧面，其在切点的曲率等于所述公共外切圆在该切点的曲率。
5、根据权利要求1至4任一项所述一种用于电机的永磁转子，其特征是：
所述磁瓦外侧包覆有固定套管，该固定套管的内周面与所述公共外切圆重合。
6、根据权利要求5所述一种用于电机的永磁转子，其特征是：
相邻两块磁瓦之间分别形成有间隙，所述若干凹槽分别位于相邻两个间隙之间。
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