CN205160231U - 一种分段斜极式永磁同步电机转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种分段斜极式永磁同步电机转子，主要解决现有分段斜极式永磁同步电机转子结构复杂、成本高的问题。该分段斜极式永磁同步电机转子包括主轴，所述主轴上套设有至少两段环形永磁体，相邻两所述环形永磁体之间设置有第一隔磁挡环，所述第一隔磁挡环上设置有定位结构，用于对其两侧的所述环形永磁体进行周向的定位，使得沿所述主轴的轴向排列的所述至少两段环形永磁体沿绕轴线的同一转动方向依次偏转预设角度θ。通过第一隔磁挡环上的定位结构方便的实现分段斜极，降低电机的齿槽转矩，结构简单，成本低，可以解决当前较大尺寸的环形磁钢无法加工这一瓶颈问题。

Description

一种分段斜极式永磁同步电机转子

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体涉及一种分段斜极式永磁同步电机转子。

背景技术

转子斜极从原理上可以认为与定子斜槽基本一致，常见的方法有两种，如图1和图2所示。如图1所示，连续斜极效果和定子斜槽基本相同，但这种形状的磁钢会大大提高磁钢的生产成本，不利于大批量生产。如图2所示，转子分段斜极方法不仅有较好的齿谐波及齿槽转矩削弱效果，而且有利于降低磁钢的加工生产成本。为了方便制造，斜极的效果通常采用转子磁极分段错位方法的方法。

现有技术中提到采用分段斜极的方法实现减小永磁电机齿槽转矩的结构，如图3所示采用表贴式磁钢斜极，但偏于一种公认理论的阐述，并没有实质性的提出能够实现斜极的措施。

现有技术中还提到一种分段斜极式永磁同步电机转子，其结构如图4所示，该结构虽然能够起到较好的斜极效果，但结构相当复杂，单独追求某一方面性能而使结构过于复杂化并不可取，且过于复杂的结构本身会导致电机性能的不可控性。

针对上述问题，亟需提供一种新的分段斜极式永磁同步电机转子，以解决现有技术中存在的结构复杂、成本高的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种结构简单、成本低、能够方便的实现分段斜极的分段斜极式永磁同步电机转子。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种分段斜极式永磁同步电机转子，包括主轴，所述主轴上套设有至少两段环形永磁体，相邻两所述环形永磁体之间设置有第一隔磁挡环，所述第一隔磁挡环上设置有定位结构，用于对其两侧的所述环形永磁体进行周向的定位，使得沿所述主轴的轴向排列的所述至少两段环形永磁体沿绕轴线的同一转动方向依次偏转预设角度θ。

优选的，所述第一隔磁挡环的两侧面分别和与其相对的所述环形永磁体的侧面相贴合。

优选的，所述至少两段环形永磁体的两端均设置有第二隔磁挡环，所述第二隔磁挡环与所述主轴为过盈配合；

所述第二隔磁挡环和与其相邻的所述环形永磁体之间相对的两侧面贴合设置。

优选的，还包括套于所述第一隔磁挡环、所述至少两段环形永磁体以及两端的所述第二隔磁挡环外的护套，所述护套与所述第一隔磁挡环、所述至少两段环形永磁体以及两端的所述第二隔磁挡环均为过盈配合。

优选的，所述第一隔磁挡环与所述主轴为过盈配合。

优选的，所述定位结构包括设置于所述第一隔磁挡环第一侧的两个第一凸筋以及设置于所述第一隔磁挡环第二侧的两个第二凸筋，所述两个第一凸筋和所述两个第二凸筋的连线均通过所述第一隔磁挡环的中心，且两连线之间的夹角呈所述预设角度θ；

与所述第一隔磁挡环的第一侧相对的所述环形永磁体上设置有分别与所述两个第一凸筋配合的第一凹槽，与所述第一隔磁挡环的第二侧相对的所述环形永磁体上设置有分别与所述两个第二凸筋配合的第二凹槽。

优选的，所述预设角度θ通过公式

$\mathrm{\θ}=\frac{2\mathrm{\π}}{LCM(Z,2p)}\frac{N-1}{N}$ 获得，

其中，Z为定子槽数；p为极对数；N为磁钢轴向分段数；LCM(Z,2p)表示定子槽数Z和电机极数2p的最小公倍数。

优选的，所述环形永磁体与所述主轴为间隙配合且通过粘结剂与所述主轴粘接。

优选的，护套材料为镍基合金、钛合金或碳纤维材料。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的分段斜极式永磁同步电机转子，其在主轴上套设有至少两段环形永磁体，相邻环形永磁体之间设置第一隔磁挡环，并通过第一隔磁挡环上的定位结构对环形永磁体进行周向的定位，从而使得沿主轴的轴向排列的至少两段环形永磁体沿绕轴线的同一转动方向依次偏转预设角度，从而方便的实现分段斜极，降低电机的齿槽转矩，结构简单，成本低，可以解决当前较大尺寸的环形磁钢无法加工这一瓶颈问题。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是转子连续斜极示意图；

图2是转子分段斜极示意图；

图3是现有的一种分段斜极实现方法示意图；

图4是现有的另一种分段斜极式永磁同步电机转子示意图；

图5是本实用新型具体实施例提供的分段斜极式永磁同步电机转子的剖视图；

图6是本实用新型具体实施例提供的分段斜极式永磁同步电机转子的爆炸图；

图7是本实用新型具体实施例提供的环形永磁体与第一隔磁挡环的配合结构图。

图中，1、主轴；11、第一段轴；12、第二段轴；13、第三段轴；2、环形永磁体；21、第一凹槽；22、第二凹槽；3、第一隔磁挡环；31、第一凸筋；32、第二凸筋；4、第二隔磁挡环；5、护套。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

本实用新型提供的分段斜极式永磁同步电机转子包括主轴，主轴上套设有至少两段环形永磁体，相邻两环形永磁体之间设置有第一隔磁挡环，第一隔磁挡环上设置有定位结构，用于对其两侧的环形永磁体进行周向的定位，使得沿主轴的轴向排列的至少两段环形永磁体沿绕轴线的同一转动方向依次偏转预设角度θ。通过第一隔磁挡环上的定位结构方便的实现分段斜极，降低电机的齿槽转矩，结构简单，成本低，可以解决当前较大尺寸的环形磁钢无法加工这一瓶颈问题。

工程上，分段斜极电机轴向分段数的选择往往较少，在大批量生产时，考虑到加工的方便性，也不建议转子的轴向分段数过多。同时，高速电机转子结构强度方面也限制了磁钢轴向分段数。电机的轴向分段数可根据转子铁心的实际情况来选择，不必过分追求高分段数：轴向分段数小、斜极角合理的情况下仍然可以对各次谐波、齿槽转矩以及转矩脉动产生较好的消弱效果。在大批量生产中,能大大降低磁钢的加工生产成本。

下面参照图5和图6说明本实用新型的分段斜极式永磁同步电机转子的实施例。

本实施例中轴向分段数为两段，如图5和图6所示，主轴1上套设有两段环形永磁体2，相邻两环形永磁体2之间设置有第一隔磁挡环3。第一隔磁挡环3上设置有定位结构，用于对其两侧的环形永磁体2进行周向的定位，使得其中一环形永磁体2相对于另一个环形永磁体2绕轴线偏转预设角度θ，从而实现分段斜极。

定位结构不限，能够实现对环形永磁体2的周向定位即可，在一个优选实施例中，如图7所示，定位结构包括设置于第一隔磁挡环3第一侧的两个第一凸筋31以及设置于第一隔磁挡环3第二侧的两个第二凸筋32，两个第一凸筋31和两个第二凸筋32的连线均通过第一隔磁挡环3的中心，且两连线之间的夹角呈预设角度θ。

与第一隔磁挡环3的第一侧相对的环形永磁体2上设置有分别与两个第一凸筋31配合的第一凹槽21，与第一隔磁挡环3的第二侧相对的环形永磁体2上设置有分别与两个第二凸筋32配合的第二凹槽22。通过凸筋和凹槽的配合实现对两环形永磁体2的周向定位，结构简单，实现方便。

进一步的，第一隔磁挡环3的两侧面分别和与其相对的环形永磁体2的侧面相贴合。带凸筋的第一隔磁挡环3不仅可以有效避免永磁体轴向漏磁，而且可以较方便的实现永磁体斜极，解决永磁电机斜极困难的问题。

进一步的，两环形永磁体2的两端均设置有第二隔磁挡环4，第二隔磁挡环4和与其相邻的环形永磁体2之间相对的两侧面贴合设置，从而，通过第二隔磁挡环4实现隔磁和定位。

作为一种优选方式，第一隔磁挡环3和第二隔磁挡环4均与主轴1为过盈配合，环形永磁体2与主轴1为间隙配合且通过胶水等粘结剂与主轴1粘接。

进一步的，还包括套于第一隔磁挡环3、两段环形永磁体2以及两端的第二隔磁挡环4外的护套5，护套5与第一隔磁挡环3、两段环形永磁体2以及两端的第二隔磁挡环4均为过盈配合。通过护套5保护作用，使得永磁转子可以安全运行。

主轴1的结构优选为，包括由一端向两一端直径依次减小的三段轴，分别为第一段轴11、第二段轴12和第三段轴13，其中，在第三段轴13由靠近第二段轴12的一端向另一端依次套设第二隔磁挡环4、环形永磁体2、第一隔磁挡环3、环形永磁体2、第二隔磁挡环4，靠近第二段轴12的第二隔磁挡环4与第二段轴12的侧面贴合。护套5的一端面与远离第二段轴12的第二隔磁挡环4的外侧面相平齐，另一端面与第一段轴11的侧面相贴合。

作为优选的，护套5采用镍基合金、钛合金或碳纤维材料等材料制成。两环形永磁2均采用钕铁硼材料，形状尺寸一样，平行充磁，充磁方向与其上都得凹槽方向垂直。

另外，预设角度θ通过公式

初步获得并可进行优化，

其中，Z为定子槽数；p为极对数；N为磁钢轴向分段数；LCM(Z,2p)表示定子槽数Z和电机极数2p的最小公倍数。另外，预设角度θ也可以通过经验值获得。

可以理解的是，环形永磁体2的数量不局限于是两段，可根据具体需求进行设置。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分段斜极式永磁同步电机转子，包括主轴(1)，其特征在于：所述主轴(1)上套设有至少两段环形永磁体(2)，相邻两所述环形永磁体(2)之间设置有第一隔磁挡环(3)，所述第一隔磁挡环(3)上设置有定位结构，用于对其两侧的所述环形永磁体(2)进行周向的定位，使得沿所述主轴(1)的轴向排列的所述至少两段环形永磁体(2)沿绕轴线的同一转动方向依次偏转预设角度θ。

2.根据权利要求1所述的分段斜极式永磁同步电机转子，其特征在于：所述第一隔磁挡环(3)的两侧面分别和与其相对的所述环形永磁体(2)的侧面相贴合。

3.根据权利要求2所述的分段斜极式永磁同步电机转子，其特征在于：所述至少两段环形永磁体(2)的两端均设置有第二隔磁挡环(4)，所述第二隔磁挡环(4)与所述主轴(1)为过盈配合；

所述第二隔磁挡环(4)和与其相邻的所述环形永磁体(2)之间相对的两侧面贴合设置。

4.根据权利要求3所述的分段斜极式永磁同步电机转子，其特征在于：还包括套于所述第一隔磁挡环(3)、所述至少两段环形永磁体(2)以及两端的所述第二隔磁挡环(4)外的护套(5)，所述护套(5)与所述第一隔磁挡环(3)、所述至少两段环形永磁体(2)以及两端的所述第二隔磁挡环(4)均为过盈配合。

5.根据权利要求1所述的分段斜极式永磁同步电机转子，其特征在于：所述第一隔磁挡环(3)与所述主轴(1)为过盈配合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的分段斜极式永磁同步电机转子，其特征在于：所述定位结构包括设置于所述第一隔磁挡环(3)第一侧的两个第一凸筋(31)以及设置于所述第一隔磁挡环(3)第二侧的两个第二凸筋(32)，所述两个第一凸筋(31)和所述两个第二凸筋(32)的连线均通过所述第一隔磁挡环(3)的中心，且两连线之间的夹角呈所述预设角度θ；

与所述第一隔磁挡环(3)的第一侧相对的所述环形永磁体(2)上设置有分别与所述两个第一凸筋(31)配合的第一凹槽(21)，与所述第一隔磁挡环(3)的第二侧相对的所述环形永磁体(2)上设置有分别与所述两个第二凸筋(32)配合的第二凹槽(22)。

7.根据权利要求1至5任一项所述的分段斜极式永磁同步电机转子，其特征在于：所述预设角度θ通过公式

获得，

其中，Z为定子槽数；p为极对数；N为磁钢轴向分段数；LCM(Z,2p)表示定子槽数Z和电机极数2p的最小公倍数。

8.根据权利要求1至5任一项所述的分段斜极式永磁同步电机转子，其特征在于：所述环形永磁体(2)与所述主轴(1)为间隙配合且通过粘结剂与所述主轴(1)粘接。

9.根据权利要求4所述的分段斜极式永磁同步电机转子，其特征在于：护套(5)材料为镍基合金、钛合金或碳纤维材料。