CN205377490U - 永磁转子及永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种了永磁转子及永磁电机，其中，永磁转子包括转子铁芯以及位于转子铁芯中部的转轴，转子铁芯上安装有沿着转子铁芯径向分布的多个安装槽，安装槽中设置有永磁体，永磁体与安装槽靠近转轴的槽底之间具有空气隙。本实用新型的永磁转子及永磁电机有效地解决了现有技术中由于永磁体靠近转轴的部分无法充磁达到饱和状态，导致出现电机性能下降、永磁体失磁以及电机无法运转的问题。

Description

永磁转子及永磁电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种永磁转子及永磁电机。

背景技术

现有技术中的永磁电机(切向磁化永磁体结构)由于具有“聚磁”效果，能够产生更高的气隙磁密，使得电机具有较大的转矩/电流比和转矩/体积比，永磁电机越来越多地应用于伺服系统、电力牵引、办公自动化、家用电器等场合。

然而现有技术的永磁电机(切向磁化永磁体结构)由于转子极数较多，将外部磁场施加在转子上，对转子永磁体进行充磁时，充磁磁场很难进入转子靠近转轴的部分，永磁体靠近转轴的部分无法充磁达到饱和状态，因此容易导致出现电机性能下降、永磁体失磁以及电机无法运转的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种永磁转子及永磁电机，以解决现有技术中由于永磁体靠近转轴的部分无法充磁达到饱和状态，导致出现电机性能下降、永磁体失磁以及电机无法运转的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种永磁转子，永磁转子包括转子铁芯以及位于转子铁芯中部的转轴，转子铁芯上安装有沿着转子铁芯径向分布的多个安装槽，安装槽中设置有永磁体，永磁体与安装槽靠近转轴的槽底之间具有空气隙。

进一步地，永磁体与安装槽靠近转轴的槽底之间的距离为第一距离，相邻两个安装槽之间的间隔磁距离为第二距离，第一距离与第二距离之间的比值大于或者等于0.5。

进一步地，第一距离与第二距离之间的比值小于等于1.1。

进一步地，安装槽在槽底处形成有第一台阶和第二台阶，第一台阶和第二台阶分别位于安装槽的两侧，永磁体直接抵顶在第一台阶和第二台阶上，第一台阶和第二台阶之间形成空气隙，第一台阶与第二台阶之间的距离大于永磁体厚度的二分之一。

进一步地，槽底位于第一台阶与第二台阶之间的部分呈圆弧面，圆弧面朝向转轴凹入。

进一步地，安装槽在槽底处形成有第三台阶，第三台阶位于安装槽的中部，永磁体直接抵顶在第三台阶上，第三台阶与安装槽的两侧之间形成空气隙，第三台阶的宽度小于永磁体的厚度的二分之一。

进一步地，第三台阶具有两个弧形面以及连接两个弧形面的平面，两个弧形面分别朝向安装槽的两侧，平面与第三台阶抵顶，平面的宽度小于永磁体厚度的0.25倍。

进一步地，第三台阶的宽度由位于槽底的一端至平面的一端逐渐减小，第三台阶位于槽底的一端的宽度小于永磁体厚度的二分之一。

进一步地，安装槽在槽底处形成有两个第四台阶，两个第四台阶分别位于安装槽的两侧，永磁体与第四台阶之间的距离为第四距离，第四距离与相邻两个永磁体之间的间隔磁距离的比值大于或者等于0.5，安装槽在两个第四台阶之间的距离大于永磁体厚度的二分之一。

进一步地，安装槽在第四台阶与永磁体之间的位置处设置有固定台阶，永磁体与固定台阶抵顶设置。

进一步地，永磁体为偶数个，并且永磁体的数量大于或者等于4个。

进一步地，相邻两个永磁体的相同极性相对设置。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种永磁电机，包括永磁转子，永磁转子为上述的永磁转子。

应用本实用新型的技术方案，本实用新型中的永磁转子中，将永磁体靠近转轴的一端与安装槽靠近转轴的槽底之间形成有空气隙，使得磁通更难通过靠近转轴的转子铁芯部分也就是硅钢片闭合，这样减少了永磁体的漏磁，使永磁体内部的磁密饱和，避免了由于永磁体不饱和导致的电机性能下降，也避免了永磁体失磁而出现电机无法运转的问题出现。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的永磁转子的结构示意图；

图2是本实用新型第二实施例的永磁转子的结构示意图；

图3是本实用新型第三实施例的永磁转子的结构示意图；

图4是本实用新型第四实施例的永磁转子的结构示意图；

图5是本实用新型第五实施例的永磁转子的结构示意图；

图6是本实用新型第六实施例的永磁转子的结构示意图；

图7是本实用新型第七实施例的永磁转子的结构示意图；

图8是本实用新型第八实施例的永磁转子的结构示意图；

图9是本实用新型第九实施例的永磁转子的结构示意图；

图10是本实用新型第一实施例的永磁转子的B/A比值与磁链关系图。

附图标记说明：

10、转子铁芯；20、转轴；30、安装槽；40、永磁体；50、空气隙；31、第一台阶；32、第二台阶；33、第三台阶；34、第四台阶；35、固定台阶；331、弧形面；332、平面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

参见图1所示，根据本实用新型的第一实施例，提供了永磁转子，永磁转子包括转子铁芯10以及位于转子铁芯10中部的转轴20，转子铁芯10上安装有沿着转子铁芯10径向分布的多个安装槽30，安装槽30中设置有永磁体40，永磁体40与安装槽30靠近转轴20的槽底之间具有空气隙50。

在现有的切向永磁同步电机中，一般永磁体靠近转子内侧与永磁体槽之间是直接接触的，将外部磁场施加在转子上，对转子永磁体进行充磁时，充磁磁场很难进入转子靠近转轴的部分，永磁体靠近转轴的部分无法充磁达到饱和，经研究发现，由外部磁场施加在转子上的磁通，一部分经永磁体N极-靠近转轴的硅钢片-永磁体S极闭合，属于外部磁场未对永磁体充磁的漏磁，使永磁体内部磁密不饱和，为此本实用新型中的永磁转子中，将永磁体靠近转轴的一端与安装槽靠近转轴的槽底之间形成有空气隙，使得磁通更难通过靠近转轴的转子铁芯部分也就是硅钢片闭合，这样减少了永磁体的漏磁，使永磁体内部的磁密饱和，避免了由于永磁体不饱和导致的电机性能下降，也避免了永磁体失磁而出现电机无法运转的问题出现。

本实施例中，永磁体40为偶数个，并且永磁体40的数量大于或者等于4个。相邻两个永磁体40的相同极性相对设置。

永磁体40与安装槽30靠近转轴20的槽底之间的距离为第一距离B，相邻两个安装槽30之间的间隔磁距离为第二距离A，第一距离B与第二距离A之间的比值大于或者等于0.5。第一距离也就是空气隙的高度距离，第一距离B与第二距离A的比值对永磁体的饱和程度有很大影响，就是对电机永磁体在定子的感应磁链有较大的影响，通过将永磁体设置成B/A≥0.5，可以使得电机获得更大的定子磁链，提高电机的效率。

由图10的磁链关系图中可以看出，第二距离与第一距离的比值B/A并不是越高越好，B/A在大于1.1以后，永磁体饱和，磁通不再增加，即定子磁通基本不再增加，甚至因永磁体的尺寸变小，单片磁通减小，定子磁通减小，为保证永磁体的利用率，降低成本，将永磁体设置成1.1≥B/A。即第一距离B与第二距离A之间的比值小于等于1.1。

由图1可以看出，本实施例的空气隙的横截面为矩形，也就是说永磁体40靠近转轴的一端与安装槽30的槽底直接形成了空气隙。并且，相邻两个永磁体40之间的间隔磁距离是相邻两个安装槽30的侧边之间的距离值。

本实用新型还提供了永磁转子的第二实施例，参见图2，本实施例中永磁转子与第一实施例的结构基本相同，区别仅在于永磁体40的结构，可以由图2中看出，永磁体40的厚度由靠近转轴的一端朝向永磁转子的外侧逐渐增大，但是这种结构中第一距离与第二距离之间的比例关系与第一实施例的相同。

本实用新型还提供了永磁转子的第三实施例，参见图3，本实施例中永磁转子与第一实施例的结构基本相同，区别仅在于安装槽的结构，本实施例中，安装槽30在槽底处形成有第一台阶31和第二台阶32，第一台阶31和第二台阶32分别位于安装槽30的两侧，永磁体40直接抵顶在第一台阶31和第二台阶32上，第一台阶31和第二台阶32之间形成空气隙50，第一台阶31与第二台阶32之间的距离C大于永磁体40厚度H的二分之一。通过设置台阶可以更好地固定永磁体40，永磁转子在充磁时进入底部永磁体的磁力线不会发生明显减少，提高永磁体的充磁饱和度。

本实用新型还提供了永磁转子的第四实施例，参见图4，本实施例中永磁转子与第三实施例的结构基本相同，区别仅在于安装槽的结构，本实施例中，安装槽30在槽底处形成有第一台阶31和第二台阶32，第一台阶31和第二台阶32分别位于安装槽30的两侧，槽底位于第一台阶31与第二台阶32之间的部分呈圆弧面，圆弧面朝向转轴20凹入。通过将槽底设计成向转子内侧凹入的圆弧面，可以减少充磁时磁力线通过两相邻的极间隔磁位置形成通路，增加进入永磁体的磁力线，使得转子永磁体充磁更加饱和，增大永磁体在定子的感应磁通，提高电机效率，保障电机的可靠性。

本实用新型还提供了永磁转子的第五实施例，参见图5，本实施例中永磁转子与第三实施例的结构基本相同，区别仅在于安装槽的结构，本实施例中，安装槽30在槽底处形成有第一台阶31和第二台阶32，第一台阶31和第二台阶32分别位于安装槽30的两侧，而第一台阶31和第二台阶32相对于安装槽内侧的部分为弧形面。

本实用新型还提供了永磁转子的第六实施例，参见图6，本实施例中永磁转子与第一实施例的结构基本相同，区别仅在于安装槽的结构，本实施例中，安装槽30在槽底处形成有第三台阶33，第三台阶33位于安装槽30的中部，永磁体40直接抵顶在第三台阶33上，第三台阶33与安装槽30的两侧之间形成空气隙50，第三台阶33的宽度E小于永磁体40的厚度H的二分之一。第三台阶33的横截面为矩形，第三台阶33与安装槽30的两侧之间分别形成了两个横截面为矩形的空气隙区域，永磁体朝向转轴一端可以通过两个两空气隙区域，使更多的磁通传入到永磁体，同时第三台阶能够保证永磁体固定不动，不会因为施加在转子上的外部磁场产生的力使永磁体偏移，致使永磁体的磁通减少，充磁不饱和的现象发生。

本实用新型还提供了永磁转子的第七实施例，参见图7，本实施例中永磁转子与第六实施例的结构基本相同，区别仅在于安装槽的结构，本实施例中第三台阶33的结构与第六实施例中的第三台阶有所不同，第三台阶33具有两个弧形面331以及连接两个弧形面331的平面332，两个弧形面331分别朝向安装槽30的两侧，平面332与第三台阶33抵顶，平面332的宽度F小于永磁体40厚度H的0.25倍，也就是说F＜0.25H，由平面332具有一定宽度，所以F大于0。

进一步优选地，第三台阶33的宽度由位于槽底的一端至平面332的一端逐渐减小，第三台阶33位于槽底的一端的宽度G小于永磁体40厚度H的二分之一，即G＜0.5H。永磁体底部两端空隙面积增大，可以使更多的磁通传入永磁体，永磁体更容易饱和。

本实用新型还提供了永磁转子的第八实施例，参见图8，本实施例中永磁转子与第三实施例的结构基本相同，区别仅在于安装槽的结构，本实施例中安装槽30在槽底处形成有两个第四台阶34，两个第四台阶34分别位于安装槽30的两侧，永磁体40与第四台阶34之间的距离为第四距离，第四距离与相邻两个永磁体40之间的间隔磁距离的比值大于或者等于0.5，安装槽30在两个第四台阶34之间的距离I大于永磁体40厚度H的二分之一，即I>0.5H。通过本实施例的结构设置可以更多的阻挡充磁时磁力线通过两相邻的极间隔磁位置形成通路，增加进入永磁体的磁力线，在满足转子的机械强度的前提下，可以加大台阶的长度J，增大空隙的面积，增强隔磁效果，增大永磁体在定子的感应磁通，提高电机效率。

本实用新型还提供了永磁转子的第九实施例，参见图9，本实施例中永磁转子与第八实施例的结构基本相同，区别仅在于，本实施例中安装槽30在第四台阶34与永磁体40之间的位置处设还置有固定台阶35，永磁体40与固定台阶35抵顶设置。设置固定台阶35的作用是为了保证永磁体固定不动，不会因为施加在转子上的外部磁场产生的力使永磁体偏移，致使永磁体的磁通减少，充磁不饱和的现象发生。

本实用新型还提供了一种永磁电机的实施例，包括上述的永磁转子。本实施例的永磁电机中，将永磁体靠近转轴的一端与安装槽靠近转轴的槽底之间形成有空气隙，使得磁通更难通过靠近转轴的转子铁芯部分也就是硅钢片闭合，这样减少了永磁体的漏磁，使永磁体内部的磁密饱和，避免了由于永磁体不饱和导致的电机性能下降，也避免了永磁体失磁而出现电机无法运转的问题出现。

当然，以上是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种永磁转子，所述永磁转子包括转子铁芯(10)以及位于所述转子铁芯(10)中部的转轴(20)，转子铁芯(10)上安装有沿着所述转子铁芯(10)径向分布的多个安装槽(30)，所述安装槽(30)中设置有永磁体(40)，其特征在于，所述永磁体(40)与所述安装槽(30)靠近所述转轴(20)的槽底之间具有空气隙(50)。

2.根据权利要求1所述的永磁转子，其特征在于，所述永磁体(40)与所述安装槽(30)靠近所述转轴(20)的槽底之间的距离为第一距离(B)，相邻两个安装槽(30)之间的间隔磁距离为第二距离(A)，所述第一距离(B)与所述第二距离(A)之间的比值大于或者等于0.5。

3.根据权利要求2所述的永磁转子，其特征在于，所述第一距离(B)与所述第二距离(A)之间的比值小于等于1.1。

4.根据权利要求1所述的永磁转子，其特征在于，所述安装槽(30)在槽底处形成有第一台阶(31)和第二台阶(32)，所述第一台阶(31)和所述第二台阶(32)分别位于所述安装槽(30)的两侧，所述永磁体(40)直接抵顶在所述第一台阶(31)和所述第二台阶(32)上，所述第一台阶(31)和所述第二台阶(32)之间形成所述空气隙(50)，所述第一台阶(31)与所述第二台阶(32)之间的距离大于所述永磁体(40)厚度的二分之一。

5.根据权利要求4所述的永磁转子，其特征在于，所述槽底位于所述第一台阶(31)与所述第二台阶(32)之间的部分呈圆弧面，所述圆弧面朝向所述转轴(20)凹入。

6.根据权利要求1所述的永磁转子，其特征在于，所述安装槽(30)在槽底处形成有第三台阶(33)，所述第三台阶(33)位于所述安装槽(30)的中部，所述永磁体(40)直接抵顶在所述第三台阶(33)上，所述第三台阶(33)与所述安装槽(30)的两侧之间形成所述空气隙(50)，所述第三台阶(33)的宽度小于所述永磁体(40)的厚度的二分之一。

7.根据权利要求6所述的永磁转子，其特征在于，所述第三台阶(33)具有两个弧形面(331)以及连接两个弧形面(331)的平面(332)，两个所述弧形面(331)分别朝向所述安装槽(30)的两侧，所述平面(332)与所述第三台阶(33)抵顶，所述平面(332)的宽度小于所述永磁体(40)厚度的0.25倍。

8.根据权利要求7所述的永磁转子，其特征在于，所述第三台阶(33)的宽度由位于所述槽底的一端至所述平面(332)的一端逐渐减小，所述第三台阶(33)位于所述槽底的一端的宽度小于所述永磁体(40)厚度的二分之一。

9.根据权利要求1所述的永磁转子，其特征在于，所述安装槽(30)在槽底处形成有两个第四台阶(34)，两个所述第四台阶(34)分别位于所述安装槽(30)的两侧，所述永磁体(40)与所述第四台阶(34)之间的距离为第四距离，所述第四距离与相邻两个永磁体(40)之间的间隔磁距离的比值大于或者等于0.5，所述安装槽(30)在两个所述第四台阶(34)之间的距离大于所述永磁体(40)厚度的二分之一。

10.根据权利要求9所述的永磁转子，其特征在于，所述安装槽(30)在所述第四台阶(34)与所述永磁体(40)之间的位置处设置有固定台阶(35)，所述永磁体(40)与所述固定台阶(35)抵顶设置。

11.根据权利要求1所述的永磁转子，其特征在于，所述永磁体(40)为偶数个，并且所述永磁体(40)的数量大于或者等于4个。

12.根据权利要求11所述的永磁转子，其特征在于，相邻两个所述永磁体(40)的相同极性相对设置。

13.一种永磁电机，包括永磁转子，其特征在于，所述永磁转子为上述权利要求1至12中任一项所述的永磁转子。