CN206313561U - 永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁同步电机，其包括：定子；转子，其位于定子内腔中，所述转子与定子间留有间隙；其中，所述转子包括：转子铁芯；转轴，其位于转子铁芯中部；多组转子槽，其沿转子铁芯的周向间隔分布，每组转子槽包括两个沿转子铁芯径向分布的第一转子槽和沿转轴外周壁周向的分布第二转子槽，所述第二转子槽位于两个第一转子槽之间且靠近转子转轴的一侧；多组永磁体，每组永磁体包括分别位于两个第一转子槽内的第一永磁体、位于第二转子槽内的第二永磁体，其中，第二永磁体与第二转子槽靠近转轴一侧的槽底之间具有间隙。本实用新型的电机避免了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。

Description

永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，更具体地说涉及一种永磁同步电机。

背景技术

现有技术中的永磁电机由于具有“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。但是也存在一些问题，如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。另外一方面，在高导磁性材料制成的电动机中，因定子与转子的几何学位置关系产生的齿槽效应转矩较大，振动较大。另外，定子绕组中感应的电压，形成含有很多高次谐波的失真波形，导致噪声增大外，还因铁损增大而导致效率降低。而且，在对定子供给三相正弦交流进行驱动时，由于作为转矩起有效作用的仅是基波分量，高频分量形成转矩波动，由于该转矩波动而使振动及噪声增大。

实用新型内容

本实用新型一个目的是提供一种永磁同步电机，其可以了降低永磁体的漏磁，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。同时改善永磁同步电机的齿槽转矩，降低永磁同步电机的振动及噪音。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种永磁同步电机，其特征在于，包括：定子；

转子，其位于定子内腔中，所述转子与定子间留有间隙；其中，所述转子包括：转子铁芯；转轴，其位于转子铁芯中部；多组转子槽，其沿转子铁芯的周向间隔分布，每组转子槽包括两个沿转子铁芯径向分布的第一转子槽和沿转轴外周壁周向分布的第二转子槽，所述第二转子槽位于两个第一转子槽之间且靠近转子转轴的一侧；多组永磁体，每组永磁体包括分别位于两个第一转子槽内的第一永磁体、位于第二转子槽内的第二永磁体，其中，第二永磁体与第二转子槽靠近转轴一侧的槽底之间具有间隙。

优选的是，所述的永磁同步电机，所述第二转子槽靠近转轴一侧的槽底两侧设置有第一凸起、第二凸起，所述第二永磁体抵顶在所述第一凸起和第二凸起上，所述第二永磁体、第一凸起、第二凸起、第二转子槽靠近转轴一侧的槽底之间形成所述间隙。

优选的是，所述的永磁同步电机，所述第二转子槽靠近转轴一侧的槽底位于所述第一凸起、第二凸起之间的部分呈圆弧面，所述圆弧面朝所述转轴凹入。

优选的是，所述的永磁同步电机，所述第二永磁体与第二转子槽靠近转轴一侧的槽底之间的距离为L1；所述多组转子槽中相邻两个第二转子槽的两个相邻的侧面靠近转轴的端部之间的距离为L2，其中L1与L2之间的比值大于或等于0.5小于1。

优选的是，所述的永磁同步电机，所述多组转子槽中每组转子槽与所述转子铁芯外周壁之间设置有两个贯穿的缝隙孔。

优选的是，所述的永磁同步电机，所述两个贯穿的缝隙孔关于所述转子铁芯的径向对称。

优选的是，所述的永磁同步电机，所述每组永磁体中两个第一永磁体的相同极性相对，所述第二永磁体朝向定子一侧具有与所述两个第一永磁体相对一侧相同的极性。

优选的是，所述的永磁同步电机，每个所述缝隙孔的宽度为0.5～1mm。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1.本实用新型中，第二永磁体与第二转子槽靠近转轴一侧的槽底之间设置有一定间距的间隙，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，这样减少了第二永磁体的漏磁，使第二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。

2.在每组转子槽与转子铁芯外周壁之间设置有两个贯穿的缝隙孔，可以明显改善永磁同步电机的齿槽转矩，削弱永磁同步电机中气隙磁密及反电动势中的谐波含量，降低永磁同步电机的振动及噪音。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型永磁同步电机的结构示意图；

图2为另一实施列中永磁同步电机的结构示意图；

图3为L1/L2比值与磁链关系图；

图4为本实用新型的永磁同步电机与传统的电机的齿槽转矩随电角度的变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示，一种永磁同步电机，其包括定子1；转子2，其位于定子1内腔中，转子1与定子2间留有间隙，间隙的大小对感应电机的运行性能影响极大，间隙大，则由电网供给的励磁电流滞后的无功电流大，使电机的功率因素变差，但是间隙过小时，将使装配困难，运行不可靠，高次谐波磁场增强，从而使附加损耗增加以及使启动特性变差，一般间隙为0.25～1.5mm之间。其中，转子2包括：转子铁芯21；转轴22，其位于转子铁芯21中部；多组转子槽，其沿转子铁芯21的周向间隔分布，如可以为四组或六组，图1中为四组，每组转子槽沿转子铁芯21的周向均匀分布，每组转子槽包括两个沿转子铁芯21径向分布的第一转子槽31和沿转轴22外周壁周向均匀间隔分布的第二转子槽32，第二转子槽32位于两个第一转子槽31之间且靠近转子铁芯转轴22的一侧；多组永磁体，每组永磁体包括分别位于两个第一转子槽31内的第一永磁体41、位于第二转子槽32内的第二永磁体42，其中，第二永磁体42与第二转子槽32靠近转轴22一侧的槽底之间具有间隙。两个第一永磁体41的相同极性相对，第二永磁体42朝向定子1一侧具有与两个第一永磁体41相对一侧相同的极性，如同为N极或S极。在现有的磁同步电机中，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，为此本实用新型中将第二永磁体42与第二转子槽32靠近转轴22一侧的槽底之间设置有间隙，使得磁通更难通过靠近转轴22的转子铁芯21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。

进一步地，第二永磁体42与第二转子槽32靠近转轴一侧的槽底之间的距离为L1；多组转子槽中相邻两个第二转子槽32的两个相邻的侧面靠近转轴22的端部之间的距离为L2，其中L1与L2之间的比值大于或等于0.5小于1。经过研究发现L1与L2之间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L1/L2≥0.5，可以使得电机获得更大的定子磁链，提高电机的效率。但是L1/L2之间的比值并不是越高越好，如图3所示为的磁链关系图中可以看出L1/L2在大于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，因此将L1与L2比值设置成小于1。

在另一实施例中，如图2所示，第二转子槽32靠近转轴一侧的槽底两侧设置有第一凸起321、第二凸起322，第二永磁体42抵顶在第一凸起321和第二凸起322上，第二永磁体42、第一凸起321、第二凸起322、第二转子槽32靠近转轴一侧的槽底之间形成所述间隙；通过设置凸起可以更好地固定第二永磁体42，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。第二转子槽32靠近转轴22一侧的槽底位于第一凸起321、第二凸起322之间的部分呈圆弧面323，圆弧面朝转轴22凹入；通过将槽底设计成向转轴22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。

进一步地，多组转子槽中每组转子槽与转子铁芯21外周壁之间设置有两个贯穿的缝隙孔51。这里缝隙孔51指的是狭长的孔，即宽度与长度的尺寸相差较大的孔；两个贯穿的缝隙孔51关于转子铁芯22的径向对称，即两个缝隙孔关于转子铁芯的中心的直线对称。每个所述缝隙孔的宽度为0.5～1mm，以保证电机的效率。如图3所示，图中的曲线a为采用本实用新型实施例的转子的永磁同步电机的齿槽转矩随电角度的变化曲线，曲线b为传统的电机的齿槽转矩随电角度的变化曲线。从图4中可以看出，采用根据本实用的永磁同步电机相对于传统的电机，齿槽转矩得到了明显的改善，齿槽转矩幅值降低了50％以上。因此通过设置缝隙孔51，可以明显改善永磁同步电机的齿槽转矩，削弱永磁同步电机中气隙磁密及反电动势中的谐波含量，降低永磁同步电机的振动及噪音。实际过程中可以进一步设置两个缝隙孔51呈“八”字型，每个缝隙孔51与第一转子槽31之间的夹角为30～60度，由此，可以进一步改善永磁同步电机的齿槽转矩，降低永磁同步电机的振动。

Claims (8)

1.一种永磁同步电机，其特征在于，包括：定子；

转子，其位于定子内腔中，所述转子与定子间留有间隙；其中，所述转子包括：转子铁芯；转轴，其位于转子铁芯中部；多组转子槽，其沿转子铁芯的周向间隔分布，每组转子槽包括两个沿转子铁芯径向分布的第一转子槽和沿转轴外周壁周向的分布第二转子槽，所述第二转子槽位于两个第一转子槽之间且靠近转子转轴的一侧；多组永磁体，每组永磁体包括分别位于两个第一转子槽内的第一永磁体、位于第二转子槽内的第二永磁体，其中，第二永磁体与第二转子槽靠近转轴一侧的槽底之间具有间隙。

2.如权利要求书1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述第二转子槽靠近转轴一侧的槽底两侧设置有第一凸起、第二凸起，所述第二永磁体抵顶在所述第一凸起和第二凸起上，所述第二永磁体、第一凸起、第二凸起、第二转子槽靠近转轴一侧的槽底之间形成所述间隙。

3.如权利要求书2所述的永磁同步电机，其特征在于，所述第二转子槽靠近转轴一侧的槽底位于所述第一凸起、第二凸起之间的部分呈圆弧面，所述圆弧面朝所述转轴凹入。

4.如权利要求书1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述第二永磁体与第二转子槽靠近转轴一侧的槽底之间的距离为L1；所述多组转子槽中相邻两个第二转子槽的两个相邻的侧面靠近转轴的端部之间的距离为L2，其中L1与L2之间的比值大于或等于0.5小于1。

5.如权利要求书1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述多组转子槽中每组转子槽与所述转子铁芯外周壁之间设置有两个贯穿的缝隙孔。

6.如权利要求书5所述的永磁同步电机，其特征在于，所述两个贯穿的缝隙孔关于所述转子铁芯的径向对称。

7.如权利要求书1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述每组永磁体中两个第一永磁体的相同极性相对，所述第二永磁体朝向定子一侧具有与所述两个第一永磁体相对一侧相同的极性。

8.如权利要求书5所述的永磁同步电机，其特征在于，每个所述缝隙孔的宽度为0.5～1mm。