CN214314754U - 一种永磁电机磁钢及定子磁极结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁电机磁钢及定子磁极结构。为了克服现有技术在优化电机反电势波形及齿槽转矩时，磁钢的利用率低的问题；本实用新型包括转子的磁钢和设置在定子上的磁极，磁钢与磁极之间形成气隙；所述的磁钢面向气隙侧设置包括圆弧段和直线段，直线段对称设置在圆弧段的两侧；所述的磁极面向气隙侧设置包括圆弧段和直线段，直线段对称设置在圆弧段的两侧；磁极上的圆弧段与磁钢上的圆弧段同心设置。本方案的设计增大了气隙磁密，提高了磁钢的利用率，在优化电机反电势波形及齿槽转矩的同时，使磁钢的利用率达到最大化。

Description

一种永磁电机磁钢及定子磁极结构

技术领域

本实用新型涉及一种磁钢及定子磁极领域，尤其涉及一种永磁电机磁钢及定子磁极结构。

背景技术

为优化定子磁路，取得较好的反电势波形，及更小的齿槽转矩，目前永磁同步电机在设计时大都采用以下几种方式：

一是定、转子同心设计方法，使气隙磁密达到最大。但这种方法会使气隙中谐波含量增大，反电势畸变严重，尤其是5、7次谐波含量较大，导致电机谐波损耗加大，发热增加，不利于节能环保。

还有就是不均匀气隙设计方法，通过改变磁钢在气隙中的极弧半径及极弧偏心距，从而达到优化气隙磁密，降低谐波含量，得到更接近于正弦的反电势波形的目的。这种方法的磁钢或磁极通常为整段圆弧或直线，这种方法大大降低了磁钢的利用率，同等扭力输出条件下，成本更高。例如，一种在中国专利文献上公开的“一种超高效10极12槽磁钢内置“一”型转子结构的永磁电机”，其公告号CN105896867A，包括：设有12个齿槽的定子和10个转子极的转子，其中，所述转子横切面的外轮廓由若干段圆弧连接而成，所述各圆弧的半径相等，各圆弧的圆心在以所述转子的几何中心为圆心的同一圆上均匀分布；所述定子横切面的内轮廓线为圆形；所述定子与所述转子之间的电机气隙为非均匀的不等气隙，且电机的气隙磁密波形接近正弦波；所述转子上均匀设置10个磁钢槽，所述磁钢槽内设置磁钢。该方案大大降低了磁钢的利用率，同等扭力输出条件下，成本更高。

发明内容

本实用新型主要解决现有技术在优化电机反电势波形及齿槽转矩时，磁钢的利用率低的问题；提供一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，在优化电机反电势波形及齿槽转矩的同时，使磁钢的利用率达到最大化。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，包括转子的磁钢和设置在定子上的磁极，磁钢与磁极之间形成气隙；所述的磁钢面向气隙侧设置包括圆弧段和直线段，直线段对称设置在圆弧段的两侧；所述的磁极面向气隙侧设置包括圆弧段和直线段，直线段对称设置在圆弧段的两侧；磁极上的圆弧段与磁钢上的圆弧段同心设置。

本方案将磁极及磁钢在气隙中的弧形分成三段，磁极和磁钢在气隙中的分别由两段直线段及一段圆弧构成，直线段和圆弧段关于中心线对称，磁极和磁钢的圆弧段同心，增大了气隙磁密，提高了磁钢的利用率，在优化电机反电势波形及齿槽转矩的同时，使磁钢的利用率达到最大化。

作为优选，所述的磁钢上的直线段与磁钢上的圆弧段中心点切线平行。

作为优选，所述的磁极上的直线段分别与圆弧段两端的切线向圆心方向相交。

作为优选，所述的直线段与圆弧段两端切线之间的角度呈5°～30°。

作为优选，所述的磁极上的圆弧段对应的圆心角与磁钢上的圆弧段对应的圆心角的比例范围在0.8～1.2之间。与传统电机设计相比，减少反电势波的5、7次谐波含量。

作为优选，所述的气隙大小在0.4mm～1.5mm之间。增大气隙的磁密度。

作为优选，所述的转子上设置有卡接槽，卡接槽两侧设置有定位卡条，磁钢卡接在卡接槽中。固定转子上的磁钢，进行定位，保证在电机运行时的稳定性。

作为优选，所述的磁钢粘贴在转子上。提高磁钢与转子的连接强度。

本实用新型的有益效果是：

将磁极及磁钢在气隙中的弧形分成三段，磁极和磁钢在气隙中的分别由两段直线段及一段圆弧构成，直线段和圆弧段关于中心线对称，磁极和磁钢的圆弧段同心，增大了气隙磁密，提高了磁钢的利用率，在优化电机反电势波形及齿槽转矩的同时，使磁钢的利用率达到最大化。

附图说明

图1是本实用新型的一种永磁电机磁钢及定子磁极结构的示意图。

图中1.定子，2.转子，3.磁极，4.磁钢，5.圆弧段，6.直线段。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例的一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，如图1所示，包括定子1、转子2、磁极3和磁钢4。

磁极3一体化设置在定子1上，磁钢4设置在转子2上，磁钢4与磁极3之间形成气隙，气隙大小在0.4mm～1.5mm之间。在本实施例中，气隙大小为0.6mm，增大气隙的磁密度。

本实施例的永磁电机为外转子的电机，转子2设置在外侧，定子1设置在内侧。本实施例的电机为18槽16极的电机。

在本实施例中，磁钢4粘贴在转子2上，提高磁钢与转子的连接强度。转子2上设置有卡接槽，卡接槽两侧设置有定位卡条，磁钢4卡接在卡接槽中，图中未示出。通过卡接槽固定转子2上的磁钢4，进行定位，保证在电机运行时的稳定性。

磁钢4面向气隙侧设置包括圆弧段5和两段直线段6，两段直线段6对称设置在圆弧段5的两侧。磁钢4上的直线段6与磁钢4上的圆弧段5中心点切线平行。

磁极3面向气隙侧设置包括圆弧段5和两段直线段6，两段直线段6对称设置在圆弧段5的两侧。磁极3上的直线段6分别与圆弧段5两端的切线向圆心方向相交。直线段6与圆弧段5两端切线之间的角度呈5°～30°，在本实施例中，直线段6与圆弧段5两端切线之间的角度呈15°。

磁极3上的圆弧段5与磁钢4上的圆弧段5同心设置。磁极3上的圆弧段5对应的圆心角与磁钢4上的圆弧段5对应的圆心角的比例范围在0.8～1.2之间，在本实施例中，磁极3上的圆弧段5对应的圆心角与磁钢4上的圆弧段5对应的圆心角的比例为1。与传统电机设计相比，减少反电势波的5、7次谐波含量。

通过计算反电势波形进行傅里叶变换，对比5、7次谐波含量，本实施例的方案与传统电机设计方法在消除谐波含量方面的差别如下表表1：

表1.谐波次数对比

本方案将磁极3及磁钢4在气隙中的弧形分成三段，磁极3和磁钢4在气隙中的分别由两段直线段6及一段圆弧段5构成，直线段6和圆弧段5关于中心线对称，磁极3和磁钢4的圆弧段5同心，增大了气隙磁密，提高了磁钢4的利用率，在优化电机反电势波形及齿槽转矩的同时，使磁钢4的利用率达到最大化。

应理解，实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，包括转子(2)的磁钢(4)和设置在定子(1)上的磁极(3)，磁钢与磁极之间形成气隙；其特征在于，所述的磁钢面向气隙侧设置包括圆弧段(5)和直线段(6)，直线段对称设置在圆弧段的两侧；所述的磁极面向气隙侧设置包括圆弧段和直线段，直线段对称设置在圆弧段的两侧；磁极上的圆弧段与磁钢上的圆弧段同心设置。

2.根据权利要求1所述的一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，其特征在于，所述的磁钢(4)上的直线段(6)与磁钢上的圆弧段(5)中心点切线平行。

3.根据权利要求1或2所述的一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，其特征在于，所述的磁极(3)上的直线段(6)分别与圆弧段(5)两端的切线向圆心方向相交。

4.根据权利要求3所述的一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，其特征在于，所述的直线段(6)与圆弧段(5)两端切线之间的角度呈5°～30°。

5.根据权利要求l所述的一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，其特征在于，所述的磁极(3)上的圆弧段(5)对应的圆心角与磁钢(4)上的圆弧段对应的圆心角的比例范围在0.8～1.2之间。

6.根据权利要求1所述的一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，其特征在于，所述的气隙大小在0.4mm～1.5mm之间。

7.根据权利要求l所述的一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，其特征在于，所述的转子(2)上设置有卡接槽，卡接槽两侧设置有定位卡条，磁钢(4)卡接在卡接槽中。

8.根据权利要求1或7所述的一种永磁电机磁钢及定子磁极结构，其特征在于，所述的磁钢(4)粘贴在转子(2)上。

Images