CN218514180U - 一种具有异型槽的永磁电机 - Google Patents

Abstract

本公开提供的一种具有异型槽的永磁电机，利用外转子结构提高电机的转矩密度、功率密度和过载能力；通过设置倾斜的安装槽来改变电机内磁场的方向；通过设置内磁桥以达到保护永磁体的目的；通过设置倒V字型安装槽使得磁场有聚集的效果，提高永磁体的利用率；通过设置不同尺寸的内磁桥，使得d、q轴隔磁桥不对称，无需设置隔磁孔即可增大电机的凸极率；通过设置避空的倒圆角结构改善电机运行效果。本申请提供的装置具有结构简单、降噪能力佳、加工工艺简单、抑制漏磁效果佳且电机输出效率高等优点。

Description

一种具有异型槽的永磁电机

技术领域

本公开涉及永磁电机技术领域，具体是涉及一种具有异型槽的永磁电机。

背景技术

永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高结构简单，是很好的节能电机，随着高能的永磁体的发展，永磁电机目前已得到广泛应用。外转子永磁旋转电机采用在安装有线圈的定子的外周侧配置有安装有永磁体的转子的结构。与内转型永磁旋转电机相比，外转子永磁旋转电机具有如下特征：转子-定子间间隙(狭缝)的半径更大，由于转子处于外侧所以1极的周长更长，因此能够配置从狭缝看面积大的磁铁。由此，能够实现高输出化，能够实现旋转电机的小型化。

现有技术中已经转载一些采用外转子结构的永磁电机，如，公开号为：CN109888959A的发明专利公开了一种外转子永磁电机的外转子结构，并具体公开了该装置包括铝制外壳，所述铝制外壳内侧设有永磁体磁极，所述永磁体磁极的数目设置为六个，相邻的永磁体磁极之间卡接有限位板，所述限位板中部位置开设有通孔，所述通孔内设有电机轴安装套，所述电机轴安装套内部设有电机轴安装孔，所述电机轴安装套外侧设有编码盘，所述电机轴安装套外侧固定连接有内定子，所述内定子外侧固定连接有线圈绕组、内定子磁极，且所述内定子磁极设置在线圈绕组靠外一端，所述电机轴安装套一端通过轴承连接有转轴机座。该技术方案通过采用铝制结构的外壳降低了永磁电机的重量，且可以提供较大的扭矩，永磁体磁极固定更加牢固。但是磁体与内定子上的线圈绕组之间容易产生扭矩扰动，会影响电机的输出效率。

因此，有人想到通过改变磁钢安装槽的位置来改变磁场方向，进而提高电机输出效率，如，公开号为：CN104821700A的发明专利公开了一种倾斜式外转子永磁电机，并具体公开了包括定子铁芯和呈环形套设于定子铁芯外的外转子铁芯，外转子铁芯上安装有多个磁钢，外转子铁芯上开设有多个可供磁钢插设的安装槽和多个用于抑制漏磁的隔磁孔，外转子铁芯内侧壁开设有多个用于削弱电机转矩波动的气隙槽，各安装槽相对外转子铁芯半径方向倾斜设置，各隔磁孔位于安装槽与定子铁芯之间。该技术方案通过设置倾斜的磁钢来改变原磁场的方向，使d轴电感小于q轴电感，改善了弱磁扩速能力，抑制了运行中的噪音，隔磁孔和气隙槽分别可起到防止漏磁、改变气隙磁场的作用，均提高了磁钢的利用率，继而提高了倾斜式外转子永磁电机的输出效率。但是，该技术方案通过设置隔磁孔增大电机的凸极率并且保护磁钢，通过设置气隙槽以改变气隙结构，适应磁钢尾部磁场的气隙要求。综上所述，电机设置倾斜的安装槽虽然可以改变磁场方向、实现磁场聚集，设置隔磁孔和气隙槽使得磁钢利用率更好，但是隔磁孔和气隙槽体积小，对加工工艺要求高，大大增加了加工成本。

从现有技术公开的内容来看，目前使用的外转子永磁电机虽然在一定程度上抑制运行噪音、提高了输出效率，但是仍然存在结构复杂、加工困难、生产成本高等缺陷。

实用新型内容

本公开针对现有技术中存在的永磁电机结构复杂、加工困难、生产成本高等问题，提供一种具有异型槽的永磁电机，本公开所提供的装置具有结构简单、降噪能力佳、加工工艺简单、抑制漏磁效果佳且电机输出效率高等优点。

本公开的构思在于提供一种永磁电机，永磁电机采用外转子结构，可最大限度利用电机内部空间，有利于提高电机的转矩密度、功率密度和过载能力。

进一步的，本公开的另一构思在于，电机设置有倾斜的安装槽用于安装永磁体，该设置使得磁场的方向改变，从而消除大量的扭矩扰动和齿槽效应，大大提高了电机输出效率。

更进一步的，本公开的另一构思在于，通过设置相邻的两个安装槽呈V字型，改变永磁体的安装位置，使得电机内的磁场聚拢，提高永磁体的利用率。

更进一步的，本公开的另一构思在于，通过改变安装槽的形状，安装槽两侧设置有内磁桥，安装槽异形结构的设计构成隔磁桥，减弱永磁体的尖端效应。

更进一步的，本公开的另一构思在于，安装槽避空安装永磁体，不仅使得安装方便，也可以更好的保护永磁体，延长永磁体的使用寿命。

更进一步的，本公开提供一种具有异型槽的永磁电机，该装置具有结构简单、降噪能力佳、加工工艺简单、抑制漏磁效果佳且电机输出效率高等优点，所述装置包括转子铁芯、定子铁芯和永磁体；

所述转子铁芯设置在定子铁芯外部，所述定子铁芯上设置有绕组；

所述转子铁芯上设置有安装槽，所述安装槽用于安装永磁体；

所述安装槽倾斜设置于转子铁芯上。

本申请方案中，永磁电机采用外转子结构的设计，可以最大限度利用电机内部空间，有利于提高电机的转矩密度、功率密度和过载能力。现有技术中，永磁体多为沿电机壳体周向分布，这样的设置会造成磁钢与定子绕组之间容易产生扭矩扰动，影响电机输出效率，本公开通过设置倾斜的安装槽，改变永磁体的安装位置，从而实现改变磁场的方向，增加电机输出效率。

在一些实施例中，所述安装槽包括第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽和第二安装槽为一个安装槽组；

所述安装槽组呈倒V字型，所述倒V字型开口朝向定子铁芯。

更进一步的，所述安装槽组沿周向均匀分布。

本技术方案中，通过设置安装槽组呈倒V字型，使得安装槽组内的永磁体也呈倒V字型，安装槽组内的永磁体极性相同，进而使磁场主要集中于倒V字型开口内，对磁场有聚集的效果，大大提高永磁体的利用率。

在一些实施例中，所述永磁体包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一安装槽和第二安装槽分别用于安装第一永磁体和第二永磁体。

在一些实施例中，所述安装槽设置有内磁桥，所述内磁桥包括第一内磁桥和第二内磁桥。

本申请中通过设置内磁桥对永磁体的尖端有保护作用，并且减弱了永磁体的尖端效应。另一方面，设置内磁桥使得倾斜设置的永磁体之间形成隔磁桥，从而抑制漏磁、降低运行噪音，提高了永磁体的利用率。

更进一步的，所述第一内磁桥设置在安装槽倒V字型的开口端一侧，所述第二内磁桥设置在安装槽倒V字型的闭口端一侧。

在一些实施例中，所述每个安装槽组内的第一内磁桥设置在第一永磁体和第二永磁体彼此靠近处的第一尖角端；

所述第二内磁桥设置在第一永磁体和第二永磁体最靠近定子的第二尖角端。

在一些实施例中，所述相邻的第一内磁桥之间形成第一隔磁桥；所述相邻的第二内磁桥之间形成第二隔磁桥。

所述第一隔磁桥和第二隔磁桥的尺寸分别小于其过渡部；

所述第一隔磁桥的尺寸小于第二隔磁桥的尺寸。

本技术方案通过设置不同尺寸的内磁桥，使得d、q轴形成的隔磁桥尺寸也不同；上述第一内磁桥和第二内磁桥的设置方式，使得q轴电感隔磁桥尺寸大于d轴电感隔磁桥尺寸，增大了电机的凸极率，在最大转矩电流控制模式下，可有效提高电机的转矩输出能力和运行效率。

另一方面，相比较于现有技术中设置对称的隔磁桥，需要另外设置隔磁孔用于加大电机的凸极率。而本申请中仅需改变内磁桥的尺寸，即实现增大电机凸极率的目的，大大节省了加工成本，且工艺更简单。

在一些实施例中，所述第一内磁桥与第一尖角端设置避空，所述第二内磁桥与第二尖角端设置避空；

所述第一内磁桥与第一尖角端设置有第一倒圆角结构；所述第二内磁桥与第二尖角端设置有第二倒圆角结构。

本申请中通过在内磁桥设置避空的倒圆角结构，来实现保护永磁体尖角的目的，延长永磁体的使用寿命。另一方面，本技术方案中内磁桥的结构设置，使得永磁体与转子铁芯之间构成了与隔磁桥边线临近的空气槽，一方面可以减小永磁体在d、q轴处的漏磁，另一方面最大限度的减少永磁体的尖端效应，同时改善电机气隙磁密波形。

相比于现有技术中通过设置气隙槽改变磁场的气隙结构，改善电机运行效果；本技术方案通过设置避空的倒圆角结构，使得永磁体与转子铁芯之间构成了与隔磁桥边线临近的空气槽，代替了气隙槽的设置，使得装置加工更简单。

在一些实施例中，所述永磁电机采用分数槽集中结构。

本申请中的定子绕组采用分数槽集中结构，节距为1，有利于减小齿槽转矩和转矩脉动，从而改善电机的振动、噪声问题；可有效缩短电机的端部长度，减少绕组用铜量和欧姆损耗，提升电机的运行效率。同时，上述设置可减小电机的轴向尺寸，提升电机的转矩密度和功率密度。

本申请提供的一种具有异型槽的永磁电机，利用外转子结构提高电机的转矩密度、功率密度和过载能力；通过设置倾斜的安装槽来改变电机内磁场的方向；通过设置内磁桥以达到保护永磁体的目的；通过设置倒V字型安装槽使得磁场有聚集的效果，提高永磁体的利用率；通过设置不同尺寸的内磁桥，使得d、q轴隔磁桥不对称，无需设置隔磁孔即可增大电机的凸极率；通过设置避空的倒圆角结构改善电机运行效果。本申请提供的装置具有结构简单、降噪能力佳、加工工艺简单、抑制漏磁效果佳且电机输出效率高等优点。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本公开进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本公开范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1：本公开一种具有异型槽的永磁电机的剖面示意图；

图2：本公开一种具有异型槽的永磁电机的A处放大图；

其中，1、转子铁芯；2、定子铁芯；3、绕组；4、第一安装槽；5、第二安装槽；6、第一永磁体；7、第二永磁体；8、第一内磁桥；9、第二内磁桥；10、第一尖角端；11、第二尖角端；12、第一倒圆角结构；13、第二倒圆角结构；14、第一隔磁桥；15、第二隔磁桥。

具体实施方式

下面结合附图，对本公开作详细的说明。

为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。本公开中所述的d、q轴如图2所示。

图1至图2是本公开的一个具体的实施例，具体的如下：

图1、图2分别是本公开中实施例的剖面示意图和A处放大图，本实施例具体提供一种具有异型槽的永磁电机，所述装置包括转子铁芯1、定子铁芯2和永磁体；

所述转子铁芯1设置在定子铁芯2外部，所述定子铁芯2上设置有绕组3；

所述转子铁芯1上设置有安装槽，所述安装槽用于安装永磁体；

所述安装槽倾斜设置于转子铁芯1上。

本申请方案中，永磁电机采用外转子结构的设计，可以最大限度利用电机内部空间，有利于提高电机的转矩密度、功率密度和过载能力。现有技术中，永磁体多为沿电机壳体周向分布，这样的设置会造成磁钢与定子绕组3之间容易产生扭矩扰动，影响电机输出效率，本公开通过设置倾斜的安装槽，改变永磁体的安装位置，从而实现改变磁场的方向，增加电机输出效率。

更进一步的，本公开还可以提供另一种实施例，具体如下：

该实施例的构思主要在于，通过设置倒V字型安装槽使得磁场有聚集的效果，提高永磁体的利用率。

本实施例具体提供一种具有异型槽的永磁电机，所述装置包括转子铁芯1、定子铁芯2和永磁体；所述转子铁芯1设置在定子铁芯2外部，所述定子铁芯2上设置有绕组3；所述转子铁芯1上设置有安装槽，所述安装槽用于安装永磁体；所述安装槽倾斜设置于转子铁芯1上；

所述安装槽包括第一安装槽4和第二安装槽5，所述第一安装槽4和第二安装槽5为一个安装槽组；

所述安装槽组呈倒V字型，所述倒V字型开口朝向定子铁芯2；

所述安装槽组沿周向均匀分布；

所述永磁体包括第一永磁体6和第二永磁体7，所述第一安装槽4和第二安装槽5分别用于安装第一永磁体6和第二永磁体7。

本技术方案中，通过设置安装槽组呈倒V字型，使得安装槽组内的永磁体也呈倒V字型，安装槽组内的永磁体极性相同，进而使磁场主要集中于倒V字型开口内，对磁场有聚集的效果，大大提高永磁体的利用率。

更进一步的，本公开还可以提供另一种实施例，具体如下：

该实施例的构思主要在于，通过设置内磁桥以达到保护永磁体的目的，通过设置不同尺寸的内磁桥，使得d、q轴隔磁桥不对称，无需设置隔磁孔即可增大电机的凸极率。

本实施例具体提供一种具有异型槽的永磁电机，所述装置包括转子铁芯1、定子铁芯2和永磁体；所述转子铁芯1设置在定子铁芯2外部，所述定子铁芯2上设置有绕组3；所述转子铁芯1上设置有安装槽，所述安装槽用于安装永磁体；所述安装槽倾斜设置于转子铁芯1上；所述安装槽包括第一安装槽4和第二安装槽5，所述第一安装槽4和第二安装槽5为一个安装槽组；所述安装槽组呈倒V字型，所述倒V字型开口朝向定子铁芯2；所述安装槽组沿周向均匀分布；所述永磁体包括第一永磁体6和第二永磁体7，所述第一安装槽4和第二安装槽5分别用于安装第一永磁体6和第二永磁体7；

所述安装槽设置有第一内磁桥8和第二内磁桥9；

所述第一内磁桥8设置在安装槽倒V字型的开口端一侧，所述第二内磁桥9设置在安装槽倒V字型的闭口端一侧；

所述每个安装槽组内的第一内磁桥8设置在第一永磁体6和第二永磁体7彼此靠近处的第一尖角端10；

所述第二内磁桥9设置在第一永磁体6和第二永磁体7最靠近定子的第二尖角端11。

本申请中通过设置内磁桥对永磁体的尖端有保护作用，并且减弱了永磁体的尖端效应。另一方面，设置内磁桥使得倾斜设置的永磁体之间形成隔磁桥，从而抑制漏磁、降低运行噪音，提高了永磁体的利用率。

所述相邻的第一内磁桥8之间形成第一隔磁桥14；所述相邻的第二内磁桥9之间形成第二隔磁桥15。

所述第一隔磁桥14和第二隔磁桥15的尺寸分别小于其过渡部；

所述第一隔磁桥14的尺寸小于第二隔磁桥15的尺寸。

本技术方案通过设置不同尺寸的内磁桥，使得d、q轴形成的隔磁桥尺寸也不同；上述第一内磁桥8和第二内磁桥9的设置方式，使得q轴电感隔磁桥尺寸大于d轴电感隔磁桥尺寸，增大了电机的凸极率，在最大转矩电流控制模式下，可有效提高电机的转矩输出能力和运行效率。

另一方面，相比较于现有技术中设置对称的隔磁桥，需要另外设置隔磁孔用于加大电机的凸极率。而本申请中仅需改变内磁桥的尺寸，即实现增大电机凸极率的目的，大大节省了加工成本，且工艺更简单。

更进一步的，本公开还可以提供另一种实施例，具体如下：

该实施例的构思主要在于，通过设置避空的倒圆角结构改善电机运行效果。

本实施例具体提供一种具有异型槽的永磁电机，所述装置包括转子铁芯1、定子铁芯2和永磁体；所述转子铁芯1设置在定子铁芯2外部，所述定子铁芯2上设置有绕组3；所述转子铁芯1上设置有安装槽，所述安装槽用于安装永磁体；所述安装槽倾斜设置于转子铁芯1上；所述安装槽包括第一安装槽4和第二安装槽5，所述第一安装槽4和第二安装槽5为一个安装槽组；所述安装槽组呈倒V字型，所述倒V字型开口朝向定子铁芯2；所述安装槽组沿周向均匀分布；所述永磁体包括第一永磁体6和第二永磁体7，所述第一安装槽4和第二安装槽5分别用于安装第一永磁体6和第二永磁体7；所述安装槽设置有内磁桥，所述内磁桥包括第一内磁桥8和第二内磁桥9；所述第一内磁桥8设置在安装槽倒V字型的开口端一侧，所述第二内磁桥9设置在安装槽倒V字型的闭口端一侧；所述每个安装槽组内的第一内磁桥8设置在第一永磁体6和第二永磁体7彼此靠近处的第一尖角端10；所述第二内磁桥9设置在第一永磁体6和第二永磁体7最靠近定子的第二尖角端11；所述相邻的第一内磁桥8之间形成第一隔磁桥14；所述相邻的第二内磁桥9之间形成第二隔磁桥15；所述第一隔磁桥14和第二隔磁桥15的尺寸分别小于其过渡部；所述第一隔磁桥14的尺寸小于第二隔磁桥15的尺寸；

所述第一内磁桥8与第一尖角端10设置避空，所述第二内磁桥9与第二尖角端11设置避空；

所述第一内磁桥8与第一尖角端10设置有第一倒圆角结构12；所述第二内磁桥9与第二尖角端11设置有第二倒圆角结构13；

所述相邻的第一内磁桥8之间形成第一隔磁桥14；所述相邻的第二内磁桥9之间形成第二隔磁桥15。

本申请中通过在内磁桥设置避空的倒圆角结构，来实现保护永磁体尖角的目的，延长永磁体的使用寿命。另一方面，本技术方案中内磁桥的结构设置，使得永磁体与转子铁芯1之间构成了与隔磁桥边线临近的空气槽，一方面可以减小永磁体在d、q轴处的漏磁，另一方面最大限度的减少永磁体的尖端效应，同时改善电机气隙磁密波形。

相比于现有技术中通过设置气隙槽改变磁场的气隙结构，改善电机运行效果；本技术方案通过设置避空的倒圆角结构，使得永磁体与转子铁芯1之间构成了与隔磁桥边线临近的空气槽，代替了气隙槽的设置，使得装置加工更简单。

所述永磁电机采用分数槽集中结构。

本申请中的定子绕组3采用分数槽集中结构，节距为1，有利于减小齿槽转矩和转矩脉动，从而改善电机的振动、噪声问题；可有效缩短电机的端部长度，减少绕组3用铜量和欧姆损耗，提升电机的运行效率。同时，上述设置可减小电机的轴向尺寸，提升电机的转矩密度和功率密度。

本申请提供的一种具有异型槽的永磁电机，利用外转子结构提高电机的转矩密度、功率密度和过载能力；通过设置倾斜的安装槽来改变电机内磁场的方向；通过设置内磁桥以达到保护永磁体的目的；通过设置倒V字型安装槽使得磁场有聚集的效果，提高永磁体的利用率；通过设置不同尺寸的内磁桥，使得d、q轴隔磁桥不对称，无需设置隔磁孔即可增大电机的凸极率；通过设置避空的倒圆角结构改善电机运行效果。本申请提供的装置具有结构简单、降噪能力佳、加工工艺简单、抑制漏磁效果佳且电机输出效率高等优点。

以上对本公开进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有异型槽的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机包括转子铁芯、定子铁芯和永磁体；所述转子铁芯设置在定子铁芯外部，所述定子铁芯上设置有绕组；

所述转子铁芯上设置有安装槽，所述安装槽用于安装永磁体；所述安装槽倾斜设置于转子铁芯上；

所述安装槽包括第一安装槽和第二安装槽，所述永磁体包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一安装槽和第二安装槽分别用于安装第一永磁体和第二永磁体；

所述第一安装槽和第二安装槽为一个安装槽组；所述安装槽组呈倒V字型，所述倒V字型开口朝向定子铁芯；所述安装槽组沿周向均匀分布；

所述安装槽设置有第一内磁桥和第二内磁桥；

所述第一内磁桥设置在安装槽倒V字型的开口端一侧，所述第二内磁桥设置在安装槽倒V字型的闭口端一侧。

2.根据权利要求1所述的一种具有异型槽的永磁电机，其特征在于，所述每个安装槽组内的第一内磁桥设置在第一永磁体和第二永磁体彼此靠近处的第一尖角端；

所述第二内磁桥设置在第一永磁体和第二永磁体最靠近定子的第二尖角端。

3.根据权利要求2所述的一种具有异型槽的永磁电机，其特征在于，所述相邻的第一内磁桥之间形成第一隔磁桥；所述相邻的第二内磁桥之间形成第二隔磁桥。

4.根据权利要求3所述的一种具有异型槽的永磁电机，其特征在于，所述第一隔磁桥和第二隔磁桥的尺寸分别小于其过渡部。

5.根据权利要求3所述的一种具有异型槽的永磁电机，其特征在于，所述第一隔磁桥的尺寸小于第二隔磁桥的尺寸。

6.根据权利要求2所述的一种具有异型槽的永磁电机，其特征在于，所述第一内磁桥与第一尖角端设置避空，所述第二内磁桥与第二尖角端设置避空。

7.根据权利要求6所述的一种具有异型槽的永磁电机，其特征在于，所述第一内磁桥与第一尖角端设置有第一倒圆角结构；所述第二内磁桥与第二尖角端设置有第二倒圆角结构。

8.根据权利要求1所述的一种具有异型槽的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机采用分数槽集中结构。

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