CN220368532U - 一种永磁电机转子 - Google Patents

Abstract

本发明的永磁电机转子，包括外圆半径为D1的转子铁芯，多个磁极沿着圆周方向均布在转子铁芯上，多个磁极的中心线均过转子铁芯的圆心；与磁极对应的转子铁芯的外圆弧做相对转子铁芯圆心的偏心圆弧设计，且偏心圆弧的圆心设于磁极的中心线上。通过以上设计将气隙中三次谐波降低，提高了气隙磁场的正弦度，从而使得电机反电势正弦度提高，谐波含量低至1.3%。结合磁极合理的极弧系数、偏心不等气隙、以及磁极排布，在不额外增加永磁体用量的情况下有效降低了内置式转子反电势谐波含量，增加反电势波形正弦性，提高气隙磁密波形正弦性，优化电磁性能，降低电机铁耗，改善电机的温升，具有很强的实用性和广泛的适用性。

Description

一种永磁电机转子

技术领域

本发明具体涉及一种永磁电机转子，属于电机技术领域。

背景技术

高速永磁电机由于具有功率密度高、效率高、与负载直联等优点，在离心式压缩机、离心式鼓风机、高速发电机等领域得到广泛应用。

对于内置式永磁电机，大多采用磁极分段结构以降低电机高速运行时的离心应力。使用该磁极排列方式在气隙大小相等的情况下得到的气隙磁密分布为平顶波，对应电机空载反电势波形为也为平顶波，含有较高的三次谐波成分，由此导致电机铁耗升高。

因此，解决高速永磁电机气隙磁场三次谐波较高的问题，实现电机气隙磁场及电机反电势谐波的降低，有效降低电机铁耗，对于损耗密度突出的高速电机来说具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种永磁电机转子。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种永磁电机转子，包括外圆半径为D1的转子铁芯，多个磁极沿着圆周方向均布在转子铁芯上，多个磁极的中心线均过所述转子铁芯的圆心；

与磁极对应的所述转子铁芯的外圆弧做相对转子铁芯圆心的偏心圆弧设计，且所述偏心圆弧的圆心设于所述磁极的中心线上。

基于所述转子铁芯的圆心，所述偏心圆弧对应的圆心角小于所述磁极对应的圆心角。

上述偏心圆弧的半径为D2，偏心圆弧的圆心和转子铁芯的圆心间距为e，则0≤2e+D2-D1≤10mm。

进一步的，上述转子铁芯的圆心距离多个偏心圆弧的圆心的距离e，相同或不相同。

上述磁极包括设于转子铁芯上的第一磁钢槽和2个第二磁钢槽，所述第二磁钢槽基于磁极的中心线对称的以倾斜态设于第一磁钢槽的两端，并使磁极呈外凸状或内凹状；

第一永磁体和第二永磁体分别置于第一磁钢槽和第二磁钢槽内；

第二永磁体的外侧端与第二磁钢槽的内侧端留有间隙；

第一永磁体、第二永磁体的充磁方向分别沿其短边方向，同一磁极的充磁方向同时指向转子铁芯内侧或外侧，相邻磁极的充磁方向相反。

进一步的，上述第一磁钢槽和第二磁钢槽的夹角为160-170°。

进一步的，上述第一永磁体和第二永磁体为长方体，且第一永磁体的长度大于第二永磁体的长度。

上述转子铁芯上设有若干定位孔，用于叠片定位。

上述磁极的数量为2n个，n=1、2、3…。

一种永磁电机，包括上述的永磁电机转子。

本发明的有益之处在于：

本发明的一种永磁电机转子及使用该转子的永磁电机，通过将转子铁芯的局部外表面设计为与磁极对应的偏心弧面，该偏心弧面截面的偏心弧基于磁极中心线对称，且偏心弧的圆心置于磁极中心线上。通过以上设计将气隙中三次谐波降低，提高了气隙磁场的正弦度，从而使得电机反电势正弦度提高，谐波含量低至1.3%。

本发明的新型的转子结构，结合磁极合理的极弧系数、偏心不等气隙、以及磁极排布，在不额外增加永磁体用量的情况下有效降低了内置式转子反电势谐波含量，增加反电势波形正弦性，提高气隙磁密波形正弦性，优化电磁性能，降低电机铁耗，改善电机的温升，使永磁电机运行更加平稳可靠；转子结构及装配工艺简单，有效降低制造成本及制造工艺难度，具有很强的实用性和广泛的适用性。

附图说明

图1为永磁电机转子的结构示意图。

图2为使用本发明转子的永磁电机与现有电机空载的反电势对比图。

图3为磁极呈内凹状的结构示意图。

附图中标记的含义如下：1、第一磁钢槽，2、第二磁钢槽，3、第一永磁体，4、第二永磁体，5、间隙，6、隔磁，7、加强筋，8、定位孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

一种永磁电机转子，由转子铁芯和多个磁极组成。

磁极的数量为2n（n=1、2、3…）个，如图1所示，本发明以4个磁极为例。磁极由1个第一永磁铁和2个第二永磁铁组成，分别通过第一磁钢槽和第二磁钢槽嵌置于转子铁芯上。

即，沿圆周方向，转子铁芯均设有4个由第一磁钢槽和第二磁钢槽组成的磁极槽。其中，第一磁钢槽的中心线过转子铁芯的圆心，第二磁钢槽以倾斜态对称的设于第一磁钢槽的两端，并使磁极呈外凸状。第一磁钢槽和第二磁钢槽之间形成加强筋，沿第二磁钢槽向转子铁芯外表面的延伸向形成隔磁。第一磁钢槽和第二磁钢槽的夹角为160-170°。

第一永磁体、第二永磁体的充磁方向分别沿其横截面短边方向，同一磁极的充磁方向同时指向转子铁芯内侧或外侧，相邻磁极的充磁方向相反。优选的，第一永磁体和第二永磁体为长方体，且第一永磁体的长度大于第二永磁体的长度。当第二永磁体置于第二磁钢槽内时，第二永磁体的外侧端与第二磁钢槽的内侧端留有间隙。

与磁极对应的，转子铁芯的外圆弧做相对转子铁芯圆心的偏心圆弧设计，且偏心圆弧的圆心设于磁极的中心线上。

如图1所示，转子铁芯的外圆半径为D1，偏心圆弧的圆心和转子铁芯的圆心间距为e，偏心圆弧的半径为D2。则0≤2e+D2-D1≤10mm。基于转子铁芯的圆心，偏心圆弧对应的圆心角小于磁极对应的圆心角。

优选的，多个偏心圆弧的圆心与转子铁芯的圆心，偏心距均为e；实际使用时，为获得不同的效果，也可取不相同值。

转子铁芯上设有若干定位孔，用于叠片定位。

永磁电机由定子和上述的永磁电机转子组成。定子铁芯斜槽设计，改善电机定子开槽引起的齿谐波等高次谐波磁场，斜槽角度取360/Q，其中Q为电机槽数。

转子铁芯的内孔与转轴过盈设计，保证转子高速运行时转子铁芯与轴仍可紧密的连接。

实施例1

转子参数，D1=205mm，D2=183mm， D3（转子铁芯的内圆半径）=125mm， e=11mm。磁极数量4个，偏心圆弧于转子铁芯对应的圆心角a=64°。电机叠高400mm。

定子参数：槽数Q=36，斜槽角度取360/Q=10°。

取现有的电机作比对，作如图2所示的使用本发明的转子的永磁电机与现有电机空载的反电势对比图。

如图2所示，通过转子铁芯偏心圆弧设计，有效改善了电机气隙磁密的谐波成分，降低了转子磁场的中的三次谐波，从而使得电机的反电势正限度提高，谐波含量由11.5%降低至1.3%。

实施例2

如图3所示转子磁极结构，通过转子铁芯的偏心圆弧设计，亦可以将气隙磁场中的三次谐波降低，达到与实施例1相同的效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种永磁电机转子，其特征在于，包括外圆半径为D1的转子铁芯，多个磁极沿着圆周方向均布在转子铁芯上，多个磁极的中心线均过所述转子铁芯的圆心；

与磁极对应的所述转子铁芯的外圆弧做相对转子铁芯圆心的偏心圆弧设计，且所述偏心圆弧的圆心设于所述磁极的中心线上。

2.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，基于所述转子铁芯的圆心，所述偏心圆弧对应的圆心角小于所述磁极对应的圆心角。

3.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，所述偏心圆弧的半径为D2，偏心圆弧的圆心和转子铁芯的圆心间距为e，则0≤2e+D2-D1≤10mm。

4.根据权利要求3所述的永磁电机转子，其特征在于，所述转子铁芯的圆心距离多个偏心圆弧的圆心的距离e，相同或不相同。

5.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，所述磁极包括设于转子铁芯上的第一磁钢槽和2个第二磁钢槽，所述第二磁钢槽基于磁极的中心线对称的以倾斜态设于第一磁钢槽的两端，并使磁极呈外凸状或内凹状；

第一永磁体和第二永磁体分别置于第一磁钢槽和第二磁钢槽内；

第二永磁体的外侧端与第二磁钢槽的内侧端留有间隙；

第一永磁体、第二永磁体的充磁方向分别沿其短边方向，同一磁极的充磁方向同时指向转子铁芯内侧或外侧，相邻磁极的充磁方向相反。

6.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，所述第一磁钢槽和第二磁钢槽的夹角为160-170°。

7.根据权利要求5所述的永磁电机转子，其特征在于，所述第一永磁体和第二永磁体为长方体，且第一永磁体的长度大于第二永磁体的长度。

8.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于，所述转子铁芯上设有若干定位孔，用于叠片定位。

9.根据权利要求1所述的一种永磁电机转子，其特征在于，所述磁极的数量为2n个，n=1、2、3…。