CN114142639A - 表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构及其加工方法，涉及电机技术领域，包括：转子铁芯，转子铁芯的中心具有轴孔，转子铁芯的表面沿其轴向设置有第一磁钢和第二磁钢，第一磁钢设有一个，第二磁钢设有多个，第一磁钢和多个第二磁钢间隔设置于转子铁芯的表面，且第一磁钢与第二磁钢之间的间距等于相邻两个第一磁钢之间的间距，其中，第一磁钢的弧长大于第二磁钢的弧长。本发明通过将第一磁钢设置为一个，第二磁钢设置为多个，第一磁钢的弧长大于第二磁钢的弧长，各相邻磁钢之间的间隙夹角相等，在与原均匀分布的磁钢结构相比，磁钢用量相同，可大幅度降低永磁电机的齿槽转矩，同时降低永磁电机制造难度，适合于大批量、自动化生产。

Description

表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构及其加工方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，更具体的说是涉及表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构及其加工方法。
背景技术
目前永磁电机由于功率因数高、效率高、电流小等多种优点，在各行各业得到广泛的应用，实现很好的节能效果。但永磁电机中有齿槽转矩存在，往往会带来电机转矩脉动，同时产生振动和噪音等不利影响。在一些对噪音、振动有特殊要求的场合，需要采取一定的措施来消除或削弱齿槽转矩。传统的方法有：1、采用定子斜槽的方式，可以有效的降低齿槽转矩，但采用定子斜槽后，每个定子槽都斜了一定的角度，每片定子槽都未对齐，因此无法使用自动化嵌线设备进行大批量、自动化生产；2、采用定子直槽、转子斜极的方式降低齿槽转矩，每块磁钢分段粘接，对磁钢之间的装配提出很高的要求，不同磁极因斜极以后的相位精度也有很高的要求，因此装配难度大，制造精度不高，如设计、工艺不好，往往降低齿槽转矩的效果不明显。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，旨在解决上述背景技术中的问题之一，降低齿槽转矩。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明公开一种表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，包括：转子铁芯，所述转子铁芯的中心具有轴孔，所述转子铁芯的表面沿其轴向设置有第一磁钢和第二磁钢，所述第一磁钢设有一个，所述第二磁钢设有多个，所述第一磁钢和多个第二磁钢间隔设置于所述转子铁芯的表面，且第一磁钢与第二磁钢之间的间距等于相邻两个第一磁钢之间的间距，其中，第一磁钢的弧长大于所述第二磁钢的弧长。
进一步地，所述第一磁钢和第二磁钢的长度等于转子铁芯的长度。
进一步地，所述第一磁钢包括多个第一磁极，多个第一磁极沿所述转子铁芯的轴向依次拼接形成所述第一磁钢。
进一步地，所述第二磁钢包括多个第二磁极，多个第二磁极沿所述转子铁芯的轴向依次拼接形成所述第二磁钢。
进一步地，所述第一磁极的长度等于第二磁极的长度。
进一步地，所述第一磁极和第二磁极的中心位置均具有通孔，所述转子铁芯的外表面与所述第一磁极和第二磁极的对应位置处具有螺纹孔，所述第一磁极和第二磁极分别与所述转子铁芯通过螺钉连接。
进一步地，该表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构还包括转轴，所述转轴穿设于所述轴孔内并与所述转子铁芯固定连接。
另一方面，本发明公开了表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构的加工方法，包括以下步骤：
步骤1：将转子铁芯表面按设计要求加工出安装螺钉的螺纹孔，用于第一磁极和第二磁极的固定；
步骤2：将转轴穿入转子铁芯的轴孔中，并将转轴与转子铁芯形成为一个整体；
步骤3：将1块第一磁极安装在转子铁芯上，并用螺钉将该第一磁极固定在转子铁芯上；使用该方式将所有第一磁极装配至转子铁芯的表面，并形成一个完整的第一磁钢；
步骤4：将1块第二磁极安装在转子铁芯上，并用螺钉将该第二磁极固定在转子铁芯上；使用该方式将同一磁钢中的所有第二磁极装配至转子铁芯的表面，以此方式完成所有第二磁钢的装配。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供的一种表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构具有以下有益效果：
1、本发明为一种表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，通过将第一磁钢设置为一个，第二磁钢设置为多个，第一磁钢的弧长大于第二磁钢的弧长，各相邻磁钢之间的间隙夹角相等，在与原均匀分布的磁钢结构相比，磁钢用量相同，可大幅度降低永磁电机的齿槽转矩(降低80％～90％齿槽转矩)，同时降低永磁电机制造难度，适合于大批量、自动化生产。
2、本发明适用于定子直槽、转子磁钢表贴式的永磁电机，第一磁极和第二磁极表面均具有通孔，进而能够将第一磁极和第二磁极通过螺钉固定在转子铁芯的表面，无需使用粘接剂就能将第一磁极和第二磁极固定在转子上，进而能够快速、方便的完成第一磁极和第二磁极的装配，提高产品的装配效率。
3、本发明解决了传统永磁电机消除或削弱齿槽转矩，如采取定子斜槽的方式后，每个定子槽都斜了一定的角度，每片定子槽都未对齐，因此无法使用自动化嵌线设备进行大批量、自动化生产；如采用转子斜极的方式后，存在每块磁极分段粘接，同磁极、不同磁极之间的装配精度要求高，装配难度大，制造精度不高等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构的结构示意图；
图2为本发明提供的表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构的左视图；
图3为本发明提供的第一磁极的结构示意图；
图4为本发明提供的第一磁极在另一种视角下的结构示意图；
图5为本发明提供的第二磁极的结构示意图；
图6为本发明提供的第二磁极在另一种视角下的结构示意图；
图7为本发明提供的磁钢采用对称结构和非对称结构的齿槽转矩对比示意图。
其中：1为转子铁芯；2为转轴；3为第一磁钢；4为第二磁钢；5为第一磁极；6为第二磁极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-6，本发明实施例公开了表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，包括：转子铁芯1，转子铁芯1的中心具有轴孔，轴孔内安装有转轴2，转子铁芯1的表面沿其轴向设置有第一磁钢3和第二磁钢4，第一磁钢3设有一个，第二磁钢4设有多个，第一磁钢3和多个第二磁钢4间隔设置于转子铁芯1的表面，且第一磁钢3与第二磁钢4之间的间距等于相邻两个第一磁钢3之间的间距，其中，第一磁钢3的弧长大于第二磁钢4的弧长，第一磁钢3和第二磁钢4的长度等于转子铁芯1的长度，第一磁钢3包括多个第一磁极5，多个第一磁极5沿转子铁芯1的轴向依次拼接形成第一磁钢3，第二磁钢4包括多个第二磁极6，多个第二磁极6沿转子铁芯1的轴向依次拼接形成第二磁钢4，第一磁极5的长度等于第二磁极6的长度。
在本实施例中，优选地，第一磁钢3设置有一个，第二磁钢4设置有七个，第一磁钢3与相邻的第二磁钢4之间的弧度为13.5°，相邻两个第二磁钢4之间的弧度也为13.5°，第一磁钢3由四个第一磁极5依次拼接而成，第二磁钢4由四个第二磁极6依次拼接而成，具体地，第一磁极5的弧度为42°，第二磁极6的弧度为30°，第一磁极5和第二磁极6的材料均为稀土永磁铷铁硼(NdFeB)材料，形状为瓦型，使得第一磁极5和第二磁极6的内表面与转子铁芯1的外壁完全贴合。
在本实施例中，优选地，第一磁极5和第二磁极6的中心位置均具有通孔，转子铁芯1的外表面与第一磁极5和第二磁极6的对应位置处具有螺纹孔，第一磁极5和第二磁极6分别与转子铁芯1通过螺钉连接。
以下以一台8极，定子槽数为72槽的表贴式永磁电机转子装配为例，通过其装配步骤对该表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构进行进一步解释说明：
步骤1：将转子铁芯1表面按设计要求加工出安装螺钉的螺纹孔，用于第一磁极5和第二磁极6的固定；
步骤2：将转轴2穿入转子铁芯1的轴孔中，并将转轴2与转子铁芯1形成为一个整体；
步骤3：将1块第一磁极5安装在转子铁芯1上，并用螺钉将该第一磁极5固定在转子铁芯1上；使用该方式将所有第一磁极5装配至转子铁芯1的表面，并形成一个完整的第一磁钢3；
步骤4：将1块第二磁极6安装在转子铁芯1上，并用螺钉将该第二磁极6固定在转子铁芯1上；使用该方式将同一磁钢中的所有第二磁极6装配至转子铁芯1的表面，以此方式完成所有第二磁钢4的装配。
参见图7，其中曲线1为本发明中转子采用不对称大小磁极结构齿槽转矩与时间的曲线图，曲线2为转子采用各磁极完全相同，且为均匀分布结构齿槽转矩与时间的曲线图，保证采用不对称大小磁极结构和采用各磁极完全相同，且均布分布结构的转子中磁钢的用量相同，即相邻磁钢之间的夹角均为13.5°，由图7可见，采用各磁极完全相同，且均布分布结构的转子齿槽转矩最大值25.64Nm，采用不对称大小磁极结构的转子齿槽转矩最大值为3.53Nm，采用不对称大小磁极结构相比于采用各磁极完全相同，且均布分布结构的转子，齿槽转矩下降率86.2％。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，其特征在于，包括：转子铁芯，所述转子铁芯的中心具有轴孔，所述转子铁芯的表面沿其轴向设置有第一磁钢和第二磁钢，所述第一磁钢设有一个，所述第二磁钢设有多个，所述第一磁钢和多个第二磁钢间隔设置于所述转子铁芯的表面，且第一磁钢与第二磁钢之间的间距等于相邻两个第一磁钢之间的间距，其中，第一磁钢的弧长大于所述第二磁钢的弧长。
2.根据权利要求1所述的表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，其特征在于，所述第一磁钢和第二磁钢的长度等于转子铁芯的长度。
3.根据权利要求1所述的表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，其特征在于，所述第一磁钢包括多个第一磁极，多个第一磁极沿所述转子铁芯的轴向依次拼接形成所述第一磁钢。
4.根据权利要求3所述的表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，其特征在于，所述第二磁钢包括多个第二磁极，多个第二磁极沿所述转子铁芯的轴向依次拼接形成所述第二磁钢。
5.根据权利要求4所述的表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，其特征在于，所述第一磁极的长度等于第二磁极的长度。
6.根据权利要求5所述的表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，其特征在于，所述第一磁极和第二磁极的中心位置均具有通孔，所述转子铁芯的外表面与所述第一磁极和第二磁极的对应位置处具有螺纹孔，所述第一磁极和第二磁极分别与所述转子铁芯通过螺钉连接。
7.根据权利要求1所述的表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构，其特征在于，还包括转轴，所述转轴穿设于所述轴孔内并与所述转子铁芯固定连接。
8.表贴式永磁电机转子不对称大小磁极结构的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将转子铁芯表面按设计要求加工出安装螺钉的螺纹孔，用于第一磁极和第二磁极的固定；
步骤2：将转轴穿入转子铁芯的轴孔中，并将转轴与转子铁芯形成为一个整体；
步骤3：将1块第一磁极安装在转子铁芯上，并用螺钉将该第一磁极固定在转子铁芯上；使用该方式将所有第一磁极装配至转子铁芯的表面，并形成一个完整的第一磁钢；
步骤4：将1块第二磁极安装在转子铁芯上，并用螺钉将该第二磁极固定在转子铁芯上；使用该方式将同一磁钢中的所有第二磁极装配至转子铁芯的表面，以此方式完成所有第二磁钢的装配。
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