CN206149052U - 一种转子及永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转子及永磁电机，该转子包括转子铁芯以及设置于所述转子铁芯的安装槽中的永磁体，所述永磁体具有远离所述转子铁芯中心轴的第一端以及靠近所述转子铁芯中心轴的第二端，自所述第一端向所述第二端，所述永磁体在磁化方向上的厚度不一致。上述方案能解决目前的永磁电机的转子存在气隙磁密谐波含量较高，磁阻转矩较小的问题。

Description

一种转子及永磁电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种转子以及具有该转子的永磁电机。

背景技术

永磁电机是较为常用的一种电动机，转子是其重要的组成部分。现有的转子包括转子铁芯以及设置于转子铁芯中的永磁体，永磁体在磁化方向上的厚度一致。

经过检测，上述永磁电机在使用的过程中，上述结构的转子气隙磁密谐波含量较高，磁阻转矩较小，进而导致利用率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种转子及永磁电机，以解决目前转子存在的气隙磁密谐波含量较高，磁阻转矩较小的问题。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型提供如下技术方案：

一种转子，包括转子铁芯以及设置于所述转子铁芯的安装槽中的永磁体，所述永磁体具有远离所述转子铁芯中心轴的第一端以及靠近所述转子铁芯中心轴的第二端，自所述第一端向所述第二端，所述永磁体在磁化方向上的厚度不一致。

优选地，自所述第一端向所述第二端，所述永磁体的在磁化方向上的厚度逐渐增大或逐渐减小。

所述永磁体的第一端在磁化方向上的厚度为t1，所述永磁体的第二端在磁化方向上的厚度为t2，t1与t2之间满足关系：0.9t2>t1>0.3t2。

优选地，所述安装槽与所述转子铁芯中心轴之间的最小距离为d，所述转子铁芯的外周缘的最小半径为r，d与r之间满足关系：r/3<d<3r/4。

优选地，所述永磁体的两个侧面分别和与其相对的所述安装槽的槽壁相适配。

优选地，所述永磁体第一端的端面和与其相对的所述安装槽的槽壁之间形成第一空气槽。

优选地，所述永磁体成对布置在所述转子铁芯内，每一对所述永磁体形成朝向所述转子铁芯的径向外侧开口的V型结构。

优选地，每一对所述永磁体对应设置在一个呈V形的安装槽内。

优选地，每一对所述永磁体的第二端的端面和与其相对的所述安装槽的槽壁之间形成第二空气槽。

优选地，呈V形的所述安装槽靠近所述转子铁芯中轴线的端部呈平面。

优选地，每一对所述永磁体的第二端之间至多呈线接触。

优选地，所述转子铁芯的横截面外轮廓为正圆或由多段圆心不在同一位置的圆弧拼接而成。

另一方面，本实用新型采用如下技术方案：

一种永磁电机包括，如上所述的转子。

本实用新型提供的转子其永磁体自第一端向第二端在磁化方向上的厚度不一致，通过改变其磁化方向上的厚度能够改善气隙磁密波形，从而降低气隙磁密的谐波含量、降低谐波损耗，进而提高采用其的电机效率。

本实用新型提供的永磁电机采用上述的转子，提高效率及运行可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的永磁电机的转子的结构示意图。

图中，1、永磁体；11、第一端；12、第二端；2、转子铁芯；21、安装槽；3、第一空气槽；4、第二空气槽。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

永磁电机的气隙主磁场由永磁体产生，永磁体所产生的磁密与其在磁化方向上的厚度呈正相关的关系，永磁体的厚度越大，气隙磁密越大，因此，通过改变永磁体在磁化方向上的厚度能够改善气隙磁密波形，从而降低气隙磁密的谐波含量、降低谐波损耗，进而提高采用其的电机效率。

基于此，本实用新型提供了一种转子，其包括转子铁芯2以及设置于转子铁芯2中的永磁体1，永磁体1具有远离转子铁芯2中心轴的第一端11以及靠近转子铁芯2中心轴的第二端12，自第一端11向第二端12，永磁体1在磁化方向上的厚度不一致，即永磁体1在磁化方向上的厚度存在变化，以达到改善气隙磁密波形的目的。

永磁体1在磁化方向上的厚度不一致的具体设置方式不限，可根据具体的应用场合以及具体需求进行设置。例如，在一个实施例中，自第一端11向第二端12，永磁体1在磁化方向上的厚度逐渐增大或者逐渐减小，在另一个实施例中，自第一端11向第二端12，永磁体1在磁化方向上的厚度先逐渐增大再逐渐减小，在还一个实施例中，自第一端11向第二端12，永磁体1的磁化方向上的厚度先逐渐减小再逐渐增大。

在一个具体的实施例中，应用场合较为广泛的调速永磁同步电机要求永磁体的主磁极产生的气隙磁密波形尽可能地接近正弦波以减小谐波带来的损耗。基于此，经过验证，将永磁体1设置为如图1中所示的梯形结构且自第一端11向第二端12厚度逐渐增大，能够改善气隙磁密波形使其接近正弦波形。

进一步优选地，将永磁体1的第一端11在磁化方向上的厚度设置为t1，永磁体1的第二端12在磁化方向上的厚度设置为t2，t1与t2之间满足关系：0.9t2>t1>0.3t2，能够使得气隙磁密波形更加接近正弦波形，从而进一步改善采用其的永磁电机的性能。

另外，上述厚度关系使得永磁体1靠近转子铁芯2的中心轴的第二端12的厚度比靠近转子铁芯2径向外侧的第一端11的厚度大，因此使得永磁体靠近d轴的一端厚度相比于靠近q轴一端的厚度较大(d轴和q轴如图1中所示)，d轴磁路上永磁体1的平均厚度要大于q轴磁路上永磁体1的平均厚度，由于永磁体1具有远大于转子铁芯2的磁阻，因此d轴磁路上的磁阻相比于使用两端等厚永磁体1的磁阻更大，d轴具有更小的电感，此时就会增大q轴与d轴电感差值，从而增加磁阻转矩。

可见，本实用新型公开的转子能解决目前永磁电机转子存在的气隙磁密谐波含量较高、磁阻转矩较小的问题。

进一步地，转子铁芯2上设置有安装槽21，永磁体1设置于安装槽21内。优选地，安装槽21与转子铁芯2中心轴之间的最小距离为d，例如如图1中所示，安装槽21在径向向内的端点与转子铁芯2中心轴之间的距离为d，转子铁芯2的外周缘的最小半径(对于最小半径后面有详细解释)为r，d与r之间满足关系：r/3<d<3r/4，如此，既能够提供足够大的永磁体1安放空间，又能够保证构成转子的转子冲片的强度。

在进一步的实施例中，永磁体1成对布置在转子铁芯2内，优选地，每一对永磁体1形成朝向转子铁芯2的径向外侧开口的V型结构，其中，永磁体1的数量不限，可根据具体需求设置，例如如图1中所示，包括沿圆周方向均布的六对永磁体1。进一步优选地，每一对永磁体1均相对于主磁极d轴对称。

进一步优选地，转子铁芯2上设置有多个呈V形的安装槽21，例如如图1中所示的六个，每一对永磁体1对应设置在一个V形的安装槽21内，简化了结构，方便加工。优选地，安装槽21相对于主磁极d轴呈对称结构。

优选地，永磁体第一端11的端面和与其相对的安装槽21的槽壁之间形成第一空气槽3，通过第一空气槽3实现永磁体第一端11与转子铁芯2之间的隔磁，减少漏磁，类似的，每一对永磁体第二端12的端面和与其相对的安装槽21的槽壁之间形成第二空气槽4，通过第二空气槽4实现永磁体第二端12与转子铁芯2之间的隔磁，减少漏磁。

优选地，每一对永磁体1的第二端12之间至多形成线接触(即两个永磁体1的第二端端面的相互靠近的侧边相接触，也可以不接触)而非面接触，从而减少永磁体1的第二端12的漏磁。进一步优选地，呈V形的安装槽21靠近转子铁芯中轴线的端面呈平面，即，将V形安装槽21两条槽相交的尖角位置替换成平面，如此，能够避免安装其中一个永磁体1时占用V形安装槽21的尖角位置而导致一对的两个永磁体1形成面接触。更进一步优选地，两个永磁体1第二端的端面相背离的两侧边分别与所述平面的两侧边相抵接，进一步避免两个永磁体1形成面接触。

进一步优选地，永磁体1的两个侧面分别和与其相对的安装槽21的槽壁形状相适配，例如，永磁体1呈如图1中所示的楔形时，安装槽21的侧壁也呈楔形设置，使得当电机运行时，自永磁体1的第一端11向第二端12的方向，永磁体1的两个侧面分别和与其相对的安装槽21的槽壁之间的间隙一致，保持永磁体1侧面与安装槽21的槽壁之间的间隙均匀，能够保证转子在高速运转时安装槽21内的永磁体1不会因为离心力而向转子铁芯2的外周缘运动，从而提高永磁体1的安装可靠性。

进一步优选地，每一对永磁体1之间的夹角为a，如图1所示，此处的夹角a为两个永磁体1相对的两个侧面之间的夹角，在一个优选的实施例中，转子包括六对永磁体1，每一对永磁体1之间的夹角a满足130°>а>90°，经验证，该夹角范围能够获得更优的气隙磁密波形。

本实施例中，永磁体1可以采用汝铁硼材料制成，可以采用铁氧体制成，还可以由其他永磁材料制成，本申请对此不作限制。

转子铁芯2的横截面外轮廓可以是正圆，也可以为由多段圆心不在同一位置的圆弧拼接而成，将外轮廓设置为由多段圆心不在同一位置的圆弧拼接而成的形状能够进一步为永磁体1提供足够大的安装空间且保证形成转子的转子冲片的结构强度。当转子铁芯2的横截面外轮廓呈正圆时，前述的转子铁芯2的外周缘的最小半径r即为正圆的半径；而当转子铁芯2的横截面外轮廓由多段圆心不在同一位置的圆弧拼接而成时，前述的转子铁芯2的外周缘的最小半径r即为外轮廓线的内接圆的半径。

本实用新型实施例还提供一种永磁电机，该永磁电机包括上文实施例中所述的转子，以提高效率及运行可靠性。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (13)

1.一种转子，包括转子铁芯以及设置于所述转子铁芯的安装槽中的永磁体，其特征在于，所述永磁体具有远离所述转子铁芯中心轴的第一端以及靠近所述转子铁芯中心轴的第二端，自所述第一端向所述第二端，所述永磁体在磁化方向上的厚度不一致。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，自所述第一端向所述第二端，所述永磁体在磁化方向上的厚度逐渐增大或逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述永磁体的第一端在磁化方向上的厚度为t1，所述永磁体的第二端在磁化方向上的厚度为t2，t1与t2之间满足关系：0.9t2>t1>0.3t2。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述安装槽与所述转子铁芯中心轴之间的最小距离为d，所述转子铁芯的外周缘的最小半径为r，d与r之间满足关系：r/3<d<3r/4。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述永磁体的两个侧面分别和与其相对的所述安装槽的槽壁相适配。

6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述永磁体第一端的端面和与其相对的所述安装槽的槽壁之间形成第一空气槽。

7.根据权利要求1至6任一项所述的转子，其特征在于，所述永磁体成对布置在所述转子铁芯内，每一对所述永磁体形成朝向所述转子铁芯的径向外侧开口的V型结构。

8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，每一对所述永磁体对应设置在一个呈V形的安装槽内。

9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，每一对所述永磁体的第二端的端面和与其相对的所述安装槽的槽壁之间形成第二空气槽。

10.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，呈V形的所述安装槽靠近所述转子铁芯中轴线的端部呈平面。

11.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，每一对所述永磁体的第二端之间至多呈线接触。

12.根据权利要求1至6任一项所述的转子，其特征在于，所述转子铁芯的横截面外轮廓为正圆或由多段圆心不在同一位置的圆弧拼接而成。

13.一种永磁电机，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的转子。