一种电机转子磁钢结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机技术领域，具体为一种电机转子磁钢结构。
【背景技术】
[0002]随着永磁电机的发展，其被广泛应用于各个领域，并且越来越多的追求高性能和轻质化。由电机设计原理可知，提高磁负荷即增加电机气隙的磁通密度，可减小电机体积和提高功率密度。对于永磁电机而言，增加电机气隙磁通密度的措施一般有两种，一种是从磁钢材料上想办法，尽量选用剩余磁通密度较高的永磁材料，然而受到材料性能与价格等因素所限，永磁材料的实际可选余地不大；另一种方法是改变磁钢结构和排列方式，使得进入气隙的磁通密度增强。通常的永磁电机，永磁体多采用径向或轴向结构，这样的结构电机磁路通过导磁转子形成闭合回路，进入气隙的磁密降低，而且转子磁轭部分需选用导磁材料，使得电机性能降低且重量增加。
【发明内容】
[0003]要解决的技术问题
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本实用新型的一个目的在于提供一种电机转子磁钢结构，通过这种结构增大电机气隙磁通密度，减小电机体积和提高功率密度。
[0005]技术方案
[0006]在本实用新型的一个方面，本实用新型提出一种电机转子磁钢结构，其特征在于:所述磁钢结构为由η组内三角截面磁钢和η组外三角截面磁钢交替拼接组成的圆环形结构；所述内三角截面磁钢顶点在圆环形结构外圆上，且相邻两个内三角截面磁钢的顶点之间圆弧的圆心角为360° /η ;所述外三角截面磁钢顶点在圆环形结构内圆上，且相邻两个外三角截面磁钢顶点之间圆弧的圆心角为360° /η ;外三角截面磁钢沿圆环形结构径向充磁，内三角截面磁钢沿圆环形结构周向充磁。
[0007]有益效果
[0008]根据本实用新型的实施例，该结构增强了电机气隙磁通，对缩小电机体积和提高功率密度十分有效。而且该结构有效的减弱了电机转子一侧的磁通，因此电机不再需要转子采用磁性材料为其提供磁通路，这样转子材料的选取空间很大，可选用轻质的铝等非导磁材料代替，可有效减轻电机重量。在这种结构中，由于气隙磁场正弦分布程度较高，谐波含量小，故定转子无需斜槽，降低电机工艺复杂度。
[0009]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0010]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0011 ]图1为本专利的传统磁钢结构；
[0012]图2为本专利的三角形分割磁钢结构；
[0013]图3为本专利的磁力线仿真结果；
[0014]图4为本专利的磁场强度仿真结果；
[0015]图5为本专利的气隙磁密仿真结果；
[0016]图6为本专利的相电流仿真结果。
【具体实施方式】
[0017]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0018]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、
“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0019]此外、术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0020]目前对于永磁电机而言，增加电机气隙磁通密度的措施一般有两种，一种是从磁钢材料上想办法，尽量选用剩余磁通密度较高的永磁材料，然而受到材料性能与价格等因素所限，永磁材料的实际可选余地不大；另一种方法是改变磁钢结构和排列方式，使得进入气隙的磁通密度增强。通常的永磁电机，永磁体多采用径向或轴向结构，这样的结构电机磁路通过导磁转子形成闭合回路，进入气隙的磁密降低，而且转子磁轭部分需选用导磁材料，使得电机性能降低且重量增加。
[0021]本实用新型提出了一种新型的电机转子磁钢结构，其目的是通过这种结构增大电机气隙磁通密度，减小电机体积和提高功率密度。
[0022]如图2所示，本实施例中的新型电机转子磁钢结构，为由12组内三角截面磁钢和12组外三角截面磁钢交替拼接组成的圆环形结构；所述内三角截面磁钢顶点在圆环形结构外圆上，且相邻两个内三角截面磁钢的顶点之间圆弧的圆心角为30° ;所述外三角截面磁钢顶点在圆环形结构内圆上，且相邻两个外三角截面磁钢顶点之间圆弧的圆心角为30° ;外三角截面磁钢沿圆环形结构径向充磁，内三角截面磁钢沿圆环形结构周向充磁。
[0023]从结构上，可以理解为将图1所示的传统12极表贴式磁钢结构沿图中虚线所示从磁钢内圆的中点进行三角形分割，形成图2所示由24块磁钢组成的磁钢结构，分割后的极数与原有极数相同。并且改变磁钢的充磁方向，如图2所示，外围的三角形磁钢保持原有的充磁方式，而将内部的三角形磁钢按照垂直与外围磁钢的方向进行充磁，使磁场如图3所示通过内部的磁钢形成回路，而不通过磁轭部分。
[0024]将这种新型结构利用Ansoft软件进行仿真，仿真结果如下:如图3所示为电机的磁力线分布图，从图中可以看出电机的磁力线分布均勾，且基本都在气隙一侧，在转子一侧几乎没有分布。如图4所示为电机磁场强度分布云图，从途中可看出电机的磁场在定子齿部最大。图5为电机气隙磁密的分布曲线，图中虚线为改进后新型磁钢的气隙磁密，实线为改进前的气隙磁密，从图中可以看出改进后的新型结构气隙磁密增大，与预期结果一致。图6为电机改进前后相电流的曲线，实线部分为电机改进后的曲线，从图中看出改进后电流减小，电机功率密度增大。从仿真结果看，电机的性能与预期结果一致，使用这种新型磁钢结构可以使电机功率密度增大，体积及质量减小。
[0025]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种电机转子磁钢结构，其特征在于:所述磁钢结构为由η组内三角截面磁钢和η组外三角截面磁钢交替拼接组成的圆环形结构；所述内三角截面磁钢顶点在圆环形结构外圆上，且相邻两个内三角截面磁钢的顶点之间圆弧的圆心角为360° /η ; 所述外三角截面磁钢顶点在圆环形结构内圆上，且相邻两个外三角截面磁钢顶点之间圆弧的圆心角为360° /η ;外三角截面磁钢沿圆环形结构径向充磁，内三角截面磁钢沿圆环形结构周向充磁。
【专利摘要】本实用新型提出一种电机转子磁钢结构，由n组内三角截面磁钢和n组外三角截面磁钢交替拼接组成的圆环形结构；内三角截面磁钢顶点在圆环形结构外圆上，且相邻两个内三角截面磁钢的顶点之间圆弧的圆心角为360°/n；外三角截面磁钢顶点在圆环形结构内圆上，且相邻两个外三角截面磁钢顶点之间圆弧的圆心角为360°/n；外三角截面磁钢沿圆环形结构径向充磁，内三角截面磁钢沿圆环形结构周向充磁。该结构增强电机气隙磁通，利于缩小电机体积和提高功率密度。且减弱电机转子一侧的磁通，电机不再需要磁性材料转子提供磁通路，转子材料可选用非导磁材料，减轻电机重量。由于气隙磁场正弦分布程度较高，谐波含量小，故定转子无需斜槽，降低电机工艺复杂度。
【IPC分类】H02K1/27
【公开号】CN205017130
【申请号】CN201520732757
【发明人】郗珂庆, 高俊丽, 成俊康, 胡博, 李敏哲, 胡昊, 尹海涛
【申请人】西安航天动力测控技术研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月21日