一种永磁同步电机转子及永磁同步电的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种永磁同步电机转子及永磁同步电机，属于永磁同步电机【技术领域】，为解决现有永磁同步电机转子漏磁大、永磁体利用率低，影响电机性能和效率等问题而设计。永磁同步电机转子包括转子铁芯，转子铁芯上沿径向均布有偶数n个切向永磁体，相邻两个切向永磁体的相同极性相对；靠近转子铁芯内侧的每个切向永磁体的一端两侧各对称设置有一个径向永磁体；相邻两个切向永磁体之间所夹的两个径向永磁体面对定子方向具有相同极性，且该两个径向永磁体之间具有隔磁桥。还公开了一种包括上述转子的永磁同步电机。本发明减小了切向永磁体在转子内侧的漏磁，提高了永磁体利用率，提高了电机效率和电机结构强度。
【专利说明】一种永磁同步电机转子及永磁同步电机
【技术领域】
[0001]本发明属于永磁同步电机【技术领域】，尤其涉及一种永磁同步电机转子及具有该转子结构的永磁同步电机。
【背景技术】
[0002]永磁体切向磁化结构的电机由于具有“聚磁”效果，较径向式结构能够产生更高的气隙磁密，使得电机具有较大的转矩/电流比和转矩/体积比，越来越多地被应用于伺服系统、电力牵引、办公自动化、家用电器等场合。
[0003]但切向永磁电机容易在靠近转轴的内侧形成漏磁，为了减少漏磁，需要在转子内侧设置隔磁桥，即便设置隔磁桥，依然存在转子内侧漏磁大，永磁体利用率低，影响电机性能和电机效率的问题，且漏磁的增大还会带来电机的振动和噪声问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一是提出一种减少切向永磁体在转子内侧的漏磁，提高转子机械强度，提高电机效率的永磁同步电机转子。
[0005]本发明的目的之二是提出一种减少切向永磁体的漏磁，增大电机的永磁磁链，提高径向永磁体利用率的永磁同步电机转子。
[0006]本发明的目的之三是提出一种提高切向永磁体的抗退磁性能，减少切向永磁体的端部漏磁的永磁同步电机转子。
[0007]本发明的目的之四是提出一种减缓径向永磁体的退磁的永磁同步电机转子。
[0008]本发明的目的之五是提出一种减少径向永磁体的漏磁，提高转子机械强度的永磁同步电机转子。
[0009]本发明的目的之六是提出一种减少电机漏磁，提高永磁体利用率，提高电机效率和电机结构强度的永磁同步电机。
[0010]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0011]本发明提供了一种永磁同步电机转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯上沿径向均布有偶数η个切向永磁体，相邻两个所述切向永磁体的相同极性相对；
[0012]靠近所述转子铁芯内侧的每个所述切向永磁体的一端两侧各对称设置有一个径向永磁体；
[0013]相邻两个所述切向永磁体之间所夹的两个所述径向永磁体面对定子方向具有相同极性，且该两个径向永磁体之间具有隔磁桥。
[0014]进一步的，所述径向永磁体的横截面形状为平板形或弧形。
[0015]进一步的，所述径向永磁体的厚度M与所述切向永磁体的厚度S的比值Μ/S为0.35-1.5ο
[0016]进一步的，所述切向永磁体的一端两侧对称设置的两个所述径向永磁体之间具有空隙，所述空隙的长度L与所述切向永磁体的厚度S的比值L/S为0.7-1.5。
[0017]进一步的，所述隔磁桥的宽度G与所述径向永磁体的厚度M的比值G/Μ为0.05_0.4o
[0018]更进一步的，所述隔磁桥的宽度由转子内侧至转子外侧逐渐变小。
[0019]进一步的，所述偶数η为大于等于4的偶数。
[0020]本发明还提供了一种永磁同步电机，包括定子，还包括如上述的永磁同步电机转子。
[0021]本发明的有益效果为:
[0022](I)本发明提供了一种永磁同步电机转子，通过将两个径向永磁体设置在一切向永磁体的两侧，利用径向永磁体的一部分漏磁可以使得隔磁桥较为饱和，减小了切向永磁体在转子内侧的漏磁，增加了切向永磁体所产生的主磁通，同时，径向永磁体也可以提供一部分主磁通，加大电机的气隙磁密，提高了电机效率，并且使得电机转子具有较好的机械强度。
[0023](2)将径向永磁体的厚度M与切向永磁体的厚度S的比值Μ/S设置在0.35-1.5的范围内，可以显著减小切向永磁体的漏磁，很好的补充气隙磁场，使得电机转子永磁在定子绕组上产生的磁链处于较高的水平，即使得电机具有较大的永磁磁链，同时提高了径向永磁体的利用率。
[0024](3)将切向永磁体的一端两侧对称设置的两个径向永磁体之间具有的空隙长度L与切向永磁体的厚度S的比值L/S设置在0.7-1.5的范围内，可以提高切向永磁体的抗退磁性能，使得电机具有较好的抗退磁能力，还可以减少切向永磁体的端部漏磁，使得电机漏磁较少。
[0025](4)将隔磁桥的宽度G与径向永磁体的厚度M的比值G/Μ设置在0.05-0.4的范围内，可以保证径向永磁体的漏磁较小，同时减缓径向永磁体的退磁。
[0026](5)隔磁桥的宽度可不相等，即隔磁桥的宽度由转子内侧至转子外侧逐渐变小，在保证径向永磁体的漏磁较小的情况下有效提高了转子的机械强度。
[0027](6)本发明还提供了一种包括上述永磁同步电机转子结构的永磁同步电机，不仅使得电机漏磁减少，而且提高了永磁体利用率，提高了电机效率和电机结构强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明实施例一的永磁同步电机转子的结构示意图；
[0029]图2是本发明实施例二的永磁同步电机转子的结构示意图；
[0030]图3是本发明实施例三的永磁同步电机转子的结构示意图；
[0031]图4是本发明实施例四的永磁同步电机转子的结构示意图；
[0032]图5是图4中A处的局部放大图；
[0033]图6是本发明实施例五的永磁同步电机的结构示意图；
[0034]图7是本发明实施例一的永磁体厚度比值Μ/S对磁链的影响图；
[0035]图8是本发明实施例一的径向永磁体距离比值L/S对退磁及漏磁的影响图。
[0036]图中，1、转子铁芯；11、切向永磁体；12、径向永磁体；2、隔磁桥；3、空隙；4、定子。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0038]实施例一:
[0039]本发明提供的一种永磁同步电机转子，该永磁同步电机转子的结构如图1，图7和图8所示，其包括转子铁芯1，转子铁芯I上沿径向均布有6个切向永磁体11，相邻两个切向永磁体11的相同极性相对，也就是说，一个切向永磁体11的一侧为N极(或S极)，靠近该侧并与其相对的另一个切向永磁体11 一侧同样为N极(或S极)。靠近转子铁芯I内侧的每个切向永磁体11的一端两侧各对称设置有一个径向永磁体12。相邻两个切向永磁体11之间所夹的两个径向永磁体12面对定子方向具有相同极性，该极性与相邻两个切向永磁体11邻近一侧的极性相同，同时，所夹的该两个径向永磁体12之间具有隔磁桥2，本实施例中隔磁桥2的宽度由转子内侧至转子外侧均相等。
[0040]通过将两个径向永磁体12设置在一切向永磁体11的两侧，利用径向永磁体12的一部分漏磁可以使得隔磁桥2较为饱和，减小了切向永磁体11在转子内侧的漏磁，增加了切向永磁体11所产生的主磁通，同时，径向永磁体12也可以提供一部分主磁通，加大电机的气隙磁密，提高了电机效率，并且使得电机转子具有较好的机械强度。
[0041]在本实施例中，每个径向永磁体12的横截面形状为平板形，进一步的，该平板形为一直角梯形，直角梯形长度较短的上底位于转子内侧，长度较长的下底位于转子外侧，且直角梯形的斜腰远离切向永磁体11。
[0042]径向永磁体12的厚度M与切向永磁体11的厚度S的比值Μ/S对切向永磁体的漏磁有很大影响。如图7所示，比值Μ/S在[0.1,0.35)范围时，切向永磁体漏磁较为严重；当比值Μ/S增加至[0.35，1.5]范围时，显著减小了切向永磁体的漏磁，很好的补充气隙磁场，使得电机转子永磁在定子绕组上产生的磁链处于较高的水平，从而使得电机具有较大的永磁磁链，同时提高了径向永磁体的利用率；当比值Μ/S继续增加至(1.5,3.25]范围时，已经对电机的永磁磁链贡献不大，且增加径向永磁体12的厚度会增加制造成本，造成浪费。因此，比值Μ/S优选为0.35-1.5的范围。
[0043]切向永磁体11的一端两侧对称设置的两个径向永磁体12之间具有空隙3，空隙3的长度L与切向永磁体11的厚度S的比值L/S对切向永磁体的退磁电流和漏磁通有很大影响。如图8所示，比值L/S在[0，0.7)范围时，即两径向永磁体12相距过小，导致径向永磁体12和切向永磁体11有一定重合，容易引起切向永磁体11末端在定子施加外部反向磁场时发生严重的退磁；当比值L/S增加至[0.7，1.5]范围时，大大减缓了切向永磁体11末端局部退磁，提高了切向永磁体的抗退磁性能，使得电机具有较好的抗退磁能力；当比值L/S继续增加至(1.5，1.9)范围时，两径向永磁体12相距过大，切向永磁体11在孔隙3中形成漏磁，不能很好的减少其末端漏磁。因此，比值L/S优选为0.7-1.5的范围。
[0044]同理，为了尽可能地减少径向永磁体的漏磁，减缓径向永磁体的退磁，隔磁桥2的宽度G与径向永磁体12的厚度M的比值G/Μ优选设置在0.05-0.4的范围。
[0045]实施例二:
[0046]本实施例提供了一种永磁同步电机转子，该永磁同步电机转子的结构与实施例一所述的转子结构基本相同，在此不再赘述。
[0047]区别之处在于:如图2所示，每个径向永磁体的横截面形状为圆弧形，进一步的，该圆弧形为一圆弧直条，圆弧直条具有相对设置的两条圆弧形侧边和相对设置的两条直形侧边，且两条圆弧形侧边沿转子周向布置，两条直形侧边沿转子径向布置。
[0048]实施例三:
[0049]本实施例提供了一种永磁同步电机转子，该永磁同步电机转子的结构与实施例一所述的转子结构基本相同，在此不再赘述。
[0050]区别之处在于:如图3所示，每个径向永磁体的横截面形状为曲弧形，进一步的，该曲弧形为一弧形曲条，弧形曲条具有两组曲弧形侧边，其中一组为相对设置且沿转子周向布置的两条曲弧形侧边，另一组为相对设置且沿转子径向布置的两条曲弧形侧边。
[0051]实施例四:
[0052]本实施例提供了一种永磁同步电机转子，该永磁同步电机转子的结构与实施例二所述的转子结构基本相同，在此不再赘述。
[0053]区别之处在于:在实施例二所述径向永磁体的横截面形状基础上稍作改进，如图4和图5所示，相邻两个切向永磁体之间所夹的两个径向永磁体之间具有的隔磁桥的宽度不相等，即隔磁桥的宽度由转子内侧至转子外侧逐渐变小，在保证径向永磁体的漏磁较小的情况下进一步提高了转子的机械强度。
[0054]实施例五:
[0055]本实施例提供了一种永磁同步电机，该永磁同步电机结构如图6所示，其包括定子4和如实施例一至实施例四任一所述的永磁同步电机转子。本实施例不仅减少了电机漏磁，而且提高了永磁体利用率，提高了电机效率和电机结构强度。
[0056]以上实施例所描述的径向永磁体的横截面形状不局限于上述形状，还可以为其他形状。转子铁芯上沿径向均布的切向永磁体数目不局限于6，还可以为其他偶数，优选大于等于4的偶数，具体数量可根据实际工作需要进行设计。
[0057]以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它【具体实施方式】，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种永磁同步电机转子，包括转子铁芯(I)，其特征在于:所述转子铁芯(I)上沿径向均布有偶数η个切向永磁体(11)，相邻两个所述切向永磁体(11)的相同极性相对； 靠近所述转子铁芯(I)内侧的每个所述切向永磁体(11)的一端两侧各对称设置有一个径向永磁体(12); 相邻两个所述切向永磁体(11)之间所夹的两个所述径向永磁体(12)面对定子方向具有相同极性，且该两个径向永磁体(12)之间具有隔磁桥(2)。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子，其特征在于:所述径向永磁体(12)的横截面形状为平板形或弧形。
3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机转子，其特征在于:所述径向永磁体(12)的厚度M与所述切向永磁体(11)的厚度S的比值Μ/S为0.35-1.5。
4.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机转子，其特征在于:所述切向永磁体(11)的一端两侧对称设置的两个所述径向永磁体(12)之间具有空隙(3)，所述空隙(3)的长度L与所述切向永磁体(11)的厚度S的比值L/S为0.7-1.5。
5.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机转子，其特征在于:所述隔磁桥(2)的宽度G与所述径向永磁体(12)的厚度M的比值G/Μ为0.05-0.4。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机转子，其特征在于:所述隔磁桥(2)的宽度由转子内侧至转子外侧逐渐变小。
7.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子，其特征在于:所述偶数η为大于等于4的偶数。
8.一种永磁同步电机，包括定子(4)，其特征在于:还包括如权利要求1-7任一项所述的永磁同步电机转子。
【文档编号】H02K21/02GK104485762SQ201410658247
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】肖勇, 李小飞 申请人:珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司