永磁电机、转子及其永磁体的制作方法

本发明涉及电机设备技术领域，特别涉及一种永磁电机、转子及其永磁体。

背景技术：

目前，永磁电机具有高效率、高功率密度等优点，得到了广泛的应用。

但是，永磁电机的转子上具有永磁体，在长期使用或恶劣工况的环境下，受到定子绕组所施加的反向磁场，永磁体极易发生退磁，一旦永磁体发生不可逆的退磁，永磁电机将无法运转，严重影响其使用寿命。

因此，如何提高永磁电机的使用寿命，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种永磁体，以提高永磁电机的使用寿命。本发明还提供了一种具有上述永磁体的转子及永磁电机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种永磁体，所述永磁体的中间部分的抗退磁能力高于所述永磁体两端部分的抗退磁能力。

优选地，上述永磁体中，所述永磁体的中间部分的厚度大于所述永磁体两端部分的厚度。

优选地，上述永磁体中，所述永磁体为多段阶梯结构永磁体，其包括中间永磁段及设置于所述中间永磁段两端的端部永磁段。

优选地，上述永磁体中，D1≥1.1D；

其中，D1为所述中间永磁段的厚度，D为所述第一端部永磁段与所述第二端部永磁段的厚度。

优选地，上述永磁体中，1.8D≥D1≥1.3D。

优选地，上述永磁体中，所述永磁体为三段阶梯结构永磁体。

优选地，上述永磁体中，所述永磁体为五段阶梯结构永磁体。

优选地，上述永磁体中，所述永磁体的中间部分的矫顽力大于所述永磁体两端部分的矫顽力。

优选地，上述永磁体中，0.6L≥L1≥0.2L；

其中，L为所述永磁体的轴向总长，L1为所述中间永磁段的轴向长度。

优选地，上述永磁体中，0.55L≥L1≥0.4L。

本发明还提供了一种转子，包括转子铁芯及永磁体，所述永磁体为如上述任一项所述的永磁体。

本发明还提供了一种永磁电机，包括转子及定子，所述转子为如上所述的转子。

优选地，上述永磁电机中，所述转子铁芯的轴向长度与所述永磁体的轴向长度相等且所述转子铁芯与所述永磁体轴向对齐。

优选地，上述永磁电机中，L＝S；

其中，L为所述转子的轴向总长，S为所述定子的轴向长度。

优选地，上述永磁电机中，L＞S；

其中，L为所述转子的轴向总长，S为所述定子的轴向长度。

优选地，上述永磁电机中，所述转子的两端伸出所述定子的长度相等。

优选地，上述永磁电机中，所述永磁体为多段阶梯结构永磁体，其包括中间永磁段及设置于所述中间永磁段两端的端部永磁段；

[0.6S+0.5*(L-S)]≥L1≥[0.2*S+0.5*(L-S)]；

其中，L1为所述中间永磁段的轴向长度。

优选地，上述永磁电机中，[0.55S+0.5*(L-S)]≥L1≥[0.4*S+0.5*(L-S)]。

优选地，上述永磁电机中，所述转子的两端伸出所述定子的长度不相等。

优选地，上述永磁电机中，所述永磁体为多段阶梯结构永磁体，其包括中间永磁段及设置于所述中间永磁段两端的端部永磁段；

(0.6S+L2)≥L1≥(0.2*S+L2)；

其中，L1为所述中间永磁段的轴向长度，L2为所述转子端部伸出所述定子的最小长度。

优选地，上述永磁电机中，(0.55S+L2)≥L1≥(0.4*S+L2)。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的永磁体，由于永磁体的中间部位的退磁程度大于永磁体的两端部分，通过使永磁体的中间部分的抗退磁能力高于永磁体两端部分的抗退磁能力，使得永磁体各部分的退磁更均匀，进而减少了永磁体局部退磁的情况发生，提高了永磁电机的整体抗退磁能力，进而提高了永磁电机的使用寿命。

本发明还提供了一种具有上述永磁体的转子及永磁电机。由于上述永磁体具有上述技术效果，具有上述永磁体的转子及永磁电机也应具有同样的技术效果，在此不再一一累述。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为不同外加磁场下永磁体表面轴向中心线磁密变化图；

图2为本发明实施例提供的转子的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一种转子的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第一种转子与定子的第一组合示意图；

图5为本发明实施例提供的第一种转子与定子的第二组合示意图；

图6为本发明实施例提供的第一种转子与定子的第三组合示意图；

图7为本发明实施例提供的第二种转子的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第一种转子的另一种结构示意图；

图9为本发明实施例提供的永磁体厚度比值与退磁电流的关系图。

具体实施方式

本发明公开了一种永磁体，以提高永磁电机的使用寿命。本发明还提供了一种具有上述永磁体的转子及永磁电机。

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。

本发明提供了一种永磁体，永磁体的中间部分的抗退磁能力高于永磁体两端部分的抗退磁能力。

研究发现，永磁体在承受外部反向磁场时候，永磁体轴向各部位的磁密并不均匀，存在较大的局部退磁情况。沿转子轴向来看，永磁体的中间部位的退磁程度明显要大于永磁体的两端部分，并且不同退磁电流下，永磁体磁密分布不均的程度还不相同，如图1所示。

本发明实施例提供的永磁体，由于永磁体的中间部位的退磁程度大于永磁体的两端部分，通过使永磁体的中间部分的抗退磁能力高于永磁体两端部分的抗退磁能力，使得永磁体各部分的退磁更均匀，进而减少了永磁体局部退磁的情况发生，提高了永磁电机的整体抗退磁能力，进而提高了永磁电机的使用寿命。

在第一种实施例中，永磁体的中间部分的厚度大于永磁体两端部分的厚度。通过使永磁体的中间部分的厚度大于永磁体两端部分的厚度，可以有效提高永磁体的中间部分的抗退磁能力，使得磁体的中间部分的抗退磁能力高于永磁体两端部分的抗退磁能力。可以理解的是，在该实施例中，永磁体的矫顽力可以相同也可以不同。优选地，永磁体的中间部分的矫顽力大于或等于永磁体的两端部分的矫顽力。

如图3-图6所示，永磁体为多段阶梯结构永磁体，其包括中间永磁段11及设置于中间永磁段11两端的端部永磁段；多段阶梯结构永磁体的厚度由中间永磁段11向两端递减。通过上述设置，使得永磁体表面呈阶梯状结构，以便于控制多段阶梯结构永磁体的每段永磁段的厚度。也可以使永磁体为平滑过渡结构，如，将永磁体设置为菱形或椭圆形等结构。

为了更好的提升中间永磁段11的抗退磁能力，D1≥1.1D；其中，D1为中间永磁段11的厚度，D为第一端部永磁段12与第二端部永磁段13的厚度。即，第一端部永磁段12及第二端部永磁段13的厚度相同，并且，中间永磁段11的厚度大于或等于1.1倍的第一端部永磁段12与第二端部永磁段13的厚度。

如图9所示，随着中间永磁段11厚度的增加，永磁体的成本也会明显增加。因此，在综合考虑中间永磁段11抗退磁能力的提升以及生产成本情况下，优选地，1.8D≥D1≥1.3D。

如图3所示，永磁体为三段阶梯结构永磁体。即，其包括中间永磁段11、第一端部永磁段12及第二端部永磁段13。第一端部永磁段12与中间永磁段11的一端连接，第二端部永磁段13与中间永磁段11的另一端连接。其中，中间永磁段11的厚度大于第一端部永磁段12及第二端部永磁段13的厚度。

如图8所示，为了进一步使永磁体退磁更加均匀，永磁体为五段阶梯结构永磁体。即，其包括中间永磁段11、第一端部永磁段12、第二端部永磁段13、第三端部永磁段14及第四端部永磁段15。第一端部永磁段12及第二端部永磁段13位于中间永磁段11的两端，第三端部永磁段14与第一端部永磁段12远离中间永磁段11的一端连接，第一端部永磁段12的厚度大于第三端部永磁段14的厚度；第四端部永磁段15与第二端部永磁段13远离中间永磁段11的一端连接，第二端部永磁段13的厚度大于第四端部永磁段15的厚度。

还可以将永磁体设置为七段阶梯结构永磁体或九段阶梯结构永磁体。当然，也可以将永磁体设置为偶数段阶梯结构永磁体，在此不再一一累述且均在保护范围之内。

如图7所示，在第二种实施例中，永磁体的中间部分的矫顽力大于永磁体两端部分的矫顽力。通过使永磁体的中间部分的矫顽力大于永磁体两端部分的矫顽力，可以有效提高永磁体的中间部分的抗退磁能力，使得磁体的中间部分的抗退磁能力高于永磁体两端部分的抗退磁能力。可以理解的是，在该实施例中，永磁体的厚度可以相同也可以不同。优选地，永磁体的中间部分的厚度大于或等于永磁体的两端部分的厚度。如图7所示，本实施例中，为了便于加工，永磁体的中间部分的厚度等于永磁体的两端部分的厚度

为了提升永磁体抗退磁的均匀性，0.6L≥L1≥0.2L；其中，L为永磁体的轴向总长，L1为中间永磁段11的轴向长度。其中，轴向长度为永磁体正确安装于转子铁芯2内后，永磁体沿转子铁芯2的轴向长度。

进一步地，0.55L≥L1≥0.4L。

本发明实施例还提供了一种转子，包括转子铁芯2及永磁体1，永磁体1为如上述任一种永磁体。由于上述永磁体具有上述技术效果，具有上述永磁体的转子也应具有同样的技术效果，在此不再一一累述。

优选地，在本实施例中，永磁体1背向转子铁芯2的中心的一面为平面。

本发明实施例还提供了一种永磁电机，包括转子及定子3，转子为如上所述的转子。由于上述转子具有上述技术效果，具有上述转子的永磁电机也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

转子铁芯2的轴向长度与永磁体1的轴向长度相等且转子铁芯2与永磁体1轴向对齐，进而确保了转子与定子3的配合效果。出于装配即加工需求的问题，转子铁芯2的轴向长度与永磁体1的轴向长度基本相等，转子铁芯2的轴向长度略大于永磁体1的轴向长度，二者轴向长度的差值约为2mm。

如图4所示，为了便于加工，L＝S；其中，L为转子的轴向总长，S为定子3的轴向长度。

为了电机在相同绕组电流下产生更大输出转矩，L＞S；其中，L为转子的轴向总长，S为定子3的轴向长度。其中，永磁体1的轴向长度也为L。

通过上述设置，使得转子的两端伸出定子3，这会使得永磁体在轴向方向上不同部位的抗退磁均匀性降低。因此，如图5所示，优选使转子的两端伸出定子3的长度相等，以便于提高永磁体在轴向方向上不同部位的抗退磁均匀性。

进一步地，永磁体为多段阶梯结构永磁体，其包括中间永磁段11及设置于中间永磁段11两端的端部永磁段；[0.6S+0.5*(L-S)]≥L1≥[0.2*S+0.5*(L-S)]；其中，L1为中间永磁段11的轴向长度。通过上述设置，进一步提高了永磁体在轴向方向上不同部位的抗退磁均匀性，在考虑加工成本的前提下，有效缓解中间永磁段11的退磁。

表1中间永磁段的轴向长度与退磁电流的数值

更进一步地，[0.55S+0.5*(L-S)]≥L1≥[0.4*S+0.5*(L-S)]。

如图6所示，也可以使转子的两端伸出定子3的长度不相等。

永磁体为多段阶梯结构永磁体，其包括中间永磁段11及设置于中间永磁段11两端的端部永磁段。为了提升永磁体抗退磁的均匀性，(0.6S+L2)≥L1≥(0.2*S+L2)；其中，L1为中间永磁段11的轴向长度，L2为转子端部伸出定子3的最小长度。即，转子的一端伸出定子3较短，转子的另一端伸出定子3较长。L2为转子伸出定子3较短的一端伸出定子3的长度。

进一步地，(0.55S+L2)≥L1≥(0.4*S+L2)。

可以理解的是，图3-图8中的转子结构均可以理解为图2沿B-B面的剖视图。

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。