一种提高气隙磁通密度正弦度的永磁电机的制作方法

本实用新型涉及一种永磁电机，尤其是涉及一种提高气隙磁通密度正弦度的永磁电机。

背景技术：

正弦波是频率成分最为单一的一种信号，因这种信号的波形是数学上的正弦曲线而得名。任何复杂信号，例如音乐信号，都可以看成由许许多多频率不同、大小不等的正弦波复合而成。对于永磁电机而言，电机中气隙磁通密度的分布较大地影响到电机的铁芯损耗与感应电势等电机电磁参数，即气隙磁通密度波形的好坏能直接影响电机的运行性能。对于一般表贴式永磁电机，它的气隙磁通密度的波形为矩形波，感应电势并非正弦波。矩形波中含有较大幅值的空间谐波，导致电机铁芯损耗加大，从而降低电机效率。同时矩形波导致电机旋转时相绕组的磁链波动、反电势波动、相电流波动等使得电机产生振动和噪声。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高气隙磁通密度正弦度的永磁电机。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种提高气隙磁通密度正弦度的永磁电机，包括电机转子和电机定子，所述的电机定子安装于电机转子外侧并留有气隙，所述的电机转子由转子冲片层压而成，所述的转子冲片上设有磁钢槽，所述的磁钢槽内设有磁钢，所述的磁钢槽包括扇形磁钢槽和矩形磁钢槽，所述的扇形磁钢槽和矩形磁钢槽均分别设有4个，4个扇形磁钢槽沿转子冲片上转轴安装孔周围均匀开设，矩形磁钢槽从扇形磁钢槽两两之间的间隙处开始开设并延伸至转子冲片边缘处，进而4个矩形磁钢槽和4个扇形磁钢槽形成相间设置的结构。

所述的电机定子和电机转子之间的气隙为不均匀气隙，其中最大气隙为1.5mm，平均气隙为1.0mm。

所述的磁钢包括扇形磁钢和矩形磁钢，所述的扇形磁钢按照极性交替的方式依次插入扇形磁钢槽，所述的矩形磁钢插入矩形磁钢槽，且矩形磁钢两侧极性与所在侧附近的扇形磁钢外侧极性相同。

所述的转子冲片上相邻的两个矩形磁钢槽之间均开设有两个通风孔。

所述的转子冲片外圆直径为206mm。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型采用4个矩形磁钢槽和4个扇形磁钢槽形成相间设置的排布方式，可以有效降低永磁电机空间谐波的含量，减少电势波动，提高电机效率、噪声、振动；

(2)本实用新型采用了不均匀的气隙设计，阻止气隙磁密形成矩形波的条件，尽最大限度地将电机间隙磁密趋向于正弦波；

(3)本实用新型采用的扇形磁钢和矩形磁钢均为分块式，选择4块矩形磁钢和4块扇形磁钢，结构简单易得，同时安装方便，比整体式磁钢安全简单。

附图说明

图1为本实用新型永磁电机转子冲片的结构示意图；

图2为本实用新型永磁电机转子冲片和定子冲片安装结构示意图；

图3为本实用新型磁钢分布结构示意图。

图中，1为转子冲片，2为扇形磁钢槽，3为矩形磁钢槽，4为扇形磁钢，5为矩形磁钢，6为通风孔，C1为转子冲片圆心，C2为定子冲片圆心。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1～3所示，一种提高气隙磁通密度正弦度的永磁电机，包括电机转子和电机定子，电机定子安装于电机转子外侧并留有气隙，电机转子由转子冲片1层压而成，转子冲片1上设有磁钢槽，磁钢槽内设有磁钢，磁钢槽包括扇形磁钢槽2和矩形磁钢槽3，扇形磁钢槽2和矩形磁钢槽3均分别设有4个，4个扇形磁钢槽2沿 转子冲片1上转轴安装孔周围均匀开设，矩形磁钢槽3从扇形磁钢槽2两两之间的间隙处开始开设并延伸至转子冲片1边缘处，进而4个矩形磁钢槽3和4个扇形磁钢槽2形成相间设置的结构。电机定子和电机转子之间的气隙为不均匀气隙，其中最大气隙为1.5mm，平均气隙为1.0mm，在安装时将转子冲片1圆心C1和定子冲片圆心C2错开，从而使得电机定子和电机转子之间的气隙为不均匀气隙。选择了不均匀的气隙设计，阻止气隙磁密形成矩形波的条件，尽最大限度地将电机间隙磁密趋向于正弦波。

另外，转子冲片1上相邻的两个矩形磁钢槽3之间均开设有两个通风孔6。磁钢包括扇形磁钢4和矩形磁钢5，扇形磁钢4按照极性交替的方式依次插入扇形磁钢槽2，矩形磁钢5插入矩形磁钢槽3，且矩形磁钢5两侧极性与所在侧附近的扇形磁钢4外侧极性相同。

通过ANSYS有限元仿真，同步电机电磁参数对电机磁负荷进行分解和对电磁场的分析，选择最优的转子冲片1尺寸，有效提高铁芯利用率，降低磁密，减小铁耗，提高电机运行性能，仿真得到转子冲片1外圆直径为206mm。

本设计结构工艺过程简单，转子冲片1结构可以直接经冲床冲剪而成，转子冲片1的压装采用先进的叠压工艺，可以有效的控制叠压质量，减少涡流损耗。装入永磁钢，并用压板压紧，然后用螺栓螺母固定并点焊劳防止松动，最终形成转子铁芯部分。采用的扇形磁钢4和矩形磁钢5均为分块式，选择4块矩形磁钢5和4块扇形磁钢4，结构简单易得，同时安装方便，比整体式磁钢安全简单。