永磁电机转子结构的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，具体地，涉及一种永磁电机转子结构。

背景技术：

对于内置式永磁同步电机，v型磁钢槽设计由于其高聚磁、高功率密度等优点成为当前国内常用的设计，专利文献cn106208461a公开了一种内置式永磁同步电机，包括转子铁芯和转子轴，位于所述转子铁芯且分布于所述转子轴的四周设置若干对磁极；若干对所述磁极平均分为两组所述磁极，针对任意一组所述磁极，各个所述磁极均以位于该组两侧的所述磁极之间的对称中线为轴朝向所述对称中线的另外一侧偏移布置，且任意一组所述磁极中的各个所述磁极之间的隔磁桥间隔相等。但是该设计反电动势谐波大的缺陷，磁钢槽转子设计由于转子磁桥高速应力情况，磁桥处也会有较大的漏磁现象。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种永磁电机转子结构。

根据本实用新型提供的一种永磁电机转子结构，包括转子总成，转子总成包括多个转子总成单元；

转子总成单元包括第一磁钢040、第二磁钢080、第三磁钢140、转子硅钢180、第一转子外径卡扣010、第二转子外径卡扣240、第三转子外径卡扣250、第四转子外径卡扣170、中间第一磁桥卡扣070以及中间第二磁桥卡扣130；

转子硅钢180设置有第一磁钢槽030、第二磁钢槽060、第三磁钢槽160；

第一转子外径卡扣010、第二转子外径卡扣240、第三转子外径卡扣250、第四转子外径卡扣170、中间第一磁桥卡扣070、中间第二磁桥卡扣130安装在转子硅钢180上；

第一磁钢040嵌入到第一磁钢槽030中，第一磁钢040的两侧分别与第一转子外径处卡扣010、中间第一磁桥处卡扣070连接；

第二磁钢080嵌入到第二磁钢槽060中，第二磁钢080的两侧分别与第二转子外径处卡扣240、第三转子外径处卡扣250连接；

第三磁钢140嵌入到第三磁钢槽160中，第三磁钢140的两侧分别与第四转子外径处卡扣170、中间第二磁桥处卡扣130连接。

优选地，转子硅钢180还设置有第一气隙小孔050、第二气隙小孔150、△形气隙孔110、减重孔100以及铆钉孔190；

转子硅钢180远离电机轴的一边依次形成第一转子外径偏心圆200、第二转子外径偏心圆260、第三转子外径偏心圆270；

第一磁钢槽030与第一转子外径偏心圆200之间形成第一转子外径隔磁桥020；

第二磁钢槽060与第二转子外径偏心圆260之间分别形成第二转子外径隔磁桥210、第三转子外径隔磁桥220；

第三磁钢槽160与第三转子外径偏心圆270之间形成第四转子外径隔磁桥230；

△形气隙孔110与第一磁钢槽030、第三磁钢槽160之间分别形成中间第一隔磁桥090、中间第二隔磁桥120。

优选地，第一气隙小孔050、第二气隙小孔150、△形气隙孔110、减重孔100为通孔，且三个通孔平行。

优选地，第二磁钢080的横截面为梯形；

第二气隙小孔150与第三磁钢槽160相对的两个面平行；

第一气隙小孔050与第一磁钢槽030相对的两个面平行。

优选地，第一转子外径偏心圆200、第二转子外径偏心圆260、第三转子外径偏心圆270三个圆弧不同心。

优选地，第一转子外径隔磁桥020的内面与外面为同心圆弧面；

第四转子外径隔磁桥230的内面与外面为同心圆弧面；

第一转子外径隔磁桥020、第四转子外径隔磁桥230的厚度相等，厚度为l9，l9的数值为1-2㎜。

优选地，中间第一隔磁桥090、中间第二隔磁桥120的厚度相等，厚度为l3，l3的数值为1-2㎜。

优选地，转子硅钢180横截面的圆心角为α，第二转子外径偏心圆260横截面的圆心角为β，α/β的数值为0.55-0.75。

优选地，第一磁钢040与第三磁钢140相对面的夹角为γ，γ的数值为60-180°。

根据本实用新型提供的一种永磁电机转子结构，包括转子总成，转子总成包括多个转子总成单元；

转子总成单元包括第一磁钢040、第二磁钢080、第三磁钢140、转子硅钢180、第一转子外径卡扣010、第二转子外径卡扣240、第三转子外径卡扣250、第四转子外径卡扣170、中间第一磁桥卡扣070以及中间第二磁桥卡扣130；

转子硅钢180设置有第一磁钢槽030、第二磁钢槽060、第三磁钢槽160；

第一转子外径卡扣010、第二转子外径卡扣240、第三转子外径卡扣250、第四转子外径卡扣170、中间第一磁桥卡扣070、中间第二磁桥卡扣130安装在转子硅钢180上；

第一磁钢040嵌入到第一磁钢槽030中，第一磁钢040的两侧分别与第一转子外径处卡扣010、中间第一磁桥处卡扣070连接；

第二磁钢080嵌入到第二磁钢槽060中，第二磁钢080的两侧分别与第二转子外径处卡扣240、第三转子外径处卡扣250连接；

第三磁钢140嵌入到第三磁钢槽160中，第三磁钢140的两侧分别与第四转子外径处卡扣170、中间第二磁桥处卡扣130连接；

转子硅钢180还设置有第一气隙小孔050、第二气隙小孔150、△形气隙孔110、减重孔100以及铆钉孔190；

转子硅钢180远离电机轴的一边依次形成第一转子外径偏心圆200、第二转子外径偏心圆260、第三转子外径偏心圆270；

第一磁钢槽030与第一转子外径偏心圆200之间形成第一转子外径隔磁桥020；

第二磁钢槽060与第二转子外径偏心圆260之间分别形成第二转子外径隔磁桥210、第三转子外径隔磁桥220；

第三磁钢槽160与第三转子外径偏心圆270之间形成第四转子外径隔磁桥230；

△形气隙孔110与第一磁钢槽030、第三磁钢槽160之间分别形成中间第一隔磁桥090、中间第二隔磁桥120；

第一气隙小孔050、第二气隙小孔150、△形气隙孔110、减重孔100为通孔，且三个通孔平行；

第二磁钢080的横截面为梯形；

第二气隙小孔150与第三磁钢槽160相对的两个面平行；

第一气隙小孔050与第一磁钢槽030相对的两个面平行；

第一转子外径偏心圆200、第二转子外径偏心圆260、第三转子外径偏心圆270三个圆弧不同心；

第一转子外径隔磁桥020的内面与外面为同心圆弧面；

第四转子外径隔磁桥230的内面与外面为同心圆弧面；

第一转子外径隔磁桥020、第四转子外径隔磁桥230的厚度相等，厚度为l9，l9的数值为1-2㎜；

中间第一隔磁桥090、中间第二隔磁桥120的厚度相等，厚度为l3，l3的数值为1-2㎜；

转子硅钢180横截面的圆心角为α，第二转子外径偏心圆260横截面的圆心角为β，α/β的数值为0.55-0.75；

第一磁钢040与第三磁钢140相对面的夹角为γ，γ的数值为60-180°。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、有效改善反电动势谐波，使电机在全速度范围内保持低脉动特性，提高电机的可控性。

2、通过在v型磁钢槽上面添加梯形磁钢，不仅可以补充漏磁的作用，保护v型磁钢在大电流下不会发生退磁现象，还可以改善反电动势波形，降低反电动势谐波。

3、本实用新型设计灵活，能够降低生产成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实用新型的结构示意图；

图2为实用新型转子总成单元结构示意图；

图3为实用新型转子总成单元结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

根据本实用新型提供的一种永磁电机转子结构，是一种通过改善电机磁钢槽型及电机转子外圆形状来增加电机扭矩，同时改变气隙磁密形状来减小电机反电动势谐波的永磁电机转子结构，如图1、图2所示，包括转子总成，转子总成包括多个转子总成单元，在一个优选例中，转子总成包括8个转子总成单元；在一个变化例中，转子总成包括6个转子总成单元。转子总成单元包括第一磁钢040、第二磁钢080、第三磁钢140、转子硅钢180、第一转子外径卡扣010、第二转子外径卡扣240、第三转子外径卡扣250、第四转子外径卡扣170、中间第一磁桥卡扣070以及中间第二磁桥卡扣130，转子硅钢180设置有第一磁钢槽030、第二磁钢槽060、第三磁钢槽160、第一气隙小孔050、第二气隙小孔150、△形气隙孔110、减重孔100以及铆钉孔190。

第一磁钢槽030与第三磁钢槽160形成v型磁钢槽结构，v型磁钢槽中间磁桥处设置的△形状气隙孔110，可以增加电机磁阻，进而增加电机的转矩；第二磁钢080的横截面为梯形，通过在v型磁钢槽上面添加梯形磁钢，不仅可以有效补偿漏磁通作用，对两块v型磁钢进行保护，降低v型磁钢在大电流下的永久退磁现象，还可以改善反电动势波形，降低反电动势谐波。通过增加减重孔100的方式可以降低电机重量，提高电机机械响应时间、减小了转动惯量，同时也可以降低电机成本。

第一转子外径卡扣010、第二转子外径卡扣240、第三转子外径卡扣250、第四转子外径卡扣170、中间第一磁桥卡扣070、中间第二磁桥卡扣130安装在转子硅钢180上，第一磁钢040嵌入到第一磁钢槽030中，第一磁钢040的两侧分别与第一转子外径处卡扣010、中间第一磁桥处卡扣070连接，第二磁钢080嵌入到第二磁钢槽060中，第二磁钢080的两侧分别与第二转子外径处卡扣240、第三转子外径处卡扣250连接，第三磁钢140嵌入到第三磁钢槽160中，第三磁钢140的两侧分别与第四转子外径处卡扣170、中间第二磁桥处卡扣130连接，卡扣起到了磁钢定位与固定的作用。

转子硅钢180远离电机轴的一边依次形成第一转子外径偏心圆200、第二转子外径偏心圆260、第三转子外径偏心圆270，第一转子外径偏心圆200、第二转子外径偏心圆260、第三转子外径偏心圆270三个圆弧不同心。通过在转子外圆处设置不同的偏心圆，可以方便调整磁通情况，来改善气隙磁密波形及反电动势波形，从而达到降低反电动势谐波的目的。

第一磁钢槽030与第一转子外径偏心圆200之间形成第一转子外径隔磁桥020，第二磁钢槽060与第二转子外径偏心圆260之间分别形成第二转子外径隔磁桥210、第三转子外径隔磁桥220，第三磁钢槽160与第三转子外径偏心圆270之间形成第四转子外径隔磁桥230，△形气隙孔110与第一磁钢槽030、第三磁钢槽160之间分别形成中间第一隔磁桥090、中间第二隔磁桥120。

具体地，第一气隙小孔050、第二气隙小孔150、△形气隙孔110、减重孔100为通孔，且三个通孔平行，通过平行气隙孔的大小、形状调节气隙磁密谐波，进而改善反电动势谐波及齿槽转矩。第二气隙小孔150与第三磁钢槽160相对的两个面平行，如图3所示，第三边界300、第四边界为平行关系，第一气隙小孔050与第一磁钢槽030相对的两个面平行；如图3所示，第一气隙小孔050、第二气隙小孔150位于靠近转子总成的第二转子外径偏心圆260处，通过调整气隙小孔的大小形状可以调整电机性能。

第一转子外径隔磁桥020的内面与外面为同心圆弧面，第四转子外径隔磁桥230的内面与外面为同心圆弧面；如图3所示，第一转子外径偏心圆200和第一边界280是圆心在第二边界290上的同心圆，厚度为l9，l9的数值为1-2㎜。具体需要根据电机最高转速及该处冲片应力情况来作调整，在一个优选例中，l9为1.5㎜，在一个变化例中，l9为2㎜；中间第一隔磁桥090、中间第二隔磁桥120的厚度相等，厚度为l3，l3的数值为1-2㎜，在一个优选例中，中间第一磁桥090、中间第二磁桥120，宽度为l3，长度为l4，l3为1.2㎜，在一个变化例中，l3的取值为1.8㎜。l9、l3及l4实际尺寸要根据漏磁情况和转子在最高转速下所受到的应力大小进行调整，已达到更好的效果。

转子硅钢180横截面的圆心角为α，第二转子外径偏心圆260横截面的圆心角为β，α/β的数值为0.55-0.75，如图3所示，α/β、l6、l7及l8具体参数尺寸根据电机性能做相应调整，已达到优化电机转矩脉动性能。第一磁钢040与第三磁钢140相对面的夹角为γ，γ的数值为60-180°，具体尺寸要根据转矩脉动、最大扭矩和反电动势的情况确定，l1、l2、l6、l7、l8及γ角根据反电动势、最大扭矩和磁钢退磁情况做适当调整。第一磁钢槽030靠近第一气隙小孔050一侧边形成角度δ。为了减少转矩脉动，通过增加转子外径偏心圆200、转子外径偏心圆260、转子外径偏心圆270、第一气隙小孔050、第二气隙小孔150以及γ、δ及α角来优化转矩脉动、齿槽转矩、反电动势波形来提高电机可控性。

本实用新型的工作原理如下：

通过调整第一磁钢槽030、第二磁钢槽160之间的角度，厚度，和长度来调整电机永磁扭矩和磁阻扭矩组合得到一个最优扭矩。为了增加冲片的机械强度，需要对冲片进行修正，所以加上第一转子外径隔磁桥020、第二转子外径隔磁桥210、第三转子外径隔磁桥220、第四转子外径隔磁桥230、中间第一隔磁桥090、中间第二隔磁桥120来增加电机机械强度，同时还要考虑漏磁过大导致磁链下降所导致的扭矩下降。本实用新型利用中间磁桥处△形状气隙孔110，通过提高磁阻转矩增加电机扭矩的永磁电机转子结构，增加扭矩提高扭矩输出能力，加强了转子铁心的机械强度，同时通过转子外径上的偏心圆、气隙小孔调节气隙磁密谐波使电机在全速度范围内保持很好低脉动特性，提高电机的可控性。通过改善电机转子外圆形状、电机转子磁钢槽形状及增加特定位置气隙孔来改善电机反电动势谐波、降低转矩脉动、增加电机转矩的永磁电机转子结构。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。