表贴式转子结构及电机的制作方法

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种表贴式转子结构及电机。

背景技术：

永磁同步电机相比于普通电机转速波动更小，电机功率密度更大，效率更高，一般应用于机床和伺服机器人等高端精密领域。

传统的永磁电机转子可分为内置式、表面式和爪极式三种，由于表贴式永磁转子的极间漏磁比较小，它的极弧系数和截面形状可以根据气隙磁通密度在空间分布的要求任意调整，而且其制造工艺比较简单，所以许多永磁电机的转子常采用表贴式磁钢结构。

表贴式电机转子，磁钢边缘会产生严重的漏磁现象，进而降低电机的反电动势常数和反电势畸变率。扭矩一定时，反电势常数越小，电机发热越严重。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题是现有的表贴式电机转子磁钢边缘会产生严重的漏磁现象，从而提供一种表贴式转子结构及电机。

为了解决上述问题，本发明提供一种表贴式转子结构，包括：

转子本体；

转子本体外周壁设有多个均匀间隔设置的主磁钢，主磁钢周向的两边缘均设有辅助磁钢；辅助磁钢与主磁钢的充磁方向相同；

相邻的辅助磁钢沿转子本体的周向相抵接。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选地，主磁钢的厚度沿周向的对称轴向两边缘逐渐递减，辅助磁钢的厚度d1与主磁钢的边缘厚度d2相等。

优选地，辅助磁钢的厚度d1与主磁钢的边缘厚度d2小于等于1.5mm。

优选地，辅助磁钢为瓦片式结构，辅助磁钢与转子本体外壁紧密贴合。

优选地，转子结构中所有的辅助磁钢尺寸均相同。

优选地，主磁钢胶接在转子本体的外周壁上，和/或，辅助磁钢胶接在转子本体的外周壁上。

优选地，转子结构还包括绑扎带，绑扎带缠绕在主磁钢的表面。

优选地，辅助磁钢与主磁钢为一体式结构。

一种电机，采用上述的表贴式转子结构。

本发明提供的表贴式转子结构及电机至少具有下列有益效果：

本发明的表贴式转子结构，在主磁钢的两侧放置两个辅助磁钢，防止主磁钢边缘磁漏，增加主磁钢边缘的磁通密度，降低电机线反电动势畸变率，同时又起到固定主磁钢的作用，还可以有效降低电机额定扭矩下的电流，减少电机发热和振动，由于转子磁钢间紧密贴合，既加强了总体磁钢强度，避免与转子发生相对移动，提高定位精度，又降低了转子磁钢装配难度。

附图说明

图1为本发明实施例的表贴式转子结构的结构示意图；

图2为本发明实施例的表贴式转子结构的轴向示意图；

图3为本发明实施例的主磁钢与辅助磁钢局部示意图；

图4为现有技术中转子结构的磁路示意图；

图5为现有技术中转子结构的等效磁路图。

附图标记表示为：

1、转子本体；2、主磁钢；3、辅助磁钢；4、绑扎带；5、定子结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。

结合图1至图3所示，本发明实施例提供了一种表贴式转子结构，包括：转子本体1；转子本体1外周壁设有多个均匀间隔设置的主磁钢2，主磁钢2周向的两边缘均设有辅助磁钢3；辅助磁钢3与主磁钢2的充磁方向相同；相邻的辅助磁钢3沿转子本体1的周向相抵接。

本实施例提供的表贴式转子结构，在表贴式永磁电机主磁钢2的两侧放置两个辅助磁钢3，防止主磁钢2边缘磁漏，增加主磁钢2边缘的磁通密度，降低电机线反电动势畸变率，同时又起到固定主磁钢2的作用。相较于现有技术中将类似结构的凸极电机的转子结构，转子上交直轴电感不同，由于磁极间遗留有裸露的铁芯，主磁钢边缘磁力线会进入转子铁芯突出部，导致转子结构的磁漏系数比较大，永磁体的利用率较低，转矩波动较大，影响电机的综合性能。而本申请的转子结构为阴极结构，不存在磁阻转矩，转矩波动较小，电机的控制会更加简单高效。

优选地，主磁钢2的厚度沿周向的对称轴向两边缘逐渐递减，辅助磁钢3的厚度d1与主磁钢2的边缘厚度d2相等，进一步的辅助磁钢3的厚度d1与主磁钢2的边缘厚度d2小于等于1.5mm。

在电机领域中，反电势畸变率是一个衡量永磁同步电机性能的重要参数，表示电机空载运转时，定子中反电动势谐波含量的多少。谐波含量越少，电机定子中线反电动势畸变率越低，在电机运行过程中，电机转矩和转速的波动越小，稳定性更高，电机振动和噪声越低。

由于磁钢极弧系数与反电动势畸变率成反比，磁钢极弧系数越大，则要求主磁钢2边缘厚度越小，在保证磁钢强度和加工精度的条件下，磁钢无法在最小加工厚度做较大尺寸，采用辅助磁钢3后，可以将辅助磁钢加工到最小厚度，保证磁钢的强度，降低加工难度，进而降低反电动势畸变率。

优选地，辅助磁钢3为瓦片式结构，辅助磁钢3的内表面曲率，与其外表面曲率相同，且同时与转子本体1的外壁曲面相符，辅助磁钢3与转子本体1外壁紧密贴合，并且其充磁方向与邻近主磁钢2充磁方向一致。从而仅在结构上而言，可以将主磁钢2和邻近两个辅助磁钢3看做一个大磁钢，垂直于转子向气隙提供连续不断的磁通密度，增加电机运转时的稳定性。

优选地，转子结构中所有的辅助磁钢3尺寸均相同，辅助磁钢3的加工可以实现标准化，简化磁钢的加工工艺，提高生产效率。

优选地，主磁钢2胶接在转子本体1的外周壁上，和/或，辅助磁钢3胶接在转子本体1的外周壁上，转子结构还包括绑扎带4，绑扎带4缠绕在主磁钢2的表面，绑扎带4将主磁钢2捆覆在转子本体1的外周壁，定子结构5与绑扎带4之间形成电机气隙。

在另一个实施例中，辅助磁钢3与主磁钢2为一体式结构，两者采用一整块磁钢加工而成。

如图4、5所示，现有技术的转子结构磁路中，f1与f2表示两块磁钢产生的磁势，φm、φσ、φ1分别表示磁钢提供的总磁通，极间漏磁通和进入气隙的磁通。图5中ro、rσ、r1分别表示磁钢内部磁阻，极间漏磁阻和主磁阻。根据磁路基尔霍夫定律可知：

f1+f2＝φmr0+φσrσ(1)

φσrσ＝φ1r1(2)

相比于现有技术转子结构，本实施例的转子结构，辅助磁钢填充主磁钢间隙，极间漏磁阻rσ增大，极间漏磁通减少，提高永磁体利用率和电机效率。

本实施例的主磁钢2边缘的磁力线远离转子本体1进入气隙，减少漏磁，增大线反电动势正弦相似度，降低电机线反电动势畸变率，减少电机负载运行时的转矩波动，进而减少电机振动和噪声，提高电机寿命。同时，辅助磁钢3又增大主磁钢2边缘磁通密度进而增大电机反电动势常数。

电机反电动势常数代表电机内单位电流产生转动扭矩的能力，该数值越大，则单位电流产生的扭矩越大，进而降低电机中因电流而产生的铜耗，减少电机发热。在结构上，转子表面磁钢与磁钢间紧密贴合，形成一个整体，既加强了总体磁钢强度，避免与转子发生相对移动，又降低了转子磁钢装配难度。

本实施例的磁钢结构还可以有效降低电机额定扭矩下的电流，减少电机发热和振动，由于转子磁钢间紧密贴合，又能提高电机转子磁钢定位精度并降低电机装配难度。

一种电机，采用上述的表贴式转子结构。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。