本发明涉及永磁电机,具体而言,涉及一种永磁电机。
背景技术:
1、随着永磁电机能效标准的提升,对永磁电机的能效等级提出了更高的要求,对于永磁电机,需进一步提升永磁电机的高效化和高转矩密度化程度。
2、现有的永磁电机,磁钢采用切向或者径向充磁方式时,会在永磁电机两端形成大量漏磁,导致永磁体的利用效率差,影响永磁电机的工作性能。
3、为了改善该问题,现有技术中出现了一种新的永磁电机,通过在永磁电机两端增加轴向磁钢的方式,来减小永磁电机两端的漏磁,提高永磁体的利用效率。在增加轴向磁钢之后,可以减少切向磁钢的漏磁,该种永磁电机在进行定子结构和转子结构的设置时,需要考虑定子铁芯和转子结构的匹配关系,一旦匹配关系不合理,就会导致定子铁芯及定子磁场利用率低,永磁电机成本升高,且定子部分产生铁芯损耗的体积增大,铁耗增加。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种永磁电机,能够优化定子结构和转子结构的匹配关系,提高定子铁芯和定子磁场的利用率,降低永磁电机成本,减少定子部分产生铁芯损耗的体积,降低铁耗。
2、为了实现上述目的,根据本发明的一方面,提供了一种永磁电机,包括定子结构和转子结构,定子结构套设在转子结构外,转子结构包括:
3、第一转子铁芯;
4、第二转子铁芯,第二转子铁芯沿周向间隔设置有多个安装槽;
5、第一永磁体,轴向充磁,多个第一永磁体沿第二转子铁芯的周向排布;
6、第二永磁体,切向充磁,第二永磁体安装在安装槽内;
7、第二转子铁芯的两端分别设置有第一永磁体,第一永磁体远离第二转子铁芯的一侧设置有第一转子铁芯;
8、定子结构包括定子铁芯;
9、转子结构沿永磁电机轴向的总高度为z,定子铁芯沿永磁电机轴向的高度为y,z/y≤4。
10、进一步地,1.0≤z/y≤3.0。
11、进一步地,位于第二转子铁芯的至少一端的第一永磁体的外圆直径小于定子铁芯的内径。
12、进一步地,位于第二转子铁芯的至少一端的第一永磁体的外圆直径小于第一转子铁芯和第二转子铁芯的外圆直径中的最大直径。
13、进一步地,定子结构包括定子铁芯,第二转子铁芯沿永磁电机轴向的高度为x,定子铁芯沿永磁电机轴向的高度为y,x/y≤2。
14、进一步地,0.5≤x/y≤1.5。
15、进一步地,0.5≤x/y≤0.98。
16、进一步地,第二转子铁芯沿永磁电机轴向的高度为x,定子铁芯沿永磁电机轴向的高度为y,第一永磁体沿永磁电机轴向的高度为b,0.01x≤b≤0.7x;和/或,0.015y≤b≤0.9y。
17、进一步地,定子结构与转子结构之间形成气隙,转子结构的第二转子铁芯的外径最大值与第一永磁体的外径最大值之间的差值为w,w≥0。
18、进一步地,气隙的厚度为δ,0.5*min(δ)≤w≤14*min(δ)。
19、进一步地,沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的端面上进行投影,在该投影面内,第一永磁体的一个极的面积为s1,第二转子铁芯沿自身中心轴线方向的轴向高度为x,s1与x成反比。
20、进一步地,s1=-b*x+d,其中b的取值范围是25~100,d的取值范围是400~1600。
21、进一步地,沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的一个端面上进行投影,在该投影面内,第一永磁体的一个极的面积为s1,第二转子铁芯的一个极的面积为s2,s1/s2≥1。
22、进一步地,1.05≤s1/s2≤1.95。
23、进一步地,沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的一个端面上进行投影,在该投影面内,第一永磁体的一个极的面积为s1,第二永磁体的一个极的面积为s3,在经过第二转子铁芯的中心轴线的截面内,第一永磁体的一个极的面积为s4,第二永磁体的一个极的面积为s5,其中0.8*s3≤s1≤2.4*s5,和/或,0.3*s3≤s4≤0.8*s5。
24、进一步地,沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的一个端面上进行投影,在该投影面内,第一永磁体的一个极靠近转子外圆侧的两个端点与第二转子铁芯的中心之间的连线夹角为α,第二转子铁芯中的一个极的导磁部分靠近转子外圆侧的两个端点与第二转子铁芯的中心之间的连线夹角为β,α/β≥1。
25、进一步地,1≤α/β≤1.62。
26、进一步地,安装槽靠近第二转子铁芯的中心轴线一侧设置有隔磁槽;沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的一个端面上进行投影,在该投影面内,第一永磁体的投影被构造为部分覆盖隔磁槽的投影。
27、进一步地,第一永磁体的投影覆盖隔磁槽的投影的面积占隔磁槽的投影面积的比例小于或等于75%。
28、进一步地,第一永磁体的投影覆盖隔磁槽的投影的面积占隔磁槽的投影面积的比例小于或等于25%。
29、进一步地,沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的一个端面上进行投影,在该投影面内,第一永磁体的一个极的面积为s1,第一永磁体沿第二转子铁芯轴向方向的厚度为b,s1与b成反比关系。
30、进一步地,s1与b之间的关系满足无量纲公式s1=-a*b+c,其中a的取值范围为5~20,c的取值范围为120~400。
31、进一步地,沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的一个端面上进行投影,在该投影面内,第一永磁体的一个极的面积为s1,第二转子铁芯的一个极的面积为s2,第二永磁体的一个极的面积为s3,0.2≤s2/(s1+s3)≤1。
32、进一步地,0.3≤s2/(s1+s3)≤0.6。
33、进一步地,沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的一个端面上进行投影,在该投影面内,第二转子铁芯的中心轴线与第一永磁体的一个极的靠近转子外圆侧的端边中心之间的连线长度为i,第二转子铁芯的中心轴线与第二转子铁芯的转子外圆各点连线的最大值为max(j),max(i)≤max(j)。
34、进一步地,第二转子铁芯的中心轴线与第二永磁体的一个极的靠近转子外圆侧的端边中心之间的连线长度为ii,max(j)≥max(i)≥0.8*ii。
35、进一步地,max(j)≥max(i)≥0.95*ii。
36、进一步地,沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的一个端面上进行投影,在该投影面内,第一永磁体的径向宽度e的最小值为min(e),第二永磁体的径向宽度g的最大值为max(g),其中0.5≤min(e)/max(g)≤2。
37、进一步地,0.6≤min(e)/max(g)≤1.6。
38、进一步地,沿着第二转子铁芯的轴向方向在第二转子铁芯的一个端面上进行投影,在该投影面内,第一永磁体的各个极的靠近转子外圆侧的两个端点与第二转子铁芯的中心之间的连线所形成的夹角之和为α*2q,该夹角之和与第二转子铁芯的圆周角度的比值为a,a=α*2q/360,第一永磁体沿第二转子铁芯轴向方向的厚度为b,2≤b/a≤6,其中q为第一永磁体的极对数。
39、应用本发明的技术方案,永磁电机包括定子结构和转子结构,定子结构套设在转子结构外,转子结构包括:第一转子铁芯;第二转子铁芯,第二转子铁芯沿周向间隔设置有多个安装槽;第一永磁体,轴向充磁,多个第一永磁体沿第二转子铁芯的周向排布;第二永磁体,第二永磁体安装在安装槽内;第二转子铁芯的两端分别设置有第一永磁体,第一永磁体远离第二转子铁芯的一侧设置有第一转子铁芯;定子结构包括定子铁芯;转子结构沿永磁电机轴向的总高度为z,定子铁芯沿永磁电机轴向的高度为y,z/y≤4。通过限定定子铁芯和转子结构的高度比,可以提高定子铁芯及定子磁场的利用率,降低永磁电机成本;同时,可以减少定子部分产生铁芯损耗的体积,降低铁耗。