永磁同步电机转子和永磁电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种永磁同步电机转子和永磁电机。


背景技术：

2.永磁体切向磁化结构的电机由于具有“聚磁”效果，较永磁体径向磁化电机能够产生更高的气隙磁密,使得电机具有较大的转矩/电流比和转矩/体积比，越来越多地被应用于伺服系统、电力牵引、办公自动化、家用电器等场合。
3.现有技术的切向永磁电机由于采用单个永磁体并联的磁路结构，转子永磁体工作点较径向永磁电机低，容易引起电机效率下降，并且在恶劣环境下存在退磁的风险，使得电机无法运转。
4.由于现有技术中的永磁电机存在抗退磁能力差的问题；电机磁链低，运行电流大的问题；电机铜耗大，效率低的问题；副永磁体易退磁等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种永磁同步电机转子和永磁电机。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的永磁电机存在抗退磁能力差的缺陷，从而提供一种永磁同步电机转子和永磁电机。
6.为了解决上述问题，本实用新型提供一种永磁同步电机转子，其包括：转子铁芯和切向永磁体，所述切向永磁体设置于所述转子铁芯上沿所述转子铁芯的径向方向延伸，所述切向永磁体为n个，n≥2，且n个所述切向永磁体依次沿所述转子铁芯的周向方向间隔布置，每两个相邻的所述切向永磁体的相面对的一侧具有相同的极性；
7.其中，所述切向永磁体包括主永磁体和副永磁体，所述主永磁体位于所述副永磁体的径向外侧，所述副永磁体相对所述主永磁体倾斜，即所述副永磁体的副永磁体中心线与所述主永磁体的主永磁体中心线不平行且不在同一条直线上，所述副永磁体中心线与所述主永磁体中心线之间有一夹角；
8.该夹角所占角度设为a，两个相邻的所述主永磁体的磁体中心线夹角设为b，a与b满足以下关系：a/b≥0.06。
9.在一些实施方式中，a与b还满足以下关系：a/b≤0.4。
10.在一些实施方式中，所述副永磁体为矩形永磁体，其在转子铁芯的端面上的投影为矩形。
11.在一些实施方式中，在同一切向永磁体中，所述主永磁体的充磁方向沿所述转子的周向方向，所述副永磁体的充磁方向沿所述转子的周向方向，所述主永磁体的充磁方向与所述副永磁体的充磁方向之间的夹角为c，c≤30
°
。
12.在一些实施方式中，所述副永磁体的充磁方向与所述副永磁体的磁体中心线垂直，所述主永磁体的充磁方向与所述主永磁体的磁体中心线垂直。
13.在一些实施方式中，构成一个磁极的相邻两切向永磁体之间，其中一个切向永磁
体的副永磁体相对于与其相接的主永磁体朝第一方向偏斜，另一个永磁体的副永磁体相对于与其相接的主永磁体朝第二方向偏斜，所述第一方向与所述第二方向相反；一极下相邻两副永磁体的径向外端之间的最小距离为e，相邻极下两副永磁体的径向外端之间的最小距离为f，e/f的比值满足以下关系：1.4≥e/f≥0.8。
14.在一些实施方式中，相邻两个副永磁体在转子径向方向的长度不等，其一长度为g，另一个的长度为h，g/h的比值应满足以下关系：1.5≥g/h≥1。
15.在一些实施方式中，所述副永磁体的矫顽力高于所述主永磁体的矫顽力，即所述副永磁体的剩磁高于所述主永磁体的剩磁。
16.在一些实施方式中，所述主永磁体的材料是铁氧体，所述副永磁体的材料为钕铁硼。
17.本实用新型还提供一种永磁电机，其包含前任一项所述的永磁同步电机转子。
18.本实用新型提供的一种永磁同步电机转子和永磁电机具有如下有益效果：
19.本实用新型由于在主永磁体外侧采用了副永磁体，副永磁体相对主永磁体倾斜，副永磁体与主永磁体的磁体中心线不在同一条直线上，两磁体中心线之间有一夹角a，并且两个相邻的所述主永磁体的磁体中心线夹角设为b，a/b≥0.06；能够有效增加副永磁体与电枢磁场磁力线角度，同时有限空间内增加副永磁体面积，使得副永磁体的退磁率减小，同时减小副永磁体与主永磁体的接触面积，减小对主永磁体的退磁作用，从而提高电机的抗退磁能力，同时副永磁体向气隙提供磁通，提高了电机的磁链，降低了电机的运行电流，降低电机铜耗，提高电机效率。
附图说明
20.图1为本实用新型的新型切向电机转子结构的示意图1；
21.图2为本实用新型的新型切向电机转子结构的示意图2；
22.图3为本实用新型的新型切向电机转子结构的示意图3；
23.图4为本实用新型的新型切向电机结构的示意图；
24.图5为本实用新型的新型切向电机与现有电机的永磁体退磁率对比图；
25.图6为本实用新型的新型切向电机与现有电机的电机磁链对比图；
26.图7为本实用新型的新型切向电机与现有电机的退磁电流对比图。
27.附图标记表示为：
28.1、转子铁芯；2、切向永磁体；21、主永磁体；22、副永磁体；23、主永磁体中心线；24、副永磁体中心线；3、铆钉孔；4、定子；41、定子槽；42、槽口；43、间隙。
具体实施方式
29.如图1-7所示，本实用新型提供一种永磁同步电机转子，其包括：转子铁芯1和切向永磁体2(切向永磁体指的是充磁方向沿着该位置的圆周方向(以在转子铁芯为圆))，所述切向永磁体2(优选为辐条型永磁体)设置于所述转子铁芯上沿所述转子铁芯的径向方向延伸，所述切向永磁体为n个，n≥2，且n个所述切向永磁体2依次沿所述转子铁芯1的周向方向间隔布置，每两个相邻的所述切向永磁体2的相对的一侧具有相同的极性；
30.其中，所述切向永磁体2包括相接的主永磁体21和副永磁体22，所述主永磁体21位
于所述副永磁体22的径向外侧，所述副永磁体22相对所述主永磁体21倾斜，即所述副永磁体的副永磁体中心线24与所述主永磁体的主永磁体中心线23不平行且不在同一条直线上，所述副永磁体中心线24与所述主永磁体中心线23之间有一夹角；
31.该夹角所占角度设为a，该夹角可在主永磁体中心线逆时针侧，也可在主永磁体中心线顺时针侧，两个相邻的所述主永磁体的主永磁体中心线23之间的夹角设为b，a与b满足以下关系：a/b≥0.06。
32.本实用新型由于在主永磁体外侧采用了副永磁体，副永磁体相对主永磁体倾斜，副永磁体与主永磁体的磁体中心线不在同一条直线上，两磁体中心线之间有一夹角a，并且两个相邻的所述主永磁体的磁体中心线夹角设为b，a/b≥0.06；能够有效增加副永磁体与电枢磁场磁力线角度，同时有限空间内增加副永磁体面积，使得副永磁体的退磁率减小，同时减小副永磁体与主永磁体的接触面积，减小对主永磁体的退磁作用，从而提高电机的抗退磁能力，同时副永磁体向气隙提供磁通，提高了电机的磁链，降低了电机的运行电流，降低电机铜耗，提高电机效率。
33.本实用新型提供一种永磁同步电机转子，其包括：转子铁芯，n个切向辐条型永磁体，沿所述转子铁芯的周向设置于所述转子铁芯上，并沿所述转子铁芯的径向方向延伸，每两个相邻的所述切向永磁体的相面对的一侧具有相同的极性，其中，切向辐条型永磁体至少由两段构成，靠近轴侧的为主永磁体，在主永磁体外侧布置副永磁体，副永磁体靠近转子外圆，副永磁体相对主永磁体倾斜，副永磁体与主永磁体的磁体中心线不在同一条直线上，两磁体中心线之间有一夹角；该夹角所占角度设为a，该夹角可在主永磁体中心线逆时针侧，也可在主永磁体中心线顺时针侧，两个相邻的主永磁体的中心线夹角设为b，a与b应满足以下关系：a/b≥0.06。
34.辐条型永磁电机由于采用单个永磁体并联的磁路结构，转子永磁体工作点较径向永磁电机低，电机抗退磁能力差，通过在主永磁体外侧设置副永磁体，副永磁体靠近转子外圆，副永磁体倾斜，在有限空间内提高永磁体用量，减小电枢磁场对副永磁体的退磁作用，减小永磁体的退磁区域面积，减小副永磁体退磁率，提高电机的抗退磁能力。
35.在一些实施方式中，a与b还满足以下关系：a/b≤0.4。主副永磁体中心线夹角(上述比值)若过大，会提高永磁体成本，增加电机成本，降低电机性价比，本实用新型通过设置a/b≤0.4，能够有效保证电机输出转矩的同时提高电机抗退磁能力。
36.在一些实施方式中，所述副永磁体22为矩形永磁体，其在转子铁芯1的端面上的投影为矩形。本实用新型优选副永磁体为矩形永磁体，主永磁体也为矩形永磁体，能够有效减少副永磁体与主永磁体的接触面积，从而减小副永磁体对主永磁体的退磁磁场，减小主永磁体的退磁面积，提高主永磁体的抗退磁能力，且不使副永磁体的漏磁增加，保证电机效率，同时矩形永磁体加工工艺成熟，且减少磁钢废料，降低加工成本，降低电机成本。
37.在一些实施方式中，在同一切向永磁体中，所述主永磁体21的充磁方向沿所述转子的周向方向，所述副永磁体22的充磁方向沿所述转子的周向方向，所述主永磁体的充磁方向与所述副永磁体的充磁方向之间的夹角为c，c≤
38.30
°
。本实用新型通过c≤30
°
能够有效增大副永磁体的磁化方向与电枢磁场之间的角度，降低电枢磁场对永磁体的退磁能力，减小副永磁体的磁密的退磁率，提高电机的抗退磁能力。
39.在一些实施方式中，所述副永磁体22的充磁方向与所述副永磁体22的磁体中心线垂直，所述主永磁体21的充磁方向与所述主永磁体21的磁体中心线垂直。副永磁体的充磁方向与副永磁体的中心线垂直，一方面提高副永磁体的抗退磁能力，同时降低磁钢的磁畴定向难度及工艺难度，主永磁体的充磁方向与主永磁体的中心线垂直，提高电机的转矩，提高电机效率。
40.在一些实施方式中，构成一个磁极的相邻两切向永磁体之间，其中一个切向永磁体的副永磁体相对于与其相接的主永磁体朝第一方向偏斜，另一个永磁体的副永磁体相对于与其相接的主永磁体朝第二方向偏斜，所述第一方向与所述第二方向相反；两副永磁体相对主永磁体的偏斜方向相反，一极下相邻两副永磁体的径向外端之间的最小距离为e，相邻极下两副永磁体的径向外端之间的最小距离为f，e/f的比值满足以下关系：1.4≥e/f≥0.8。本实用新型通过上述设置，由于不同永磁体的退磁率不对称，在易退磁的位置增加副永磁体倾斜角度，在不易退磁的位置减小副永磁体的倾斜角度，降低副永磁体的退磁率平均值，再保证电机成本的同时还能进一步提高电机整体的抗退磁能力。
41.在一些实施方式中，相邻两个副永磁体在转子径向方向的长度不等，其一长度为g，另一个的长度为h，g/h的比值应满足以下关系：1.5≥g/h≥1。本实用新型通过上述设置方式能够增加副永磁体长度，提高副永磁体的磁通量，提高电机转矩及电机效率，不等长度可以保证永磁体用量增加不多的同时提高电机效率，提高电机性价比，同时增加副永磁体长度，降低副永磁体的退磁率。
42.在一些实施方式中，所述副永磁体22的矫顽力高于所述主永磁体21的矫顽力，所述副永磁体的剩磁高于所述主永磁体的剩磁。
43.在一些实施方式中，所述主永磁体的材料是铁氧体，所述副永磁体的材料为钕铁硼。进一步优选的，副永磁体的矫顽力高于主永磁体，副永磁体的剩磁高于主永磁体，如主永磁体的材料是铁氧体，副永磁体的材料为钕铁硼，由于钕铁硼的磁力较铁氧体的强，主极永磁体使用磁性能低的铁氧体材料，起引导退磁磁场作用的永磁体即副永磁体使用磁性能高的钕铁硼，不同时使用钕铁硼材料，既提高永磁体的利用率，提高效率，又降低电机成本。
44.本实用新型还提供一种永磁电机，其包含前任一项所述的永磁电机转子，还包括定子4，定子包括定子槽41，定子槽41具有槽口42，定子与转子之间具有间隙43。
45.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。