一种提高永磁电机功率和转矩密度的转子结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高永磁电机功率和转矩密度的转子结构，转子由硅钢片叠压而成，在所述转子上设置有用于嵌入永磁体的槽，所述嵌入永磁体的槽为面向转子外圆的V字型槽，在所述V字型槽的左右顶端开有与V字型槽连通的若干对称的条形槽。本发明与现有永磁电机相比，通过设置所述的条形槽改善了磁通路径，降低了漏磁，提高了永磁体的利用率，增加了凸极效应，提高了电机的效率和功率密度，降低了齿槽转矩，简化了电机优化程序，提高了设计效率。
【专利说明】
一种提高永磁电机功率和转矩密度的转子结构
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种永磁电机转子结构，尤其是一种内置式永磁电机转子结构，适用于对电机体积、重量、功率及转矩有所限制的应用场合(如压缩机、空调风机、电动工具和电动汽车等)，属于特种电机技术领域。
【背景技术】
[0002]永磁电机具有功率密高、效率高、可靠性高等显著特点，在生产和生活领域中得到了广泛的应用。由于稀土永磁资源紧缺，永磁电机的制造成本成为永磁电机大规模应用的瓶颈。因此对永磁电机结构的优化设计，提高其功率和转矩密度成为国内外专家和学者们的研究课题。
[0003]内置式永磁电机是一种转子内嵌永磁体的永磁电机结构，其工作原理是:定子绕组通电产生的旋转磁场，与转子中内置的永磁体产生的磁场相互作用使得转子旋转，并产生转矩。由于电机d、q轴磁路不对称，电机产生的转矩为永磁转矩和磁阻转矩的合成。因此，对转子磁路结构、内嵌永磁体槽的优化设计，并对提高永磁电机功率和转矩密度、减少永磁用量、降低制造成本具有重要的理论意义和经济价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种永磁电机的转子结构，采用该结构在相同体积下，可以提高永磁电机的功率和转矩密度，并实现电机的高效率运行。
[0005]本发明采用的技术方案为:一种提高永磁电机功率和转矩密度的转子结构，包括转子、永磁体槽、与永磁体槽连通的条形槽和永磁体；
[0006]所述转子由硅钢片叠压而成，在所述转子上设置有用于嵌入永磁体的永磁体槽，所述永磁体槽为面向转子外圆的V字型槽，在所述V字型槽的左右顶端开有与V字型槽连通的若干对称的条形槽。
[0007]作为优选，所述若干对称的条形槽所占转子圆心角度为22.5°/p?67.5° /p(p为极对数)，所述若干条形槽的宽度为0.25胃》?0.5￥?(胃》为永磁体径向宽度)，所述若干条形槽之间的宽度为0.lWm?0.25Wm。当其个数η> I时，各条形槽所占转子圆心角的角度各不相等，相差角度为5°/p?20.5°/ρ。
[0008]所述的若干条形槽，以转子圆心为中心，宽为t，角度为α;所述若干条形槽之间的间距为m;所述若干条形槽的个数、角度、宽度及间距均为不确定值，可以根据需要进行调整。通过调整条形槽的个数，并对条形槽的角度、宽度、槽间距进行优化设计获得不同的输出功率、转矩。本发明通过改变转子磁路路径，并对转子磁路磁阻进行调整，进而改善气隙磁密波形，提高功率及转矩密度。
[0009]本发明的有益效果:
[0010]I)采用的转子结构，改善了永磁磁路，降低了永磁漏磁，提高了永磁体的利用率，提高了功率和转矩密度。
[0011]2)采用的转子结构，通过调整条形槽的角度，宽度，个数，可以获得不同的输出特性，提高了电机不同工作要求的可设计性，简化了设计程序，避免了重复设计造成的资源浪费。
[0012]3)采用的转子结构，改变了齿槽转矩的谐波次数，实现了齿槽转矩谐波的相互抵消，降低了齿槽转矩。
【附图说明】
[0013]图1为本发明转子槽型结构图。
[0014]图2为本发明的实施例1的转子结构图。
[0015]图3为本发明的实施例2的转子结构图。
[0016]图4为本发明的实施例3的转子结构图。
[0017]图5为本发明的实施例4的转子结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0019]如图1所示，本发明一种提高永磁电机功率和转矩密度的转子结构，转子I由硅钢片叠压而成，在所述转子I上设置有用于嵌入永磁体4的永磁体槽2，所述永磁体槽2为面向转子I外圆的V字型槽，在所述V字型槽的左右顶端开有与V字型槽连通的若干对称的条形槽
3。所述的若干条形槽，以转子圆心为中心，宽为t，角度为α;所述若干条形槽之间的间距为m;所述若干条形槽的个数、角度、宽度及间距均为不确定值，可以根据需要进行调整。通过调整条形槽的个数，并对条形槽的角度、宽度、槽间距进行优化设计获得不同的输出功率、转矩。所述若干对称的条形槽所占转子圆心角度为22.5°/p?67.5°/p(p为极对数)，所述若干条形槽的宽度为0.25Wm?0.5Wm(Wm为永磁体径向宽度)，所述若干条形槽之间的宽度为0.1^^?0.25胃_当其个数11>1时，各条形槽所占转子圆心角的角度各不相等，相差角度为
5。/p?20.5° /po
[0020]实施例1
[0021]如图2所示，该实施例为6极9槽结构，采用集中式绕组结构，转子I永磁体槽2的左右顶端各开有一条对称的条形槽3。所述的条形槽3宽度t = 0.5mm，角度α = 13°。
[0022]实施例2
[0023]如图3所示，该实施例为6极18槽结构，采用分布式绕组结构，转子I永磁体槽2的左右顶端各开有三条对称的条形槽3。所述的条形槽3宽度ti = t2 = t3 = 0.8mm，角度Ci1 = Q2 = CX3
= 8。。
[0024]实施例3
[0025]如图4所示，该实施例为8极12槽结构，采用集中式绕组结构，转子I永磁体槽2的左右顶端各开有两条对称的条形槽3。所述的条形槽3宽度t = 0.6mm，角度αι = 5°，α2 = 7°。
[0026]实施例4
[0027]如图5所示，该实施例为8极24槽结构，采用分布式绕组结构，转子I永磁体槽2的左右顶端各开有两条对称的条形槽3。所述的条形槽3宽度t = 0.55mm，角度αι = 8°，α2 = 4°。
[0028]应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种提高永磁电机功率和转矩密度的转子结构，其特征在于:包括转子、永磁体槽、与永磁体槽连通的条形槽和永磁体； 所述转子由硅钢片叠压而成，在所述转子上设置有用于嵌入永磁体的永磁体槽，所述永磁体槽为面向转子外圆的V字型槽，在所述V字型槽的左右顶端开有与V字型槽连通的若干对称的条形槽。2.根据权利要求1所述的一种提高永磁电机功率和转矩密度的转子结构，其特征在于:所述若干对称的条形槽所占转子圆心角度为22.5°/p?67.5°/p，p为极对数，条形槽的宽度为0.25Wm?0.5Wm，Wm为永磁体径向宽度，条形槽之间的宽度为0.lWm?0.25Wm。3.根据权利要求1所述的一种提高永磁电机功率和转矩密度的转子结构，其特征在于:所述条形槽个数η>1时，各条形槽所占转子圆心角的角度各不相等，相差角度为5°/p?.20.5°/po
【文档编号】H02K1/26GK105846627SQ201610174193
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】林明耀, 徐磊
【申请人】东南大学