本發(fā)明涉及電機設備領域，特別是涉及一種切向式的永磁電機轉子，以及含有上述永磁電機轉子的永磁同步電機。

背景技術：

含有永磁體切向磁化結構的電機由于具有“聚磁”效果，較永磁體徑向磁化電機，能夠產生更高的氣隙磁密，使得含有永磁體切向磁化結構的電機具有較大的轉矩/電流比和轉矩/體積比，進而含有永磁體切向磁化結構的電機越來越多地被應用于伺服系統(tǒng)、電力牽引、辦公自動化、家用電器等場合。

目前，切向永磁電機由于是單個永磁體的兩個面同時提供氣隙磁通，磁路為并聯(lián)結構，使得轉子永磁體的工作點較徑向永磁電機的工作點低，容易引起切向永磁電機的效率下降，并且在惡劣環(huán)境下切向永磁電機存在退磁的風險，使得切向永磁電機無法運轉。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對現(xiàn)有的切向永磁電機中主極永磁體的工作點較低，易存在退磁風險的問題，提供一種能夠提高主極永磁體的工作點、提升抗退磁能力的永磁電機轉子，以及含有上述永磁電機轉子的永磁同步電機。

上述目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種永磁電機轉子，包括：

轉子鐵芯；

切向磁化的主極永磁體，所述主極永磁體沿所述轉子鐵芯的徑向方向設置，所述主極永磁體的數(shù)量與永磁同步電機的極數(shù)相等，多個所述主極永磁體沿所述轉子鐵芯的周向方向均勻分布，且任意相鄰的兩個所述主極永磁體最接近的表面磁極相同；以及

切向磁化的輔助永磁體，所述輔助永磁體沿所述轉子鐵芯的徑向方向設置， 且所述輔助永磁體位于任意相鄰的兩個所述主極永磁體之間。

在其中一個實施例中，所述輔助永磁體位于任意相鄰的兩個所述主極永磁體之間的對稱中心線上。

在其中一個實施例中，所述輔助永磁體偏離任意相鄰的兩個所述主極永磁體之間的對稱中心線，且所述輔助永磁體向相鄰的磁極相異的所述主極永磁體所在的方向偏移。

在其中一個實施例中，所述輔助永磁體的矯頑力小于所述主極永磁體的矯頑力。

在其中一個實施例中，所述輔助永磁體沿所述轉子鐵芯周向方向上的寬度小于所述主極永磁體沿所述轉子鐵芯周向方向上的寬度。

在其中一個實施例中，所述輔助永磁體沿所述轉子鐵芯徑向方向上的長度小于所述主極永磁體沿所述轉子鐵芯徑向方向上的長度。

在其中一個實施例中，所述主極永磁體的數(shù)量大于等于四個。

在其中一個實施例中，任意相鄰的所述主極永磁體與所述輔助永磁體平行放置，且所述主極永磁體與所述輔助永磁體的磁極相異的表面相貼合。

在其中一個實施例中，任意相鄰的所述主極永磁體與所述輔助永磁體為一體。

還涉及一種永磁同步電機，包括定子和轉子，所述定子位于所述轉子的外側，所述轉子為上述任一技術特征所述的永磁電機轉子。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的永磁電機轉子及永磁同步電機，結構設計簡單合理，在任意相鄰的兩個主極永磁體之間安裝輔助永磁體，可以將主極永磁體的一部分磁力線與輔助永磁體串聯(lián)后再進入氣隙，這樣能夠顯著提高主極永磁體的工作點，提高永磁同步電機的轉矩。同時，由于主極永磁體的工作點的提高，使得主極永磁體的抗退磁能力得到了提高，減小退磁的風險。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的永磁同步電機的結構示意圖；

圖2為圖1所示的永磁同步電機中永磁電機轉子結構示意圖；

圖3為圖2所述的永磁電機轉子順時針轉動時的結構示意圖；

圖4為圖2所示的永磁電機轉子逆時針轉動時的結構示意圖；

圖5為圖2所示的永磁電機轉子的主極永磁體與輔助永磁體放置在一起的結構示意圖；

其中：

100-永磁同步電機；

110-永磁電機轉子；111-轉子鐵芯；112-主極永磁體；113-輔助永磁體；

120-定子；121-定子鐵芯；122-定子繞組。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的永磁電機轉子及永磁同步電機進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1，本發(fā)明一實施例的永磁電機轉子110，包括轉子鐵芯111、切向磁化的主極永磁體112和切向磁化的輔助永磁體113。轉子鐵芯111上設置有偶數(shù)個放置槽，偶數(shù)個放置槽沿轉子鐵芯111的周向方向均勻分布，且每個放置槽沿轉子鐵芯111的徑向方向設置。放置槽的數(shù)量等于永磁同步電機的極數(shù)，同時，主極永磁體112的數(shù)量與放置槽的數(shù)量相等，即永磁同步電機100的極數(shù)為偶數(shù)級，主極永磁體112的數(shù)量也為偶數(shù)個，偶數(shù)個主極永磁體112沿轉子鐵芯111的周向方向均勻分布。主極永磁體112分別安裝在放置槽中，且任意相鄰的兩個主極永磁體112最接近的表面磁極相同。每個放置槽中安裝一個主極永磁體112，使得主極永磁體112的兩個表面同時能夠提供氣隙磁通，增加永磁同步電機100的氣隙磁通量，提高氣隙磁通的利用率。

同時，任意相鄰的兩個主極永磁體112最接近的表面磁極相同，也就是其中一個主極永磁體112的N極與另一相鄰的主極永磁體112的N極相對，該主極永磁體112的S極與再一相鄰的主極永磁體112的S極相對，保證永磁同步電機100的極數(shù)等于主極永磁體112的數(shù)量。通過偶數(shù)個主極永磁體112安裝 在均勻分布的放置槽中，能夠保證主極永磁體112在排斥力作用下保持受力平衡，使得永磁同步電機100的極數(shù)等于主極永磁體112的數(shù)量。

輔助永磁體113位于任意相鄰的兩個主極永磁體112之間，且輔助永磁體113沿轉子鐵芯111的徑向方向設置。在本實施例中，輔助永磁體113的數(shù)量等于主極永磁體112的數(shù)量，同時，任意相鄰的兩個主極永磁體112之間存在一個輔助永磁體113。主極永磁體112與輔助永磁體113都為切向充磁，使得永磁同步電機100能夠產生更高的氣隙磁通，進而保證永磁同步電機100具有較大的轉矩/電流比和轉矩/體積比。主極永磁體112與輔助永磁體113沿轉子鐵芯111的徑向放置，通過將切向磁化的輔助永磁體113布置在任意相鄰的主極永磁體112之間，主極永磁體112的一部分磁力線與輔助永磁體113串連后再進入氣隙，可以顯著提高主極永磁體112的工作點，使得永磁電機轉子110在定子120側產生更多的磁鏈，提高氣隙磁通的利用率，提升永磁同步電機100的輸出轉矩，提高永磁同步電機100的效率。

現(xiàn)有的切向永磁電機由于是單個永磁體的兩個面同時提供氣隙磁通，磁路為并聯(lián)結構，使得轉子永磁體的工作點較徑向永磁電機的工作點低，容易引起切向永磁電機的效率下降，并且存在退磁的風險，使得切向永磁電機無法運轉。本發(fā)明的永磁電機轉子110在任意相鄰的兩個主極永磁體112之間安裝輔助永磁體113，使得主極永磁體112的一部分磁力線與輔助永磁體113串聯(lián)后再進入氣隙，這樣能夠顯著提高主極永磁體112的工作點，提高永磁同步電機100的轉矩。同時，由于主極永磁體112的工作點的提高，使得主極永磁體112的抗退磁能力得到了提高，減小了永磁同步電機100在惡劣工況下運行的退磁風險。

參見圖2至圖5，作為一種可實施方式，主極永磁體112的數(shù)量大于等于四個。將主極永磁體112的個數(shù)設置成四個以上，可以更好的使得永磁同步電機100具有聚磁效果，實現(xiàn)更高的轉矩輸出。在本實施例中，主極永磁體112的數(shù)量為六個，且六個主極永磁體112按照N極與N極相對，S極與S極相對設置。輔助永磁體113位于任意相鄰的兩個主極永磁體112之間，輔助永磁體113的N極和S極分別對應任意相鄰的兩個主極永磁體112的N極或者S極。

作為一種可實施方式，輔助永磁體113位于任意相鄰的兩個主極永磁體112 之間的對稱中心線上。輔助永磁體113與主極永磁體112不同，如果增加主極永磁體112會使得永磁同步電機100的極數(shù)增加，輔助永磁體113雖然也是切向磁化的永磁體，但增加輔助永磁體113不影響永磁同步電機100極數(shù)，只對永磁同步電機100的效率和退磁有幫助。輔助永磁體113位于任意相鄰的兩個主極永磁體112之間的對稱中心線上時，永磁同步電機100的效率的提高和抗退磁效果比較明顯。

進一步地，輔助永磁體113偏離任意相鄰的兩個所述主極永磁體112之間的對稱中心線，且輔助永磁體113朝相鄰的磁極相異的主極永磁體112所在的方向偏移。研究發(fā)現(xiàn)永磁電機轉子110的磁力線總是集中在輔助永磁體113與主極永磁體112的磁極相同的表面相對設置的區(qū)域，即圖3所示的主極永磁體112前側的區(qū)域為磁力線較多區(qū)域P，而在輔助永磁體113與主極永磁體112的磁極相異的表面相對設置區(qū)域磁力線較少，即主極永磁體112后側的區(qū)域為磁力線較少區(qū)域Q。通過將輔助永磁體113從任意相鄰的兩個主極永磁體112的對稱中心線上發(fā)生偏移，且朝向輔助永磁體113的磁極相異的表面相對設置的切向永磁體側偏移，可以增加磁力線較多區(qū)域P的面積，使得永磁電機轉子110能夠產生更多的氣隙磁通，提高永磁同步電機100在單位電流下的輸出轉矩，并且將磁力線較多區(qū)域設置在永磁電機轉子110旋轉方向的前側，這樣可以產生更佳的效果。

作為一種可實施方式，輔助永磁體113的矯頑力小于主極永磁體112的矯頑力。研究發(fā)現(xiàn)，輔助永磁體113的工作點總是高于主極永磁體112的工作點，這使得輔助永磁體113與主極永磁體112的抗退磁能力不一致，降低了永磁同步電機100的抗退磁能力。通過輔助永磁體113的矯頑力小于主極永磁體112的矯頑力，可以使得輔助永磁體113的工作點與主極永磁體112的工作點相接近，以提升永磁同步電機100整體的抗退磁能力。當然，還可以通過輔助永磁體113沿轉子鐵芯111周向方向上的寬度M小于主極永磁體112沿轉子鐵芯111周向方向上的寬度L使得輔助永磁體113的工作點與主極永磁體112的工作點相接近，以提升永磁同步電機100整體的抗退磁能力。

作為一種可實施方式，輔助永磁體113沿轉子鐵芯111徑向方向上的長度B 小于主極永磁體112沿轉子鐵芯111徑向方向上的長度G。在永磁同步電機100的運行過程中，主極永磁體112有一部分磁鏈與輔助永磁體113串聯(lián)后進入氣隙，另一部分磁鏈從位于主極永磁體112的旋轉方向前側的相鄰輔助永磁體113的末端進入氣隙，通過將輔助永磁體113沿轉子鐵芯111徑向方向上的長度B小于主極永磁體112沿轉子鐵芯111徑向方向上的長度G，可以使這部分另一部分磁鏈的磁通不會因為磁路飽和而下降。

作為一種可實施方式，任意相鄰的主極永磁體112與輔助永磁體113平行放置，且主極永磁體112與輔助永磁體113的磁極相異的表面相貼合，主極永磁體112與輔助永磁體113具有相同的磁極，以擴大磁力線較多區(qū)域的面積，提升永磁同步電機100的效率。永磁電機轉子110的旋轉方向從放置在一起的主極永磁體112的一側朝輔助永磁體113的一側旋轉，即永磁電機轉子110的旋轉方向為從主極永磁體112的后側向該主極永磁體112的前側旋轉。以a位置處的主極永磁體120為例，圖3所示的箭頭方向為轉子鐵芯111的旋轉方向，主極永磁體112的前側和后側的磁極分別為N極和S極，主極永磁體112的前側的輔助永磁體113的磁極分別為S極和N極。此時，主極永磁體112的N極與輔助永磁體113的S極相貼合，進而a位置處的永磁體組的前側和后側的磁極分別為N極和S極。當然，為了進一步擴大磁力線較多區(qū)域的面積，提升永磁同步電機100的效率，也可以將任意相鄰的輔助永磁體113與主極永磁體112放置在一起，為了簡化生產工藝，也可以輔助永磁體113與主極永磁體112合并成一體。

參見圖1，本發(fā)明一實施例的永磁同步電機100包括定子和轉子，轉子為上述任一實施例中的永磁電機轉子110。至少包括具有主極永磁體112和輔助永磁體113的永磁電機轉子110和在永磁電機轉子110外側的定子120。定子120包括定子鐵芯121和定子繞組122，定子繞組122安裝在定子鐵芯121上。在永磁電機轉子110的任意相鄰的兩個主極永磁體112之間安裝輔助永磁體113，可以顯著提高主極永磁體112的工作點，使得永磁電機轉子110在定子120側產生更多的磁鏈，提高氣隙磁通的利用率，提升永磁同步電機100的輸出轉矩，提高永磁同步電機100的效率。同時，由于主極永磁體112的工作點的提高，使 得主極永磁體112的抗退磁能力得到了提高，減小了永磁同步電機100在惡劣工況下運行的退磁風險。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。