本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種交替極永磁電機(jī)及其轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)：

交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有沿轉(zhuǎn)子周向相間分布的永磁極和交替極，沿轉(zhuǎn)子周向永磁極的中部的氣隙密度較大，沿轉(zhuǎn)子周向交替極的中部的氣隙密度較小，即相鄰的永磁極和交替極的對(duì)稱(chēng)性較差，使得反電勢(shì)具有較大的二次諧波畸變率，導(dǎo)致較大的鐵芯損耗；也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。

另外，由于在交替極上不存在永磁體，缺少對(duì)于磁力線(xiàn)的約束，交軸電樞反應(yīng)較易地改變磁力線(xiàn)的走向，導(dǎo)致磁力線(xiàn)畸變，電機(jī)運(yùn)行時(shí)的會(huì)有較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

綜上所述，如何設(shè)計(jì)交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，以減小反電勢(shì)的二次諧波畸變率，降低鐵芯損耗，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，以減小反電勢(shì)的二次諧波畸變率，降低鐵芯損耗。本發(fā)明的目的是提供一種具有上述轉(zhuǎn)子的交替極永磁電機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括交替極，所述交替極設(shè)置有引導(dǎo)槽；

沿轉(zhuǎn)子的周向，所述交替極的中段位于所述交替極的兩個(gè)側(cè)段之間，所述交替極的側(cè)段的開(kāi)槽密度大于所述交替極的中段的開(kāi)槽密度；

所述開(kāi)槽密度為沿所述交替極的弧形結(jié)構(gòu)的弦長(zhǎng)方向，在單位長(zhǎng)度上所述引導(dǎo)槽的平均寬度。

優(yōu)選地，所述引導(dǎo)槽沿其所在位置的磁力線(xiàn)走向延伸。

優(yōu)選地，所述引導(dǎo)槽僅設(shè)置在所述交替極的兩個(gè)側(cè)段。

優(yōu)選地，所述引導(dǎo)槽僅設(shè)置在所述交替極的一個(gè)側(cè)段。

優(yōu)選地，所述交替極的兩個(gè)側(cè)段分別為交替極第一側(cè)段和交替極第二側(cè)段；沿所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，一個(gè)所述交替極中所述交替極第一側(cè)段位于所述交替極第二側(cè)段的前側(cè)，所述引導(dǎo)槽僅設(shè)置在所述交替極第一側(cè)段。

優(yōu)選地，任意兩個(gè)所述引導(dǎo)槽靠近轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的內(nèi)端距所述轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的距離相等。

優(yōu)選地，所述交替極的開(kāi)槽密度不大于0.35。

優(yōu)選地，所述引導(dǎo)槽的寬度大于0.5mm。

優(yōu)選地，所述引導(dǎo)槽開(kāi)設(shè)在所述轉(zhuǎn)子的外壁上。

優(yōu)選地，所述引導(dǎo)槽設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子的外壁和內(nèi)壁之間。

優(yōu)選地，所述引導(dǎo)槽內(nèi)填充有非導(dǎo)磁件。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子的永磁體具有稀土元素。

基于上述提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，本發(fā)明還提供了一種交替極永磁電機(jī)，該交替極永磁電機(jī)包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子為上述任意一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子中，引導(dǎo)槽與轉(zhuǎn)子的軟磁材料相比，引導(dǎo)槽的磁阻較大，而磁力線(xiàn)會(huì)選擇從磁阻較小的地方通過(guò)，即磁力線(xiàn)會(huì)選擇從沒(méi)有引導(dǎo)槽的地方通過(guò)，由于交替極的兩個(gè)側(cè)段的開(kāi)槽密度均大于交替極的中段的開(kāi)槽密度，則大部分磁力線(xiàn)會(huì)在交替極的中段通過(guò)，提高了磁力線(xiàn)在交替極的中段形成的氣隙密度，則提高了相鄰的永磁極和交替極的磁密度分布的對(duì)稱(chēng)性，從而減小了反電勢(shì)的二次諧波畸變率，降低了鐵芯損耗；同時(shí)，也減小了電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。

同時(shí)，本發(fā)明提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，由于在交替極上設(shè)置了引導(dǎo)槽，引導(dǎo)槽與轉(zhuǎn)子的軟磁材料相比，引導(dǎo)槽的磁阻較大，則引導(dǎo)槽增加了交軸磁路的磁阻，削弱了交軸電樞反應(yīng)對(duì)磁力線(xiàn)走向的改變，即減少了交軸電樞反應(yīng)對(duì)磁力線(xiàn)分布的影響，避免了磁力線(xiàn)畸變，也避免了因磁力線(xiàn)畸變而使電機(jī)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的電機(jī)和現(xiàn)有技術(shù)提供的交替極永磁電機(jī)關(guān)于二次諧波畸變率的對(duì)比圖；

圖4為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的電機(jī)和現(xiàn)有技術(shù)提供的交替極永磁電機(jī)關(guān)于鐵損的對(duì)比圖；

圖5為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的電機(jī)和現(xiàn)有技術(shù)提供的交替極永磁電機(jī)關(guān)于轉(zhuǎn)矩的對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括沿轉(zhuǎn)子的周向相間分布的交替極2和永磁極1，其中，交替極2設(shè)置有引導(dǎo)槽4，且交替極2的側(cè)段的開(kāi)槽密度大于交替極2的中段的開(kāi)槽密度，該開(kāi)槽密度為沿交替極2的弧形結(jié)構(gòu)的弦長(zhǎng)方向，在單位長(zhǎng)度上引導(dǎo)槽4的平均寬度。

可以理解的是，沿轉(zhuǎn)子的周向，交替極2的中段位于交替極2的兩個(gè)側(cè)段之間。交替極2的弧形結(jié)構(gòu)的弦長(zhǎng)方向即為交替極2的寬度方向，亦為引導(dǎo)槽4的寬度方向。如圖1所示，交替極2的寬度為l，引導(dǎo)槽4的寬度為w。

設(shè)交替極2的一個(gè)側(cè)段上所有的引導(dǎo)槽4的寬度之和(當(dāng)交替極2的該側(cè)段上的引導(dǎo)槽4為一個(gè)時(shí)，是指一個(gè)引導(dǎo)槽4的寬度)為w1，交替極2的該側(cè)段的寬度為l1，則交替極2的該側(cè)段的開(kāi)槽密度為w1/l1。

設(shè)交替極2的另一個(gè)側(cè)段上所有的引導(dǎo)槽4的寬度之和(當(dāng)交替極2的該側(cè)段上的引導(dǎo)槽4為一個(gè)時(shí)，是指一個(gè)引導(dǎo)槽4的寬度)為w2，交替極2的該側(cè)段的寬度為l2，則交替極2的該側(cè)段的開(kāi)槽密度為w2/l2。

設(shè)交替極2的中段上所有的引導(dǎo)槽4的寬度之和(當(dāng)交替極2的中段上的引導(dǎo)槽4為一個(gè)時(shí)，是指一個(gè)引導(dǎo)槽4的寬度)為w3，交替極2的中段的寬度為l3，則交替極2的中段的開(kāi)槽密度為w3/l3。

設(shè)交替極2上所有的引導(dǎo)槽4的寬度之和(當(dāng)交替極2上的引導(dǎo)槽4為一個(gè)時(shí)，是指一個(gè)引導(dǎo)槽4的寬度)為w4，交替極2的寬度為l，則交替極2的開(kāi)槽密度為w4/l。

一個(gè)交替極2上的引導(dǎo)槽4可為一個(gè)，也可為兩個(gè)以上，當(dāng)一個(gè)交替極2上的引導(dǎo)槽4為兩個(gè)以上時(shí)，優(yōu)先選擇任意一個(gè)交替極2中，任意兩個(gè)引導(dǎo)槽4的寬度相等，此時(shí)，引導(dǎo)槽4的數(shù)目越多，即引導(dǎo)槽4的密集度越大，開(kāi)槽密度越大。

當(dāng)一個(gè)交替極2上的引導(dǎo)槽4為兩個(gè)以上時(shí)，優(yōu)先選擇在交替極2上，引導(dǎo)槽4沿轉(zhuǎn)子的周向依次分布。

為了便于描述，交替極2的中段為交替極中段23，交替極2的兩個(gè)側(cè)段分別為交替極第一側(cè)段21和交替極第二側(cè)段22。沿轉(zhuǎn)子的周向，交替極第一側(cè)段21、交替極中段23和交替極第二側(cè)段22沿轉(zhuǎn)子的周向分布。

上述交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子由軟磁片疊壓而成，該轉(zhuǎn)子上設(shè)有安裝槽，永磁體3安裝在安裝槽內(nèi)，永磁極1的永磁體3面向轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的極性為同一極性。相鄰的兩個(gè)安裝槽被軟磁材料隔開(kāi)，該軟磁材料被相鄰的永磁體3磁化為交替極2。

本發(fā)明實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子中，引導(dǎo)槽4與轉(zhuǎn)子的軟磁材料相比，引導(dǎo)槽4的磁阻較大，而磁力線(xiàn)會(huì)選擇從磁阻較小的地方通過(guò)，即磁力線(xiàn)會(huì)選擇從沒(méi)有引導(dǎo)槽4的地方通過(guò)，由于沿轉(zhuǎn)子的周向交替極2的兩個(gè)側(cè)段的開(kāi)槽密度均大于交替極2的中段的開(kāi)槽密度，則大部分磁力線(xiàn)會(huì)在交替極2的中段通過(guò)，提高了磁力線(xiàn)在交替極2的中段形成較大的氣隙密度，則提高了相鄰的永磁極1和交替極2的磁密度分布的對(duì)稱(chēng)性，從而減小了反電勢(shì)的二次諧波畸變率，降低了鐵芯損耗；同時(shí)，也減小了電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。

同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，由于在交替極2上設(shè)置了引導(dǎo)槽4，引導(dǎo)槽4與轉(zhuǎn)子的軟磁材料相比，引導(dǎo)槽4的磁阻較大，則引導(dǎo)槽4增加了交軸磁路的磁阻，削弱了交軸電樞反應(yīng)對(duì)磁力線(xiàn)走向的改變，即減少了交軸電樞反應(yīng)對(duì)磁力線(xiàn)分布的影響，避免了磁力線(xiàn)畸變，也避免了因磁力線(xiàn)畸變而使電機(jī)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

上述交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子中，永磁極1和交替極2均至少為兩個(gè)，例如永磁極1和交替極2均三個(gè)、四個(gè)或者六個(gè)等。

為了方便生產(chǎn)和制造，上述引導(dǎo)槽4沿轉(zhuǎn)子的軸向貫穿交替極2的兩端。

優(yōu)選地，上述引導(dǎo)槽4沿其所在位置的磁力線(xiàn)走向延伸。這樣，可使引導(dǎo)槽4對(duì)主磁路的磁阻增加盡量減小，保證電機(jī)的工作性能。

上述交替極2的中部的開(kāi)槽密度可為零，即交替極2的中段無(wú)引導(dǎo)槽4。

上述交替極2的側(cè)段為兩個(gè)，可選擇上述交替極2的兩個(gè)側(cè)段的開(kāi)槽密度均大于零，即交替極2的兩個(gè)側(cè)段均設(shè)有引導(dǎo)槽4；還可選擇交替極2的一個(gè)側(cè)段的開(kāi)槽密度為零，交替極2的另一個(gè)側(cè)段的開(kāi)槽密度大于零，即交替極2的一個(gè)側(cè)段設(shè)有引導(dǎo)槽4。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，優(yōu)先選擇沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，一個(gè)交替極2中交替極第一側(cè)段21位于交替極第二側(cè)段22的前側(cè)，引導(dǎo)槽4僅設(shè)置在交替極第一側(cè)段21。

上述設(shè)置方式，防止了磁力線(xiàn)向旋轉(zhuǎn)方向聚集造成交替極2的最大氣隙磁密偏離交替極2的中心位置，使得轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)更加準(zhǔn)確。

當(dāng)然，也可選擇上述引導(dǎo)槽4僅設(shè)置在交替極第二側(cè)段22，并不局限于上述實(shí)施例。

優(yōu)選地，任意兩個(gè)引導(dǎo)槽4靠近轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的內(nèi)端距轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的距離相等，這樣設(shè)置可以降低引導(dǎo)槽4對(duì)主磁路磁阻的影響，以保證轉(zhuǎn)子的正常運(yùn)行。

可以理解的是，當(dāng)引導(dǎo)槽4內(nèi)端的內(nèi)端面為平面時(shí)，引導(dǎo)槽4的內(nèi)端距轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的距離可為內(nèi)端面的中部距轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的距離，也可為內(nèi)端面的側(cè)端距轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的距離；當(dāng)引導(dǎo)槽4的內(nèi)端的內(nèi)端面為弧面時(shí)，引導(dǎo)槽4的內(nèi)端在同一個(gè)圓上，該圓的圓心在轉(zhuǎn)子的軸線(xiàn)上。

需要說(shuō)明的是，沿轉(zhuǎn)子的周向，引導(dǎo)槽4的內(nèi)端面的中部位于引導(dǎo)槽4的內(nèi)端面的兩個(gè)側(cè)端之間。

上述交替極永磁體的轉(zhuǎn)子中，開(kāi)槽密度越大，轉(zhuǎn)子外周上的磁密突變就會(huì)越小。

優(yōu)選地，上述交替極2的開(kāi)槽密度不大于0.35。這樣，通過(guò)將交替極2的開(kāi)槽密度控制在這個(gè)范圍內(nèi)不會(huì)讓電機(jī)的出力過(guò)度減小，并且最大程度地調(diào)整了交替極2上的磁力線(xiàn)分布。

當(dāng)然，也可選擇交替極2的開(kāi)槽密度為其他數(shù)值，并不局限于上述實(shí)施例。

為了方便加工，上述引導(dǎo)槽4的寬度大于0.5mm。為了方便控制引導(dǎo)槽4的寬度，將引導(dǎo)槽4的寬度與轉(zhuǎn)子的軟磁片厚度進(jìn)行對(duì)比，具體地，引導(dǎo)槽4的寬度大于軟磁片的厚度。進(jìn)一步地，上述軟磁片為硅鋼片。

對(duì)于引導(dǎo)槽4的寬度的上限值，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，只要保證轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行即可，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限定。

上述交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子中，引導(dǎo)槽4可具有背離轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的開(kāi)口，即引導(dǎo)槽4開(kāi)設(shè)在轉(zhuǎn)子的外壁上；也可選擇引導(dǎo)槽4無(wú)背離轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的開(kāi)口，即引導(dǎo)槽4設(shè)置在轉(zhuǎn)子的外壁和內(nèi)壁之間，如圖1和圖2所示。

上述引導(dǎo)槽4內(nèi)可填充非導(dǎo)磁件，也可不填充任何部件。當(dāng)引導(dǎo)槽4內(nèi)內(nèi)填充有非導(dǎo)磁件時(shí)，對(duì)于非導(dǎo)磁件的具體材料，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限定。

優(yōu)選地，上述永磁極1的永磁體3具有稀土元素。這樣，有效提高了永磁體3的性能。對(duì)于稀土元素的類(lèi)型，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限定。

上述交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子中，對(duì)于引導(dǎo)槽4的形狀，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如引導(dǎo)槽4的橫截面呈三角形、四邊形、腰形等。進(jìn)一步地，引導(dǎo)槽4的橫截面為長(zhǎng)方形。可以理解的是，引導(dǎo)槽4的橫截面垂直于轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)。

當(dāng)引導(dǎo)槽4為不規(guī)則形狀時(shí)，可規(guī)定引導(dǎo)槽4的某一位置的寬度為引導(dǎo)槽4的寬度，例如，規(guī)定引導(dǎo)槽4靠近轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的內(nèi)端的寬度為引導(dǎo)槽4的寬度，或規(guī)定引導(dǎo)槽4遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的外端的寬度為引導(dǎo)槽4的寬度等。

為了更為明顯的說(shuō)明上述交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)，采用上述交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的電機(jī)，與現(xiàn)有的交替極永磁電機(jī)在同種環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，如圖3-5所示。圖3-5中，現(xiàn)有電機(jī)即為現(xiàn)有的交替極永磁電機(jī)，本發(fā)明電機(jī)即為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的電機(jī)。

具體地，如圖3所示，獲得了反電勢(shì)的二次諧波畸變率對(duì)比圖，可以看出本發(fā)明電機(jī)的反電勢(shì)的二次諧波畸變率得到了有效降低和改善；如圖4所示，獲得了鐵損對(duì)比圖，可以看出本發(fā)明電機(jī)的鐵損得到了有效改善；如圖5所示，獲得了轉(zhuǎn)矩的波形對(duì)比圖，可以看出本發(fā)明電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)得到了改善。

需要說(shuō)明的是，圖5中，帶黑點(diǎn)的曲線(xiàn)表示本發(fā)明電機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化，不帶黑點(diǎn)的曲線(xiàn)表示現(xiàn)有電機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化。

基于上述實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種交替極永磁電機(jī)，該交替極永磁電機(jī)包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子為上述實(shí)施例所述的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子。

由于上述實(shí)施例提供的交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有上述技術(shù)效果，上述交替極永磁電機(jī)具有上述交替極永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，則上述交替極永磁電機(jī)也具有相應(yīng)地技術(shù)效果，本文不再贅述。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。