一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子及永磁電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子及永磁電機(jī)，主要目的在于提升電機(jī)的平穩(wěn)性。該永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯周向均勻分布的多個(gè)永磁體，所述轉(zhuǎn)子鐵芯在與每個(gè)永磁體相對的外緣包括一個(gè)外緣段，所述外緣段包括中間弧段和位于中間弧段兩側(cè)的側(cè)弧段，在遠(yuǎn)離所述外緣段的中線的方向上所述側(cè)弧段朝接近轉(zhuǎn)子鐵芯的中心方向延伸。通過將外緣段設(shè)為包括多段弧段，可減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)。
【專利說明】
一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子及永磁電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子及永磁電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的內(nèi)嵌式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子外緣一般為整圓，定子與轉(zhuǎn)子之間等氣隙。內(nèi)嵌式 結(jié)構(gòu)的永磁體均勻分布嵌入轉(zhuǎn)子接近外表面的位置，雖然可以克服運(yùn)行過程中可靠性能差 等缺點(diǎn)，但是電壓波形畸變率和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，運(yùn)行不夠平穩(wěn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種改善電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性的永磁電機(jī)轉(zhuǎn) 子。
[0004] 為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：
[0005] -種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯和沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯周向均勻分布的多個(gè)永磁 體，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子鐵芯在與每個(gè)永磁體相對的外緣包括一個(gè)外緣段，所述外緣段包 括中間弧段和位于中間弧段兩側(cè)的側(cè)弧段，在遠(yuǎn)離所述外緣段的中線的方向上所述側(cè)弧段 朝接近轉(zhuǎn)子鐵芯的中心方向延伸。
[0006] 優(yōu)選的，在前述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中，所述側(cè)弧段為兩個(gè)，分別位于所述中間弧段的 兩側(cè)，所述兩個(gè)側(cè)弧段相對于所述中間弧段的中線相互對稱。
[0007] 優(yōu)選的，在前述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中，所述中間弧段的圓心與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的中心 同心或不同心。
[0008] 優(yōu)選的，在前述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中，所述永磁體在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上沿徑向或者切 向均勻分布。
[0009] 優(yōu)選的，在前述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中，所述側(cè)弧段的圓心偏離所述中間弧段的中線 設(shè)置，且所述側(cè)弧段的圓心和其對應(yīng)的側(cè)弧段位于所述中間弧段的中線的同一側(cè)。
[0010] 優(yōu)選的，在前述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中，所述側(cè)弧段的半徑由以下公示得到：
[0012] 其中，rl為所述中間弧段的半徑，dl為所述側(cè)弧段的圓心到所述中間弧段的中線 的垂直距離，d2為所述側(cè)弧段的圓心在所述中間弧段的中線所在的方向上至所述中間弧段 的圓心的距離，hi為所述中間弧段的寬度。
[0013] 優(yōu)選的，在前述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子中，相鄰永磁體磁極交替分布。
[0014] -種永磁電機(jī)，包括前述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0016] 1、通過將外緣段設(shè)置為多段的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在將定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙長度呈正弦分 布，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)。
[0017] 2、電機(jī)的反電勢波形正弦度增高，諧波含量減小，噪音降低，可靠性好。
【附圖說明】
[0018] 通過以下參照附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的上述以及其它目 的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：
[0019] 圖1是本申請的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是本申請的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的局部示意圖。
[0021] 圖3是本申請的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖4是本申請的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖5是本申請的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子的配合示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下基于實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行描述，但是本實(shí)用新型并不僅僅限于這些實(shí)施 例。在下文對本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人 員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本實(shí)用新型。為了避免混淆本實(shí)用新型的 實(shí)質(zhì)，公知的方法、過程、流程、元件并沒有詳細(xì)敘述。
[0025]實(shí)施方式一
[0026] 實(shí)施方式一涉及一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，具體如圖1-5中所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯 1和永磁體，永磁體沿轉(zhuǎn)子鐵芯1的周向嵌設(shè)在該轉(zhuǎn)子鐵芯上。永磁體在轉(zhuǎn)子鐵芯1上的布置 方式有切向布置和徑向布置兩種方式。在圖1-3中，永磁體采用的是切向布置的方式，多個(gè) 永磁體21沿圓周相對于轉(zhuǎn)子鐵芯的中心沿切向均勻布置在轉(zhuǎn)子鐵芯1上。還有一種方式如 圖4、5中所示，多個(gè)永磁體22相對于轉(zhuǎn)子鐵芯的中心沿徑向均勻布置在轉(zhuǎn)子鐵芯1上。如圖 1-3中所示，所述轉(zhuǎn)子鐵芯1在與每個(gè)永磁體21相對的外緣包括一個(gè)外緣段，所述外緣段包 括中間弧段Al和位于中間弧段兩側(cè)的側(cè)弧段，在遠(yuǎn)離所述外緣段的中線的方向上所述側(cè)弧 段朝接近轉(zhuǎn)子鐵芯的中心方向延伸，多個(gè)外緣段相對于轉(zhuǎn)子鐵芯的中心呈中心對稱分布。 中間弧段Al位于外緣段的中間，優(yōu)選的，外緣段整體相對于中間弧段Al的中線13對稱。在中 間弧段的一側(cè)的側(cè)弧段的數(shù)量可以為一段或者多段。通過這樣設(shè)置，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子3配 合時(shí)，可使定子3、轉(zhuǎn)子之間的氣隙長度呈大致正弦分布，如圖5中所示，使電機(jī)反電勢波形 正弦度增高，減小諧波含量，有效的降低電機(jī)噪音，減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)行更加平 穩(wěn)。
[0027] 優(yōu)選的，側(cè)弧段為兩個(gè)，包括第一側(cè)弧段A2和第二側(cè)弧段A3,分別設(shè)置在中間弧段 Al的兩側(cè)，兩個(gè)側(cè)弧段A2、A3相對于所述中間弧段Al的中線13相互對稱。
[0028] 優(yōu)選的，中間弧段的圓心〇1與轉(zhuǎn)子鐵芯的中心同心或者不同心，本實(shí)施例中，中間 弧段的圓心〇1與轉(zhuǎn)子鐵芯的中心同心，但并不限于此，中間弧段的圓心〇1與轉(zhuǎn)子鐵芯的中 心也可以不同心，此時(shí)，中間弧段Al的半徑rl小于轉(zhuǎn)子鐵芯的半徑。
[0029] 作為一種較優(yōu)的實(shí)施方式，側(cè)弧段的圓心偏離所述中間弧段的中線設(shè)置，且所述 側(cè)弧段的圓心和其對應(yīng)的側(cè)弧段位于所述中間弧段的中線的同一側(cè)。如圖1中所示，第一側(cè) 弧段A2的圓心偏離所述中間弧段的中線設(shè)置，并且其與第一側(cè)弧段A2位于中間弧段的中線 的同一側(cè)。其中第一側(cè)弧段A2的圓心〇2相對于中間弧段Al的圓心〇1具有偏心距離dl、d2，具 體的，第一側(cè)弧段A2的圓心〇2到所述中間弧段Al的中線13的垂直距離為dl，第一側(cè)弧段A2 的圓心〇2在所述中間弧段Al的中線13所在的方向上至所述中間弧段Al的圓心〇1的距離為 d2,如圖1中所示。第二側(cè)弧段A3的圓心和第一側(cè)弧段A2的圓心〇2相對于所述中間弧段Al的 中線13中心對稱。中間弧段Al的半徑為rl，中間弧段的寬度，也就是中間弧段與側(cè)弧段的交 點(diǎn)11、12之間的距離為hl，如圖2中所示。
[0030] 通過預(yù)先設(shè)定dl、d2、rl和hi的值，可以通過下述公式（1)計(jì)算側(cè)弧段的半徑r2,公 式(1)具體為：

[0032]當(dāng)計(jì)算出側(cè)弧段的半徑r2后，根據(jù)預(yù)設(shè)的dl、d2、rl和hi的值，即可得到滿足磁場 要求的電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯的形狀。
[0033] 優(yōu)選的，中間弧段的寬度hi的數(shù)值可以通過下述公式計(jì)算得到， *其 中h2為磁瓦的寬度，從圖中觀察，具體為外弧段兩端點(diǎn)之間的距離。
[0034] 下面將本實(shí)施例中的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)方法的流程進(jìn)行介紹，本設(shè)計(jì)方法包括 以下步驟：
[0035] 第一步:根據(jù)技術(shù)要求指標(biāo)設(shè)計(jì)選取適宜的定子鐵芯，其內(nèi)徑為r3，確定最小氣隙 長度，為S，即可確定轉(zhuǎn)子鐵芯最大外徑，也就是中間弧段Al的半徑rl，其中 Γ1=Γ3-δ;
[0036] 第二步:確定電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯的中間弧段Al半徑rl后，選取適當(dāng)?shù)膫?cè)弧段的圓心相 對于中間弧段Al的圓心〇1的偏心距離dl、d2以及中間弧段的寬度hi值。優(yōu)選的，中間弧段的
寬度hi可近似取磁瓦寬度h2的 η為外緣段具有的弧段的個(gè)數(shù)，本實(shí)施方式中采用的是 三段圓弧，η取值為3;
[0037]第三步:根據(jù)公式（1)設(shè)計(jì)出側(cè)弧段半徑r2;
[0038] 第四步：將永磁體21或者22按N、S極性相間依次內(nèi)嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯1上形成轉(zhuǎn)子單 J L 〇
[0039] 此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且 附圖不一定是按比例繪制的。
[0040] 同時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，示例實(shí)施例被提供，以使本公開是全面的，并將其范圍充分傳達(dá) 給本領(lǐng)域技術(shù)人員。很多特定細(xì)節(jié)(例如特定部件、設(shè)備和方法的示例)被給出以提供對本 公開的全面理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，不需要采用特定細(xì)節(jié)，示例實(shí)施例可以以很多不 同的形式被實(shí)施，并且示例實(shí)施例不應(yīng)被理解為限制本公開的范圍。在一些示例實(shí)施例中， 眾所周知的設(shè)備結(jié)構(gòu)以及眾所周知的技術(shù)沒有詳細(xì)描述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯和沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯周向均勻分布的多個(gè)永磁體， 其特征在于:所述轉(zhuǎn)子鐵芯在與每個(gè)永磁體相對的外緣包括一個(gè)外緣段，所述外緣段包括 中間弧段和位于中間弧段兩側(cè)的側(cè)弧段，在遠(yuǎn)離所述外緣段的中線的方向上所述側(cè)弧段朝 接近轉(zhuǎn)子鐵芯的中心方向延伸。2. 如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述側(cè)弧段為兩個(gè)，分別位于所述 中間弧段的兩側(cè)，所述兩個(gè)側(cè)弧段相對于所述中間弧段的中線相互對稱。3. 如權(quán)利要求2所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述中間弧段的圓心與所述轉(zhuǎn)子鐵 芯的中心同心或不同心。4. 如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述永磁體在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上沿徑 向或者切向均勻分布。5. 如權(quán)利要求2所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述側(cè)弧段的圓心偏離所述中間弧 段的中線設(shè)置，且所述側(cè)弧段的圓心和其對應(yīng)的側(cè)弧段位于所述中間弧段的中線的同一 側(cè)。6. 如權(quán)利要求5所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述側(cè)弧段的半徑r2由以下公示得 到：其中，rl為所述中間弧段的半徑，dl為所述側(cè)弧段的圓心到所述中間弧段的中線的垂 直距離，d2為所述側(cè)弧段的圓心在所述中間弧段的中線所在的方向上至所述中間弧段的圓 心的距離，hi為所述中間弧段的寬度。7. 如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:相鄰永磁體磁極交替分布。8. 一種永磁電機(jī)，其特征在于:包括如權(quán)利要求1_7中任一項(xiàng)所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。
【文檔編號】H02K1/27GK205489861SQ201620125850
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】王慶凱, 許金鑫, 焦雷, 謝芳, 鐘成堡
【申請人】珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術(shù)研究中心有限公司