本發(fā)明涉及電機技術領域，具體而言，涉及一種電機轉(zhuǎn)子以及永磁電機。

背景技術：

永磁體切向磁化結(jié)構(gòu)的電機由于具有“聚磁”效果，較徑向式結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生更高的氣隙磁密，使得電機具有較大的轉(zhuǎn)矩/電流比和轉(zhuǎn)矩/體積比，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。

一般為了更好的發(fā)揮切向永磁電機的“聚磁”效果，需要增加電機的極對數(shù)，但隨著極對數(shù)的增加，相同轉(zhuǎn)速下電機鐵損會明顯加大，導致電機效率下降。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種電機轉(zhuǎn)子以及永磁電機，以解決永磁電機效率不高的問題。

本發(fā)明提供了一種電機轉(zhuǎn)子，包括：

轉(zhuǎn)子鐵芯；

N個弧形永磁體，N個所述弧形永磁體以所述轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子中心為圓心按圓周方向排布設置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上，其中任一個所述弧形永磁體在垂直于轉(zhuǎn)子中心的截面上呈弧形，任一個所述弧形永磁體沿切向磁化；

其中，任兩個相緊鄰的所述弧形永磁體中的一個所述弧形永磁體的凸面與另一個所述弧形永磁體的凹面相對設置且極性相同；

其中，N為大于或等于4的偶數(shù)。

進一步地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯能沿旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，其中任一個所述弧形永磁體的凸面沿所述旋轉(zhuǎn)方向位于該所述弧形永磁體的凹面的前側(cè)。

進一步地，2.5D≥H≥1.5D，其中D表示所述弧形永磁體在垂直于轉(zhuǎn)子中心的截面上的厚度，H表示以所述弧形永磁體的凸面最高點為切點的切線與所述弧形永磁體的凹面最低點之間的距離。

進一步地，2D≥H≥1.8D。

進一步地，任一個弧形永磁體具有朝向所述轉(zhuǎn)子鐵芯外側(cè)的第一端和朝向所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)側(cè)的第二端。

進一步地，所述弧形永磁體的第一端的凹面與凸面之間的中點為第一中點，該所述弧形永磁體的第二端的凹面與凸面之間的中點為第二中點，所述第一中點、所述第二中點與所述轉(zhuǎn)子中心共線。

進一步地，至少一個所述弧形永磁體在垂直于轉(zhuǎn)子中心的截面上的厚度自第二端至第一端逐漸增加。

進一步地，0.25≥C*H/M²≥0.1，其中，M表示所述弧形永磁體的磁場焦點與所述弧形永磁體的凸面之間的距離，H表示以所述弧形永磁體的凸面最高點為切點的切線與所述弧形永磁體的凹面最低點之間的距離，C表示所述弧形永磁體在垂直于轉(zhuǎn)子中心的截面上的寬度。

進一步地，所述弧形永磁體的第一端的凹面與凸面之間的中點為第一中點，該所述弧形永磁體的第二端的凹面與凸面之間的中點為第二中點，由所述第一中點與所述轉(zhuǎn)子中心形成的第一線段和由所述第二中點與所述轉(zhuǎn)子中心形成的第二線段所呈的夾角為θ，25°≥θ≥10°。

進一步地，N個所述弧形永磁體以所述轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子中心為圓心按圓周方向均勻排布。

進一步地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯能沿旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，所述弧形永磁體的第一端沿所述旋轉(zhuǎn)方向位于所述弧形永磁體的第二端的前側(cè)。

本發(fā)明提供了一種永磁電機，包括電機定子和如上述的電機轉(zhuǎn)子。

根據(jù)本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子和永磁電機，可以減小電機鐵損，提高永磁電機的效率。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中電機磁鏈隨H/D變化圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標記說明：

1、弧形永磁體；11、凸面；12、凹面；13、第一中點；14、第二中點；15、最高點；16、第一端；17、第二端；18、最低點；19、磁場焦點；2、轉(zhuǎn)子鐵芯；3、轉(zhuǎn)子中心；41、第一線段；42、第二線段；5、旋轉(zhuǎn)方向。

具體實施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯2和六個弧形永磁體1，六個弧形永磁體1以所述轉(zhuǎn)子鐵芯2的轉(zhuǎn)子中心3為圓心按圓周方向排布設置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯2上。當然，在其他可選的實施方式中，所述弧形永磁體1的數(shù)量可以為4個、8個或其他大于或等于4的正整數(shù)。所述弧形永磁體1可以為沿切向磁化的非稀土永磁體。

任一個所述弧形永磁體1在垂直于轉(zhuǎn)子中心3的截面上呈弧形。任兩個相緊鄰的所述弧形永磁體1中的一個所述弧形永磁體1的凸面11與另一個所述弧形永磁體1的凹面12相對設置。任兩個相緊鄰的所述弧形永磁體1中的一個所述弧形永磁體1的凸面11與另一個所述弧形永磁體1的凹面12的極性相同。

具體的，位于圖1中正上方的弧形永磁體1的凸面11的極性為S極，其凹面12的極性為N極。相鄰且位于圖1中正上方的弧形永磁體1的左側(cè)的弧形永磁體1的凹面12與位于圖1中正上方的弧形永磁體1的凸面11相對。相鄰且位于圖1中正上方的弧形永磁體1的左側(cè)的弧形永磁體1的凹面12的極性為S極。相鄰且位于圖1中正上方的弧形永磁體1的右側(cè)的弧形永磁體1的凸面11與位于圖1中正上方的弧形永磁體1的凹面12相對。相鄰且位于圖1中正上方的弧形永磁體1的右側(cè)的弧形永磁體1的凸面11的極性為N極。相似的，在此不再累述。

通過采用弧形永磁體1，并利用弧形永磁體1的凸面11的弧長大于凹面12的弧長的特點，提升了一個磁極下的弧形永磁體1的表磁面積，從而增加了轉(zhuǎn)子在定子繞組上產(chǎn)生的感應磁通，使得切向永磁電機在極數(shù)較少的情況下，也能產(chǎn)生很好的聚磁作用，有效增大了電機的轉(zhuǎn)矩密度，減小了電機鐵損，提高了電機的效率。

繼續(xù)參照圖1所示，任一個弧形永磁體1具有朝向所述轉(zhuǎn)子鐵芯2外側(cè)的第一端16和朝向所述轉(zhuǎn)子鐵芯2內(nèi)側(cè)的第二端17。所述弧形永磁體1的第一端16的凹面12與凸面11之間的中點為第一中點13，該所述弧形永磁體1的第二端17的凹面12與凸面11之間的中點為第二中點14，所述第一中點13、所述第二中點14與所述轉(zhuǎn)子中心3共線。

在一個優(yōu)選的實施方式中，參照圖1所示，所述轉(zhuǎn)子鐵芯2能沿旋轉(zhuǎn)方向5轉(zhuǎn)動，其中任一個所述弧形永磁體1的凸面11沿所述旋轉(zhuǎn)方向5位于該所述弧形永磁體1的凹面12的前側(cè)。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，弧形永磁體1產(chǎn)生的磁場多數(shù)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)前側(cè)的區(qū)域進入定子，通過將弧形永磁體1突起方向設置在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向5的前側(cè)，可以增大弧形永磁體1旋轉(zhuǎn)前側(cè)的面積，減少在磁場在這一區(qū)域的飽和，增大了電機的輸出轉(zhuǎn)矩。

在一個優(yōu)選的實施方式中，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，參照圖2所示，當H/D大于等于1.5時可有效增大電機磁鏈，但隨著H/D的增加會導致永磁體弧度變深，這會導致永磁體的制造成本顯著增加，因此，將H設置成1.5倍到2.5倍永磁體厚度之間，既可以增大電機永磁體磁鏈也不會帶來較大的成本增加。其中，D表示所述弧形永磁體1在垂直于轉(zhuǎn)子中心3的截面上的厚度，H表示以所述弧形永磁體1的凸面11最高點15為切點的切線與所述弧形永磁體1的凹面12最低點18之間的距離。更優(yōu)選地，2D≥H≥1.8D，可以使得電機兼具更佳的性能與成本比值。

在一個優(yōu)選的實施方式中，參照圖3所示，至少一個所述弧形永磁體1在垂直于轉(zhuǎn)子中心3的截面上的厚度自第二端17至第一端16逐漸增加。參照圖3所示，所述弧形永磁體1在垂直于轉(zhuǎn)子中心3的截面上的第一端16的厚度為D1，所述弧形永磁體1在垂直于轉(zhuǎn)子中心3的截面上的第一端16的厚度為D2，其中，D1小于D2。經(jīng)過研究表明，所述弧形永磁體1靠近所述轉(zhuǎn)子外側(cè)的部分主要產(chǎn)生主磁通，所述弧形永磁體1靠近所述轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的部分容易產(chǎn)生更多的漏磁通。由此采用該種結(jié)構(gòu)，電機轉(zhuǎn)子可以在不增加漏磁通的情況下，增加電機的主磁通，提高電機的性能。

在一個優(yōu)選的實施方式中，參照圖4所示，0.25≥C*H/M²≥0.1，其中，M表示所述弧形永磁體1的磁場焦點19與所述弧形永磁體1的凸面11之間的距離，H表示以所述弧形永磁體1的凸面11最高點15為切點的切線與所述弧形永磁體1的凹面12最低點18之間的距離，C表示所述弧形永磁體1在垂直于轉(zhuǎn)子中心3的截面上的寬度。由于弧形永磁體1磁場方向聚合在永磁體凹進的一側(cè)，可以使得弧形永磁體1的體積不變的情況下增大電機的磁通，有效增大電機轉(zhuǎn)矩密度。

在一個優(yōu)選的實施方式中，參照圖1所示，六個所述弧形永磁體1以所述轉(zhuǎn)子鐵芯2的轉(zhuǎn)子中心3為圓心按圓周方向均勻排布，使得該電機轉(zhuǎn)子的磁場分布均勻，從而保證該電機的性能。

在一個優(yōu)選的實施方式中，參照圖5所示，所述弧形永磁體1的第一端16沿所述旋轉(zhuǎn)方向5位于所述弧形永磁體1的第二端17的前側(cè)。如前所述，所述弧形永磁體1靠近所述轉(zhuǎn)子外側(cè)的部分主要產(chǎn)生主磁通，所述弧形永磁體1靠近所述轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的部分容易產(chǎn)生更多的漏磁通。由此，可以在轉(zhuǎn)子體積不變的條件下，增大電機永磁體的磁通面積。

在另一個優(yōu)選的實施方式中，繼續(xù)參照圖5所示，所述弧形永磁體1的第一端16的凹面12與凸面11之間的中點為第一中點13，該所述弧形永磁體1的第二端17的凹面12與凸面11之間的中點為第二中點14，由所述第一中點13與所述轉(zhuǎn)子中心3形成的第一線段41和由所述第二中點14與所述轉(zhuǎn)子中心3形成的第二線段42所呈的夾角為θ，經(jīng)過研究表明，在25°≥θ≥10°可以有效增大電機的轉(zhuǎn)矩密度。

根據(jù)本發(fā)明的永磁電機，包括電機定子和如上述權(quán)利要求的電機轉(zhuǎn)子。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。