一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及具有其的電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及具有其的電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中1、專(zhuān)利CN 1278472 C通過(guò)在轉(zhuǎn)子外圓開(kāi)有V型凹槽及切邊槽，并且切邊槽不對(duì)稱，其轉(zhuǎn)子由多段軸向相互錯(cuò)位的鐵芯組成，使得齒槽轉(zhuǎn)矩與繞組產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相位180°來(lái)降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但由于各段鐵心外圓開(kāi)槽結(jié)構(gòu)不一樣，電機(jī)工藝復(fù)雜，不便于量產(chǎn)，而且由此可能帶來(lái)電機(jī)性能的下降，電機(jī)成本增加。
[0003]2、已授權(quán)專(zhuān)利CN 102684337 B及CN 102624116 B提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子分段結(jié)構(gòu)，相鄰兩段轉(zhuǎn)子鐵心磁極夾角為360°/[N*LCM(Zl，2P)]，N為轉(zhuǎn)子分段數(shù)，Zl為定子槽數(shù)，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，LCM(Z1，2P)為Zl和P最小公倍數(shù)，可以減少漏磁，削弱齒槽效應(yīng)，同樣其各段鐵心及隔板螺栓孔位置不一樣，可能需要多投入模具，生產(chǎn)成本增加。
[0004]3、已授權(quán)專(zhuān)利CN 101796706 B通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)子外圓為多段偏心圓弧構(gòu)成，并優(yōu)化極靴與磁體寬度比值，最后通過(guò)分段，達(dá)到較小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，增加氣隙磁密正弦度的目的。
[0005]以上的專(zhuān)利轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)均使用分段結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)減小齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的目的，但其在減小齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的同時(shí)還導(dǎo)致了電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性等性能的下降，成本增加等缺陷，因此本發(fā)明研究設(shè)計(jì)出一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及具有其的電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的永磁電機(jī)存在無(wú)法實(shí)現(xiàn)既能夠有效減小齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，又還能使得維持原有的電機(jī)性能、工作效率的缺陷，從而提供一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及具有其的電機(jī)。
[0007]本發(fā)明提供一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其包括轉(zhuǎn)子沖片和設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子沖片內(nèi)部的用于放置磁體的多個(gè)磁槽，定義所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的一對(duì)極下兩個(gè)磁極極弧角度分別為第一極弧角度α和第二極弧角度Θ，第一極弧角度α被其所在的磁極中心線分為α?和α2，第二極弧角度Θ被其所在的磁極中心線分為Θ1和Θ2，并且一對(duì)極下，至少有一極滿足:Θ1在Θ2或者α?在α2，其中一對(duì)極是相鄰兩磁槽中的磁體形成的對(duì)極。
[0008]優(yōu)選地，一對(duì)極下，其中所述第一極弧角度α滿足:0.8τ〈α〈τ，其中τ為極距，τ =180° /ρ，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)。
[0009]優(yōu)選地，一對(duì)極下，所述第二極弧角度Θ滿足:τ〈θ〈1.2τ。
[0010]優(yōu)選地，在每個(gè)所述磁槽內(nèi)設(shè)有多處向磁鋼槽延伸方向的中軸線凸出的內(nèi)突起和多處向轉(zhuǎn)子外圓方向凸出的外突起。
[0011]優(yōu)選地，在極弧角度為α的磁極中心線周向兩側(cè)、且位于該磁極的磁槽與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)周向邊緣的徑向之間的位置處開(kāi)設(shè)有矩形孔。
[0012]優(yōu)選地，兩個(gè)相鄰的所述矩形孔的與所述轉(zhuǎn)子中心之間的連線之間所形成的角度為β，并滿足:β = 2*360°/Ζ，其中Z為電機(jī)的定子槽數(shù)。
[0013]優(yōu)選地，定義所述矩形孔的寬度為M，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，并有0.6k ^ M < 1.5k，其中k為電機(jī)定子的定子齒寬度;且MSLS 2M;矩形孔外邊到轉(zhuǎn)子鐵心外表面的距離大于I倍氣隙寬度，小于2倍氣隙寬度，其中氣隙寬度是轉(zhuǎn)子外表面到定子內(nèi)表面的寬度。
[0014]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為沿其軸線方向2段以上的分段結(jié)構(gòu)，且相鄰的兩段之中的一段為正置鐵芯，另一段為將與上述的正置鐵芯設(shè)置位置相同的鐵芯沿切割軸線的方向翻轉(zhuǎn)180°后再以轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)極距角度τ而形成的反置鐵芯。
[0015]優(yōu)選地，所述正置鐵芯軸向總高度等于反置鐵芯軸向總高度。
[0016]優(yōu)選地，相鄰的轉(zhuǎn)子段之間設(shè)置有不導(dǎo)磁的隔板，且所述隔板與所述轉(zhuǎn)子沖片的外徑相同。
[0017]本發(fā)明還提供一種電機(jī)，包括定子與轉(zhuǎn)子，其中該轉(zhuǎn)子為前述的任一項(xiàng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
[0018]優(yōu)選地，電機(jī)為分布卷內(nèi)置式永磁電機(jī)。
[0019]本發(fā)明提供的一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及具有其的電機(jī)具有如下有益效果:
[0020]1.能夠有效使得磁極與定子齒槽作用力矩部分對(duì)消，有效減小齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)又還能維持或提升原有的電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性;而且電機(jī)效率不降低；
[0021 ] 2.本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案僅有一種結(jié)構(gòu)沖片，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，工藝易于實(shí)現(xiàn)，制造成本低；
[0022]3.通過(guò)在極弧角度為α的磁極中心線周向、且位于該磁極的磁槽與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)周向邊緣的徑向之間的位置處兩側(cè)開(kāi)有矩形孔的方式，能夠有效地改變磁力線走向，進(jìn)一步降低齒槽轉(zhuǎn)矩，減少諧波；
[0023]4.本發(fā)明采用同一轉(zhuǎn)子沖片實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子分段錯(cuò)位的功能，進(jìn)一步減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及不平衡電磁力，通過(guò)在分段轉(zhuǎn)子段之間設(shè)置不導(dǎo)磁的隔板可以有效減少漏磁及渦流損耗；
[0024]5.本發(fā)明提供的一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以有效削弱電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，降低電機(jī)振動(dòng)噪聲，便于實(shí)現(xiàn)精確控制，提升電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性;工藝易于實(shí)現(xiàn)，制造成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)子鐵芯爆炸圖；
[0027]圖3是圖2的轉(zhuǎn)子鐵芯的左視圖(其中虛線9表示正置鐵芯，實(shí)線10表示反置鐵芯)；
[0028]圖4是本發(fā)明的隔板的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為原有技術(shù)方案與本技術(shù)方案實(shí)施例子轉(zhuǎn)矩對(duì)比圖；
[0030]圖6為原有技術(shù)方案與本技術(shù)方案實(shí)施例子齒槽轉(zhuǎn)矩曲線對(duì)比圖。
[0031]圖中附圖標(biāo)記表示為:
[0032]!一(硅鋼片)轉(zhuǎn)子沖片，2—磁槽，3—磁體，4一內(nèi)突起，5—外突起，6—鉚釘孔，7—轉(zhuǎn)子軸孔，8—矩形孔，9一正置鐵芯，1—反置鐵芯，11 一隔板，12—鉚釘。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖1-3所不，本發(fā)明提供一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子沖片I(優(yōu)選為硅鋼片材料)和設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子沖片I內(nèi)部的用于放置磁體3(優(yōu)選為磁鋼)的多個(gè)磁槽2，以及和轉(zhuǎn)軸配合的軸孔7極鉚釘孔6，其中轉(zhuǎn)子一對(duì)極下N、S磁極配置不一樣，定義所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的一對(duì)極下兩個(gè)磁極極弧角度分別為第一極弧角度α與第二極弧角度Θ，通過(guò)在靠近轉(zhuǎn)子外圓磁鋼槽端部設(shè)置不對(duì)稱隔磁孔可改變極弧角度，第一極弧角度α被其所在的磁極中心線d軸分為α?和α2(同一極下的α?和α2滿足:α1+α2 = α)，第二極弧角度Θ被其所在的磁極中心線d軸分為ΘI和Θ2(同一極下的Θ1和Θ2滿足:Θ1+Θ2 = Θ)，極弧角度為α、Θ的磁極在轉(zhuǎn)子圓周方向間隔交替配置;并且，一對(duì)極下，至少有一極滿足:Θ1在Θ2或者α?在α2。
[0034]通過(guò)以上的設(shè)置方式，使得同一極下左右磁場(chǎng)相對(duì)于理論磁極中心d軸成不對(duì)稱關(guān)系，能夠有效地使得磁極與定子齒槽作用力矩部分對(duì)消，有效削弱電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩。同時(shí)又還能維持或提升原有的電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性;而且電機(jī)效率不降低。本發(fā)明的技術(shù)方案僅有一種結(jié)構(gòu)沖片，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，工藝易于實(shí)現(xiàn)，制造成本低。
[0035]進(jìn)一步優(yōu)選地，一對(duì)極下每極都滿足ΘI在Θ2，α?在α2;進(jìn)一步地使得同一極下左右磁場(chǎng)相對(duì)于理論磁極中心d軸成不對(duì)稱關(guān)系，更優(yōu)地能夠有效地使得磁極與定子齒槽作用力矩部分對(duì)消，有效削弱電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩。同時(shí)維持或提升原有的電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性；而且電機(jī)效率不降低的效果。
[0036]優(yōu)選地，一對(duì)極下，其中所述第一極弧角度α滿足:0.8τ〈α〈τ，其中τ為極距，SP180°/ρ，ρ為電機(jī)極對(duì)數(shù);通過(guò)將其中一磁極的極弧角度α設(shè)置為0.8倍的極距角度τ和一倍極距角度τ之間，這是一種優(yōu)選的極弧角度α的設(shè)置范圍，能夠有效地使得極弧角度α與極距角度τ形成聯(lián)系。
[0037]優(yōu)選地，一對(duì)極下，所述第二極弧角度Θ滿足:τ〈θ〈1.2τ，通過(guò)將其中一磁極的極弧角度Θ設(shè)置為I倍的極距角度τ和1.2倍極距角度τ之間，這是一種優(yōu)選的極弧角度Θ的設(shè)置范圍，能夠有效地使得極弧角度Θ與極距角度τ形成聯(lián)系，并且使得極弧角度α小于極弧角度Θ，極弧角度Θ小于極弧角度α也是一種優(yōu)選的極弧角度Θ的設(shè)置范圍，使得極弧角度Θ與極弧角度α形成聯(lián)系。
[0038]以上設(shè)置，使得N極與S極各自相對(duì)于定子齒槽作用產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相位不一致，各磁極間距與定子齒槽相對(duì)位置不一致，有效削弱電機(jī)齒諧波，削弱電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0039]優(yōu)選地，在每個(gè)所述磁槽2內(nèi)壁設(shè)有多處向磁鋼槽延伸方向的中軸線凸出的內(nèi)突起4和多處向轉(zhuǎn)子外圓方向凸出的外突起5。通過(guò)在磁槽內(nèi)壁設(shè)置多處向磁鋼槽延伸方向的中軸線凸出的內(nèi)突起4能夠起到對(duì)磁體進(jìn)行限位的作用，防止磁石移動(dòng)振動(dòng);設(shè)置多處向轉(zhuǎn)子外圓方向凸出的外突起5有效地起到隔磁的作用，減小該處漏磁。
[0040]優(yōu)選地，在極弧角度為α的磁極中心線周向兩側(cè)、且位于該磁極的磁槽與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)周向邊緣的徑向之間的位置處開(kāi)設(shè)有矩形孔8，通過(guò)在上述位置設(shè)置矩形孔的方式，可以有效地改變磁力線的走向，進(jìn)一步起到降低齒槽轉(zhuǎn)矩、減少諧波的作用。兩個(gè)相鄰的所述矩形孔8與所述轉(zhuǎn)子中心之間的連線(中心線)之間所形成的角度為β，并滿足:β=2*360°/Ζ，其中Z為定子槽數(shù)，這樣的具體角度的設(shè)置方式能夠有效地使得一個(gè)矩形孔對(duì)準(zhǔn)定子齒中心，另一個(gè)矩形孔也對(duì)準(zhǔn)定子齒中心。
[0041 ]優(yōu)選地，定義所述矩形孔8的寬度為M，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，并有0.6k < M < 1.5k，其中k為電機(jī)定子的定子齒寬度，這是矩形孔寬度的優(yōu)選取值范圍，能夠有效地保證矩形孔與定子齒的中心之間的對(duì)準(zhǔn);且M <L< 2M