磁环结构及使用其的永磁同步电机制造技术

本实用新型专利技术提出了一种磁环结构及使用其的永磁同步电机，该磁环结构包括粘性填充物、永磁材料、磁极，其特征在于：该磁环的磁极上表面形状为圆弧，磁极下表面形状为圆形，两极之间为所述粘性填充物，整体仍然是环形；磁环的相邻两个磁极之间为非充磁的永磁材料，连接相邻两个磁极的最小厚度处形成一条直线。该磁环结构的设计用于产生近似正弦形状分布的气隙磁场，降低或消除高次谐波，提高电机的整体性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提出了一种磁环结构及使用其的永磁同步电机，该磁环结构包括粘性填充物、永磁材料、磁极，其特征在于：该磁环的磁极上表面形状为圆弧，磁极下表面形状为圆形，两极之间为所述粘性填充物，整体仍然是环形；磁环的相邻两个磁极之间为非充磁的永磁材料，连接相邻两个磁极的最小厚度处形成一条直线。该磁环结构的设计用于产生近似正弦形状分布的气隙磁场，降低或消除高次谐波，提高电机的整体性能。【专利说明】
本技术涉及一种永磁同步电机，更具体涉及一种优化形状的磁环结构以及使 用其的永磁同步电机。 磁环结构及使用其的永磁同步电机
技术介绍
为了产生较高强度的气隙磁场，永磁同步电机目前普遍使用性能较高的稀土永磁 材料。对于小功率、小体积的永磁同步电机，励磁永磁体普遍采用多极环形永磁体，即磁环。 多极环形永磁体是指在圆环外圆周或内圆周充以多对2)磁极的磁体。图1展示的是一 种最常见的5对极的径向充磁磁环，其特征是内外表面均为圆形，且为同心圆，圆环厚度均 匀一致。对应的电机气隙磁通密度波形如图2所示。显而易见，气隙磁通密度波形正弦性 较差，波形畸变严重，含有较为丰富的高次谐波。高次谐波不仅增加铁心损耗，而且引起电 机的震动、噪声。此外，也降低电机的控制精度，导致电机的整体性能下降。
技术实现思路
本技术为了解决上述问题而提出的，其主要目的在于产生较为正弦的气隙磁 通密度波形。本技术提出一种优化形状的磁环结构及使用其的永磁同步电机。该磁环 的永磁体磁极连接为一个整体，磁极的上表面形状为圆弧，下表面形状为圆形，两极之间为 粘性填充物，整体仍然是环形，该磁环直接热套在转子轴上。该磁环结构的设计用于产生近 似正弦形状分布的气隙磁场，降低或消除高次谐波，提高电机的整体性能。 本技术的第一方面提供了一种磁环结构，包括粘性填充物、永磁材料、磁极， 其特征在于：该磁环的磁极上表面形状为圆弧，磁极下表面形状为圆形，两极之间为所述粘 性填充物，整体仍然是环形；磁环的相邻两个磁极之间为非充磁的永磁材料，连接相邻两个 磁极的最小厚度处形成一条直线。 优选的，所述每个磁极占有的空间机械角度：Θ =360° /M，其中，Μ为磁极数。 优选的，该磁环磁极的充磁部分的机械角度为Θ i，该磁环磁极的非充磁部分的机 械角度为Θ 2，其中，Θ i和Θ 2之间的关系为：θ 1=(〇. 75?0. 9) θ，θ 2= θ - Θ 1() 优选的，当该磁环结构用于M=10、N=12的永磁同步电机，所述θ 1=3Γ、Θ 2=5°。 优选的，磁环磁极厚度最大值为hMax，最小值为hMin，则最大值和最小值之间关系 为：h Min=(0. 4 ?0· 0· 65)hmax。 优选的，磁环磁极厚度最大值和最小值的关系为：hMin=0. 54hmax。 优选的，基于Θ p hMax和hMin来确定磁环磁极外圆弧半径。 优选的，非充磁的永磁材料的表面形状是平面结构。 优选的，所述磁环的磁极的充磁方式为平行充磁或径向充磁。 优选的，磁极最大厚度处粘性填充物厚度为0. 1?1mm，优选的，0. 3mm。 本技术的第二方面，提供了一种永磁同步电机，包括：电机绕组、电机定子铁 芯和转子，其特征在于，该电机还包括上述磁环结构。 优选的，采用热套的工艺，将磁环结构直接安装在转子上。 本技术的上述技术方案的有益效果如下：该磁环的设计用于产生近似正弦形 状分布的气隙磁场，降低或消除高次谐波，提高电机的整体性能。 【专利附图】【附图说明】 图1是现有技术中的磁环结构示意图。 图2是一现有技术中的电机气隙磁通密度波形图。 图3是---现有技术中的电机气隙磁通密度波形的谐波幅值。 图4是 本技术的实施例磁环2-D不意图。 图5是 本技术的实施例磁环3_D结构不意图。 图6是一本技术磁环的磁极平行充磁示意图。 图7是一本技术磁环的磁极径向充磁示意图。 图8是本技术实施例电机的气隙磁通密度波形图。 图9是本技术实施例电机的气隙磁通密度波形的谐波幅值。 图10是 本技术实施例永磁同步电机不意剖面图。 附图标记说明： 1-常规磁环；2-常规磁环N极；3-常规磁环S极；4-磁环；5-磁环粘性填充物； 6-磁环N极；7-磁环S极；8-永磁同步电机；9-永磁同步电机绕组；10-永磁同步电机定子 铁芯；11-永磁同步电机的转子。 【具体实施方式】 为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面参照附图具 体说明根据本技术实施方式的永磁同步电机，本技术的实施方式不限于以下示例 的实施方式。 根据本技术实施方式，磁环具有在图4和图5中示意的两部分材料：粘性填充 物5和永磁材料6。 将永磁同步电机的磁极数设为M，定子槽数N，参考例和实施例均为磁极数M=10、 360° N=12。每极占有的空间机械角度= _____- = 36° Μ 设本技术磁环磁极充磁部分的机械角度为Θ i，磁极非充磁部分的机械角度 为Θ 2，如图4所示。一般情况下Θ ^(0. 75?0. 9) θ，θ 2= θ - Θ i。针对M=10、N=12永磁 同步电机，优选的，^=31°、θ2=5°。 磁环磁极厚度最大值为hMax，最小值为hMin，则最大值和最小值之间关系为： hmn_(〇. 4 ?〇. 〇. 65)hmax，hMin-0. 54hmax。 基于和hMin来确定磁环磁极外圆弧半径，圆弧的弧度角即为θ1() 本技术磁环的相邻两个磁极之间为非充磁的永磁材料。这部分永磁材料的表 面形状可以按下面方式实现。连接相邻两个磁极的最小厚度处形成一条直线，所占机械角 度为θ 2，如图4所示。将图4展示的2-D结构，沿轴向拉伸，形成3-D结构，如图5所示。非 充磁的永磁材料的表面形状是平面。但非充磁永磁材料的表面形状的实现方式不局限上述 方式，对于适当变更形成形状，仍然属于本技术的范围之内。 本技术磁环的磁极的充磁方式主要有两种，平行充磁和径向充磁，如图6和 图7所示。优选的，平行充磁。 为了增强本技术磁环的机械强度，在磁极之间以及磁极表面覆盖一层粘性填 充物5,如图4和图5所示。磁极最大厚度处粘性填充物厚度为0. 1?1mm，实施例，优选的 0. 3mm〇 对粘性填充物5进行加工处理，保证最后形成的磁环外表面仍然是一个圆形，如 图4所示。 本技术实施例的永磁同步电机如图10所示。主要部分包括：磁环4、电机绕 组9、电机定子铁芯10和转子11。 实施例中永磁同步电机的转子11只包含轴，对于含有转子铁芯的适当变更的转 子机构仍然属于本技术的范围内。 优选的，采用热套的工艺，将磁环4直接安装在转子11上。 实施例中永磁同步电机磁极数M=10、定子槽数N=12,对于适当变更磁极数Μ和定 子槽数，基于上述方式形成的永磁同步电机，其仍然属于本技术的范围之内。 以上，对本技术的实施方式进行了简要说明，但如果是所谓的本领域的技术 人员，在不脱离本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁环结构，包括粘性填充物、永磁材料、磁极，其特征在于：该磁环的磁极上表面形状为圆弧，磁极下表面形状为圆形，两极之间为所述粘性填充物，整体仍然是环形；磁环的相邻两个磁极之间为非充磁的永磁材料，连接相邻两个磁极的最小厚度处形成一条直线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任武，许强，刘缵阁，
申请(专利权)人：湖北立锐机电有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42