本发明专利技术公开了一种大轴径内置式永磁电机的转子结构，包括转子铁心；所述转子铁心沿圆周方向均匀开设2p个半梭形的磁钢槽，其中p为极对数；所述磁钢槽圆弧面为半梭形的圆弧边，所述半梭形的圆弧边以近圆弧方向且距转子铁心的圆心h的点为圆心，以长度R1为半径，所述磁钢槽底面为所述半梭形的直边。所述磁钢槽的内部固定有半梭形永磁体，所述半梭形永磁体的圆弧面与磁钢槽圆弧面的圆心位置相同且半径相等；所述转子铁心外表面为与所述磁钢槽圆弧面平行的偏心圆弧。采用所述大轴径内置式永磁电机的转子结构可以在不损失电机性能下，降低电机产生的振动和噪声，同时也降低了转子铁心的径向厚度，提升了转子结构的空间利用率。提升了转子结构的空间利用率。提升了转子结构的空间利用率。
【技术实现步骤摘要】
一种大轴径内置式永磁电机的转子结构及其电机
[0001]本专利技术涉及永磁电机
，特别是涉及一种大轴径内置式永磁电机的转子结构及其电机。
技术介绍
[0002]永磁同步电机的空载反电势是指在电枢绕组通电电流为零情况下，空载气隙磁通在电枢绕组中产生的感应电势。气隙均匀的永磁同步电机产生的空载反电势及气隙磁密均为近似平顶波，其波形畸变率高，气隙磁场含有大量的谐波。如果转子及永磁体结构设计不合理，会产生更大的谐波含量和转矩波动，导致电机产生额外的振动和噪声，降低电机的效率和使用寿命。
[0003]对于大轴径结构的内置式永磁电机，虽然可以使用常规的永磁体内置式“一字形”结构，但仍面临着空载反电势和气隙磁密为平顶波所具有的大量谐波的缺点。因此，提高空载反电势和气隙磁密正弦度，降低气隙磁密谐波含量，对降低内置式永磁电机齿槽转矩，减少电机产生的振动和噪声，提高电机效率具有重要意义。
[0004]公开号为CN 105529852 B的说明书公开了一种内置式永磁电机转子结构，其包括转子冲片和设置于所述转子冲片内部的用于放置磁体的多个磁槽，定义所述转子结构的一对极下两个磁极极弧角度分别为第一极弧角度α和第二极弧角度θ，第一极弧角度α被其所在的磁极中心线分为α1和α2，第二极弧角度θ被其所在的磁极中心线分为θ1和θ2，并且一对极下，至少有一极满足：θ1≠θ2或者α1≠α2，其中一对极是相邻两磁槽中的磁体形成的对极。该内置式永磁电机转子结构增大了转子径向厚度，不适用于大轴径的工况。
[0005]公开号为CN 105529852 B的说明书公开了一种永磁电机转子结构，其包括转子铁心，转子铁心的外边缘由2p个相同的曲面沿转子铁心的圆周方向连接而成，曲面由多段圆弧部或多段圆弧部和多段线段部沿转子铁心的圆周方向并以对称方式依次连接而成；其中，p为大于或等于1的正整数。该转子中永磁体的结构仍为“一字形”，故永磁体产生的磁势波形没有发生变化，同时，该转子结构也增大了转子径向厚度，不适用于大轴径的工况。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供了提供一种大轴径内置式永磁电机的转子结构，能够提高空载反电势和气隙磁密波形的正弦度，降低气隙磁密谐波，降低齿槽转矩，从而降低电机产生的振动和噪声。
[0007]一种大轴径内置式永磁电机的转子结构，包括转子铁心；所述转子铁心沿圆周方向均匀开设2p个半梭形的磁钢槽，其中p为极对数；所述磁钢槽圆弧面为半梭形的圆弧边，所述半梭形的圆弧边以近圆弧方向且距转子铁心的圆心h的点为圆心，以长度R1为半径，所述磁钢槽底面为所述半梭形的直边；
[0008]所述磁钢槽的内部固定有半梭形永磁体，所述半梭形永磁体的圆弧面与磁钢槽圆弧面的圆心位置相同且半径相等；所述转子铁心外表面为与所述磁钢槽圆弧面平行的偏心
圆弧，所述偏心圆弧的半径长度为R2。
[0009]所述磁钢槽的宽度为半梭形的直边长度α
r
π/p，其中α
r
为磁钢槽圆弧面的弧长与极距的比值。
[0010]优选地，磁钢槽圆弧面的弧长与极距的比值α
r
满足0.85≤α
r
≤0.99。
[0011]所述半梭形永磁体的宽度为α
p
α
r
π/p，其中α
p
为半梭形永磁体的圆弧面极弧长度与磁钢槽的圆弧面极弧长度的比值，α
p
满足0.70≤α
p
≤0.90。由于α
p
小于1，半梭形永磁体固定在磁钢槽的中间处，磁钢槽的两端留有对称的空隙部分。
[0012]所述转子铁心包括2p个与半梭形永磁体对应的极靴，所述极靴包覆半梭形永磁体的圆弧面，厚度为h
m
，同一个转子铁心中所述h
m
相等，h
m
＝R2‑
R1。所述极靴均匀厚度，防止半梭形永磁体在高速运转下受离心力作用而损坏。
[0013]所述转子铁心还包含与所述极靴两端相连接的隔磁桥，所述隔磁桥包裹所述磁钢槽的空隙处的外表面。
[0014]优选地，所述隔磁桥的外弧面与对应的转子铁心外表面的圆心位置相同且半径相等；所述隔磁桥的内弧面与对应的半梭形永磁体的圆弧面圆心位置相同且半径相等。所述隔磁桥的外表面为弧形，能有效削弱极间的漏磁。
[0015]优选地，所述隔磁桥与极靴的厚度相同。
[0016]所述转子铁心的轴心处设有轴孔，轴孔的尺寸适用于大直径内置轴的工况。
[0017]所述半梭形永磁体包括径向充磁、平行充磁、普通型磁极排列或交替极排列。所述半梭形永磁体既适用于三相电机也适用于多相电机。
[0018]本专利技术还提供了所述的大轴径内置式永磁电机的转子结构组成的电机，该电机的转子结构紧凑，运行时噪声低且振动小。
[0019]一种电机，包括转子，所述的转子采用上述大轴径内置式永磁电机的转子结构。
[0020]本专利技术提供的一种大轴径内置式永磁电机的转子结构及其电机具有如下有益效果：
[0021]1.半梭形永磁体的圆弧面与转子铁心外表面平行，半梭形永磁体产生正弦波磁势时，磁路中的磁导也同时产生正弦变化，故使产生的磁通密度波形正弦度提高，提升了空载反电势正弦度，进而降低转矩脉动、谐波，在不损失电机性能下，降低电机产生的振动和噪声。
[0022]2.在电机运转时，大轴径内置式永磁电机的转子结构能有效保降低永磁体与外部区域接触面积，减少浸蚀，提高电机的寿命。
[0023]3.所述大轴径内置式永磁电机的转子结构，减小了转子铁心的径向厚度，提升了转子结构的空间利用率。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例大轴径内置式永磁电机的转子结构示意图；
[0025]图2是采用本专利技术实施例转子结构的电机剖面示意图；
[0026]图3是图2所示的一对极的电机结构示意图；
[0027]图4是图1所示的一对极的转子结构示意图；
[0028]图5是作为采用本专利技术实施例转子结构的电机对比例的普通大轴径内置式“一字
形”永磁电机的结构示意图；
[0029]图6是采用本专利技术实施例转子结构的电机和普通大轴径内置式“一字形”永磁电机的空载反电势波形图；
[0030]图7是采用本专利技术实施例转子结构的电机和普通大轴径内置式“一字形”永磁电机的气隙磁密波形图；
[0031]图8是采用本专利技术实施例转子结构的电机和普通大轴径内置式“一字形”永磁电机的傅里叶分解图。
具体实施方式
[0032]如图1、4所示，大轴径内置式永磁电机的转子结构，包括转子铁心1；转子铁心1的内部沿圆周方向均布16(p＝8)个半梭形的磁钢槽3，磁钢槽圆弧面6为半梭形的圆弧边，半梭形的圆弧边以近圆弧方向且距转子铁心1的圆心为h的点为圆心，以长度R1为半径，磁钢槽底面7为半梭形的直边。
[0033]磁钢槽3的内部固定有半梭形永磁体2，半梭形永磁体2的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大轴径内置式永磁电机的转子结构，包括转子铁心(1)，其特征在于：所述转子铁心(1)沿圆周方向均匀开设2p个半梭形的磁钢槽(3)，其中p为极对数；所述磁钢槽圆弧面(6)为半梭形的圆弧边，所述半梭形的圆弧边以近圆弧方向且距转子铁心(1)的圆心h的点为圆心，以长度R1为半径，所述磁钢槽底面(7)为所述半梭形的直边；所述磁钢槽(3)的内部固定有半梭形永磁体(2)，所述半梭形永磁体(2)的圆弧面与磁钢槽圆弧面(6)的圆心位置相同且半径相等；所述转子铁心外表面(5)为与所述磁钢槽圆弧面(6)平行的偏心圆弧，所述偏心圆弧的半径长度为R2。2.根据权利要求1所述的大轴径内置式永磁电机的转子结构，其特征在于：所述磁钢槽的宽度为半梭形的直边长度α
r
π/p，其中α
r
为磁钢槽圆弧面(6)的弧长与极距的比值。3.根据权利要求2所述的大轴径内置式永磁电机的转子结构，其特征在于：磁钢槽圆弧面(6)的弧长与极距的比值α
r
满足0.85≤α
r
≤0.99。4.根据权利要求2所述的大轴径内置式永磁电机的转子结构，其特征在于：所述半梭形永磁体(2)的宽度为α
p
α
r
π/p，其中α
p
为半梭形永磁体(2)的圆弧面极弧长度与...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈进华，赵士豪，张驰，高云鹏，蒋哲，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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