[實用新型]磁環結構、軸及使用其的永磁同步電機

有效

• 申請號: 201420149168.4
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN203883648U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 任武;許強;劉纘閣
• 申請（專利權）人: 湖北立銳機電有限公司
• 主分類號: H02K21/02
• 分類號: H02K21/02;H02K21/14
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本實用新型涉及一種永磁同步電機，更具體涉及一種優化形狀的磁環結構、軸以及使用其的永磁同步電機。

背景技術

為了產生高強度的氣隙磁場，永磁同步電機目前普遍使用性能優異的稀土永磁材料。對于小功率、小體積的永磁同步電機，勵磁永磁體普遍采用多極環形永磁體，即磁環。圖1展示的是一種最常見的5對極的徑向充磁磁環，其特征實內外表面均為圓形，且為同心圓，圓環厚度均勻一致。轉子上不存在鐵芯，磁環直接套在轉子軸上。轉子軸為圓柱形。對應的電機氣隙磁通密度波形如圖2所示。顯而易見，氣隙磁通密度波形正弦性較差，波形畸變嚴重，含有較為豐富的高次諧波。高次諧波不僅增加鐵心損耗，而且引起電機的震動、噪聲。此外，也降低電機的控制精度。

實用新型內容

本實用新型為了解決上述問題而提出的，其主要目的在于產生較為正弦的氣隙磁通密度波形。本實用新型涉及一種永磁同步電機，本實用新型更具體涉及一種優化形狀的磁環和轉子軸。該磁環的永磁體磁極連接為一個整體，磁極的外表面形狀為圓形，下表面形狀為圓弧，轉子軸被設計成內凹圓弧狀，采用過盈配合的方式將磁環直接熱套在轉子軸上。該磁環和轉子軸的設計用于產生近似正弦形狀分布的氣隙磁場，降低或消除高次諧波，提高電機的整體性能。

本實用新型的第一方面提供了一種磁環結構，包括稀土永磁材料和磁極，磁環的相鄰兩個磁極之間為非充磁的永磁材料，其特征在于：所述磁環結構的外表面形狀設置為圓形，下表面形狀設置為圓弧；每個磁極占有的空間機械角度：

θ=360°/P，其中P為所述磁環結構所用于的永磁同步電機的磁極數。

優選的，所述磁極充磁部分的機械角度為θ₁，磁極非充磁部分的機械角度為θ₂，其中θ₁和θ₂滿足關系：θ₁=(0.70～0.90)θ，θ₂=θ-θ₁。

優選的，當所述磁環結構用于磁極數為10、定子槽數為12的永磁同步電機時，所述θ₁=29°、θ₂=7°。

優選的，所述磁極厚度最大值為h_Max，最小值為h_Min，則最大值和最小值之間關系為：h_Min=(0.5～0.75)h_max。

優選的，最大值和最小值之間關系為：h_Min=0.6h_max。

優選的，基于θ₁、h_Max和h_Min來確定磁環磁極外圓弧半徑。

優選的，所述磁極的充磁方式為平行充磁或徑向充磁。

本實用新型的第二方面，提供了一種用于永磁同步電機的轉子軸，設計為多段內凹圓弧狀，用以配合所述永磁同步電機的磁環結構，其特征在于：轉子軸和磁環采用過盈配合。

優選的，所述轉子軸和磁環的過盈量為0～0.03mm。

本實用新型的第三方面，提供了一種永磁同步電機，包括：電機繞組、轉子和電機定子鐵芯，其特征在于，該轉子包括上述磁環結構和與磁環結構過盈配合的軸。

本實用新型的上述技術方案的有益效果如下：該磁環的永磁體磁極連接為一個整體，磁環的外表面形狀為圓形，下表面形狀為圓弧，轉子軸被設計成多段內凹圓弧狀，采用過盈配合的方式將磁環直接熱套在轉子軸上。該磁環和轉子軸的設計用于產生近似正弦形狀分布的氣隙磁場，降低或消除高次諧波，提高電機的整體性能。

附圖說明

圖1是---現有技術中參考例的磁環結構示意圖。

圖2是---現有技術中參考例電機的氣隙磁通密度波形圖。

圖3是---現有技術中參考例電機的氣隙磁通密度波形的諧波幅值。

圖4是---本實用新型的實施例磁環2-D示意圖。

圖5是---本實用新型的實施例磁環3-D結構示意圖。

圖6是---本實用新型磁環的磁極平行充磁示意圖。

圖7是---本實用新型磁環的磁極徑向充磁示意圖。

圖8是---本實用新型實施例電機的氣隙磁通密度波形圖。

圖9是---本實用新型實施例電機的氣隙磁通密度波形的諧波幅值。

圖10是---本實用新型實施例永磁同步電機示意剖面圖。

附圖標記說明：