[發明專利]基于外轉子鐵心偏心結構設計的方波轉子

有效

• 申請號: 202110625200.6
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113541355B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 蘇森;韓坤;王志強;陳勝林
• 申請（專利權）人: 安徽華馳動能科技有限公司
• 主分類號: H02K1/2791
• 分類號: H02K1/2791;H02K1/278;H02K16/02;H02K21/02
• 代理公司: 合肥廣源知識產權代理事務所(普通合伙) 34129
• 代理人: 李俊

本發明涉及發電機或電動機技術領域，具體公開了一種基于外轉子鐵心偏心結構設計的方波轉子；包括外轉子鐵心、永磁體、定子、內轉子鐵心和轉子軸，外轉子鐵心的徑向外側安裝在轉子軸的外端，內轉子鐵心的徑向內側安裝在轉子軸的內端，永磁體為瓦狀，多個永磁體沿內轉子鐵心的徑向外側交替放置，且相鄰兩塊永磁體的充磁方向相反，外轉子鐵心的外廓為圓形、內廓由周向的多個偏心圓弧構成，偏心圓弧的個數與永磁體的個數相同，外轉子鐵心的徑向內側與永磁體之間構成了環形氣隙；本發明采用外轉子鐵心偏心結構設計后，有效改善了電機氣隙磁密波形，使氣隙磁場接近方波，從而改善了電機或發電機的反電動勢波形，降低了轉矩脈動，提升了電機性能。

技術領域

本發明涉及發電機或電動機技術領域，具體公開了一種基于外轉子鐵心偏心結構設計的方波轉子。

背景技術

傳統的方波電機多應用于低轉速高負載場合，由方波相電流驅動控制，方波相電流需要與方波相反電動勢相互作用，以減小電磁轉矩脈動；而傳統的空心杯型方波電機，其反電動勢波形與方波差異較大，使電機產生電磁轉矩脈動，影響電機性能與效率。同理，傳統的儲能飛輪無刷直流發電機也是多應用于低轉速高負載場合，多由方波相電流驅動控制，方波相電流需要與方波相反電動勢相互作用，以減小電磁轉矩脈動；而傳統的儲能飛輪無刷直流發電機，其反電動勢波形與方波差異較大，使發電機產生電磁轉矩脈動，影響發電機性能與效率。由此看來，優化電機或發電機的內部轉子結構，降低氣隙磁場波形諧波含量，使氣隙磁場波形接近方波是至關重要的。

申請號為2004101018988的發明公開了一種無定子鐵心無刷直流電動機，其中的無疊片鐵心定子結構可用于無刷直流電動機的設計中，使得內外轉子共周圓弧變氣隙鐵心都隨永磁體同步旋轉，從而不會在鐵心中產生損耗，同時無疊片鐵心定子為無齒槽結構，可以消除齒槽轉矩和齒諧波，但是該無定子鐵心無刷直流電動機由于其氣隙徑向厚度相同，導致徑向氣隙磁阻一致，影響氣隙磁場分布，使得氣隙磁場波形與理想方波差異較大，影響電機或發電機的性能；另外，由于轉子中的多個永磁體之間直接接觸，產生極間漏磁，也一定程度上影響發電機或電動機的性能。

發明內容

本發明的技術解決問題是克服現有技術中的反電動勢波形與方波差異較大而引起電機或發電機性能的問題，提供一種基于外轉子鐵心偏心結構設計的方波轉子，用以解決氣隙磁場波形與方波差異較大以及極間漏磁的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于外轉子鐵心偏心結構設計的方波轉子，包括外轉子鐵心、永磁體、定子、內轉子鐵心和轉子軸，所述外轉子鐵心的徑向外側安裝在轉子軸的外端，所述內轉子鐵心的徑向內側安裝在轉子軸的內端，多個所述呈瓦片狀的永磁體沿內轉子鐵心的徑向外側交替放置，且相鄰兩塊永磁體的充磁方向相反，所述外轉子鐵心的外廓為圓形、內廓由周向的多個向外凹陷的偏心圓弧構成，所述偏心圓弧的個數與永磁體的個數相同，且偏心圓弧的位置與永磁體一一對應，所述外轉子鐵心的徑向內側與永磁體之間構成了環形氣隙，所述定子置于環形氣隙內并固定在機殼上；

其中，所述外轉子鐵心的圓形外廓、永磁體的內外廓以及內轉子鐵心的內外廓同心設置，且該同心點為轉子的幾何中心，所述偏心圓弧的兩端點在對應的永磁體兩側邊與轉子的幾何中心連線的延長線上，所述偏心圓弧的圓心位于其自身中點與轉子幾何中心的連線上。

作為上述方案的進一步設置，所述偏心圓弧的兩端點到幾何中心的距離為，滿足關系式：。

作為上述方案的進一步設置，所述偏心圓弧的圓心與轉子的幾何中心之間的距離為偏心值，滿足關系式: ，其中為內轉子鐵心外廓的半徑，為外轉子鐵心外廓的半徑，為永磁體的厚度，為極對數。

作為上述方案的進一步設置，還包括與永磁體數量相等且呈瓦片狀的隔磁塊，所述隔磁塊置于相鄰的兩塊永磁體之間，所述偏心圓弧的兩端點在對應的永磁體兩側隔磁塊瓦型邊中點與轉子的幾何中心連線的延長線上。