專利名稱：內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子和采用該轉(zhuǎn)子的永磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子以及采用該轉(zhuǎn)子的永磁電機(jī)。
背景技術(shù)：
永磁電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩主要來(lái)自于電機(jī)的凸極效應(yīng)，磁阻轉(zhuǎn)矩是指永磁磁極作為電機(jī)轉(zhuǎn)子受到的一個(gè)朝向磁阻小的方向的力，磁阻轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性所產(chǎn)生的。按照永磁體結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)可分為表面永磁同步電機(jī)和內(nèi)置 式永磁同步電機(jī)，由于內(nèi)置式永磁電機(jī)與表面永磁電機(jī)相較而言其生產(chǎn)工藝更簡(jiǎn)單；它的轉(zhuǎn)子外表面平滑，定轉(zhuǎn)子之間的氣隙較均勻，更有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，動(dòng)平衡好，有利于高速運(yùn)行和頻繁啟動(dòng)；而且內(nèi)置式電機(jī)的啟動(dòng)特性、過(guò)載能力和功率密度更好，易于弱磁調(diào)速，擴(kuò)大恒功率范圍運(yùn)用?；谇笆鰞?yōu)點(diǎn)，目前電梯曳引機(jī)中常用的永磁同步電機(jī)通常選擇內(nèi)置式永磁電機(jī)。但是目前傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大，過(guò)載能力仍舊較低、體積大、噪音大、可靠性也還是相對(duì)比較差的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、體積小重量輕的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括位于中心的轉(zhuǎn)軸和套在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子鐵芯，在轉(zhuǎn)子鐵芯上均勻分布設(shè)置有可選擇數(shù)目的磁極，每個(gè)磁極設(shè)有至少2組磁阻槽，每組磁阻槽在軸向上貫通轉(zhuǎn)子鐵芯，每組磁阻槽包括左右兩個(gè)對(duì)稱的鏤空槽，在至少一組磁阻槽對(duì)稱鏤空槽的對(duì)稱中心設(shè)置有一個(gè)永磁體。在永磁體兩側(cè)與磁阻槽之間分別設(shè)置有非導(dǎo)磁材料的隔磁磁橋。每個(gè)磁極設(shè)置有六組磁阻槽。磁阻槽的面積由內(nèi)向外徑向依次遞減，相對(duì)應(yīng)的在各組磁阻槽中間的永磁體體積也依次減小。所述永磁體為一字型磁鋼，在永磁體的兩個(gè)端部設(shè)置有減少漏磁通、增強(qiáng)主磁通的凸起。在轉(zhuǎn)子鐵芯上均勻分布設(shè)置有六個(gè)磁極。所述磁阻槽為U形槽，永磁體直接插入U(xiǎn)形槽的U形底部，永磁體兩端通過(guò)非導(dǎo)磁端板固定在U形槽的U形底部。本發(fā)明還提供了一種永磁電機(jī)，所述電機(jī)采用上述所述的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，永磁體和磁阻槽位于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)內(nèi)部，每組磁阻槽包括左右對(duì)稱的鏤空槽，在鏤空槽的對(duì)稱中心設(shè)置有永磁體。轉(zhuǎn)子主磁極的方向?yàn)橹陛S方向，與直軸磁路方向不對(duì)稱的方向?yàn)榻惠S方向，由于磁阻槽的存在使得本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)比傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)的磁阻增大，交、直軸電抗比值增大，凸極比增大，因此磁阻轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的也比傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)增大。另外在永磁體兩側(cè)與磁阻槽之間分別設(shè)置隔磁磁橋,通過(guò)隔磁磁橋的磁場(chǎng)飽和來(lái)限制電機(jī)中永磁體的漏磁通。本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)與傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)相比，提高了電機(jī)凸極t匕，大大增加了電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩，改善電機(jī)氣隙磁場(chǎng)波形，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使電機(jī)成本降低的同時(shí)提高電機(jī)的啟動(dòng)特性、過(guò)載能力和功率密度，易于弱磁調(diào)速，擴(kuò)大恒功率范圍運(yùn)用，改善電機(jī)氣隙磁場(chǎng)波形，降低漏磁，減小損耗，使電機(jī)具有高出力、高可靠性、低波動(dòng)、快響應(yīng)、低噪、小型輕量化和平穩(wěn)運(yùn)行等特點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)置式永磁電機(jī)定轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖I是本發(fā)明第一實(shí)施例的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖面示意 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的定子鐵芯結(jié)構(gòu)剖面 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖面 圖4是圖I中A處的放大結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)與傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)合成轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的波形 圖中1、定子；11、定子鐵芯；111、定子磁軛；112、定子齒；113、定子槽；2、轉(zhuǎn)子；21、轉(zhuǎn)軸；22、轉(zhuǎn)子鐵芯；221、磁極；222、磁阻槽；223、永磁體；224、隔磁磁橋；225、凸起；3、氣隙。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和具體實(shí)施方式
。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書中描述的具體實(shí)施方式
僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。參照?qǐng)DI至圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)包括機(jī)殼和安裝于機(jī)殼內(nèi)部的定子I及轉(zhuǎn)子2，在定子I和轉(zhuǎn)子2之間留有很窄的氣隙3。定子I包括固定在機(jī)殼內(nèi)壁的定子鐵芯11和定子繞組，所述定子鐵芯11包括定子磁軛111、定子齒112和定子槽113 ;轉(zhuǎn)子2包括位于中心的轉(zhuǎn)軸21和套在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子鐵芯22。在轉(zhuǎn)子鐵芯22上均勻分布設(shè)置有可選擇數(shù)目的磁極221，所述磁極221分布在轉(zhuǎn)子鐵芯22的徑向截面上，本發(fā)明實(shí)施例中設(shè)置了六個(gè)磁極221,這六個(gè)磁極221圍繞轉(zhuǎn)軸均勻分布。每個(gè)磁極221設(shè)有至少2組磁阻槽222，每組磁阻槽222包括左右兩個(gè)對(duì)稱的鏤空槽，在兩個(gè)對(duì)稱鏤空槽的對(duì)稱中心設(shè)置有一個(gè)永磁體223，在永磁體223兩側(cè)與磁阻槽222之間分別設(shè)置有非導(dǎo)磁材料的隔磁磁橋224。在本發(fā)明實(shí)施例中每個(gè)磁極221設(shè)置有六組磁阻槽222，由內(nèi)至外徑向依次排列為1、11、111、1￥、乂、/1，每組磁阻槽222在軸向上貫通轉(zhuǎn)子鐵芯22。永磁體223為一字型磁鋼，在永磁體223的兩個(gè)端部設(shè)置有凸起225，該凸起可減小漏磁通，以便獲得更強(qiáng)的主磁通。磁阻槽222的面積由內(nèi)向外徑向依次遞減，相對(duì)應(yīng)的，在各組磁阻槽222中間的永磁體223體積也依次減小。 本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，永磁體223和磁阻槽222位于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)內(nèi)部，每組磁阻槽222包括左右對(duì)稱的鏤空槽，在鏤空槽的對(duì)稱中心設(shè)置有永磁體223。轉(zhuǎn)子主磁極的方向?yàn)橹陛S方向，與直軸磁路方向不對(duì)稱的方向?yàn)榻惠S方向，由于磁阻槽的存在使得本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)比傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)的磁阻增大，交、直軸電抗比值增大，凸極比增大，因此磁阻轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的也比傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)增大。另外在永磁體223兩側(cè)與磁阻槽222之間分別設(shè)置隔磁磁橋224，通過(guò)隔磁磁橋224的磁場(chǎng)飽和來(lái)限制點(diǎn)集中永磁體223的漏磁通。隔磁磁橋224越窄就越飽和，導(dǎo)磁系數(shù)就越小，所分流的磁通越少，以此減少永磁體223漏磁通。但是，如果隔磁磁橋太窄就會(huì)使得轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度減低，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子偏心，震動(dòng)加大。因此，隔磁磁橋224的寬窄需要綜合考慮轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度，以作平衡。 作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，所述磁阻槽222為U形槽，永磁體223直接插入U(xiǎn)形槽的U形底部,永磁體223兩端通過(guò)非導(dǎo)磁端板固定在U形槽的U形底部。由于此時(shí)永磁體223兩端為空氣，空氣為非導(dǎo)磁材料，因此在本實(shí)施例中無(wú)需額外設(shè)計(jì)隔磁磁橋。與第一實(shí)施例相比,本實(shí)施例U形槽加工工藝明顯更加簡(jiǎn)化，但是需要格外注意U形槽的寬度，需要綜合考慮轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度。前述U形槽也可以是機(jī)翼型槽。作為本發(fā)明的第三實(shí)施例，與第一、第二實(shí)施例不同的是在前述兩個(gè)實(shí)施例中每組磁阻槽222中間均設(shè)置有永磁體223，本實(shí)施例只在某一或者某幾組磁阻槽222中間設(shè)置永磁體223。磁阻槽222為U形槽或者機(jī)翼型槽，這樣使得電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩增大，磁阻轉(zhuǎn)矩的增大可以抵消一部分因減少永磁體223而減小的磁通對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的影響，因此在保證電機(jī)性能參數(shù)不改變的前提下，可以適當(dāng)減少永磁體的數(shù)量，從而達(dá)到降低制造成本簡(jiǎn)化加工工藝的目的。參照?qǐng)D5所示為本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)與傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)合成轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的波形圖；圖中曲線A為本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)合成轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的波形圖，曲線B為傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)合成轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的波形圖。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)與傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)相比，轉(zhuǎn)矩大而且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)明顯較小。本發(fā)明僅就本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，但不能理解為對(duì)本發(fā)明實(shí)施的其他方式的限制，凡是在本發(fā)明基礎(chǔ)上進(jìn)一步的改進(jìn)和類似或雷同的方案，均視為是本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的范圍。根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括位于中心的轉(zhuǎn)軸(21)和套在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子鐵芯(22)，在轉(zhuǎn)子鐵芯(22)上均勻分布設(shè)置有可選擇數(shù)目的磁極(221 )，其特征在于每個(gè)磁極(221)設(shè)有至少2組磁阻槽(222)，每組磁阻槽(222)在軸向上貫通轉(zhuǎn)子鐵芯(22)，每組磁阻槽(222)包括左右兩個(gè)對(duì)稱的鏤空槽，在至少ー組磁阻槽對(duì)稱鏤空槽的對(duì)稱中心設(shè)置有ー個(gè)永磁體(223)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于在永磁體(223)兩側(cè)與磁阻槽(222)之間分別設(shè)置有非導(dǎo)磁材料的隔磁磁橋(224)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于每個(gè)磁極(221)設(shè)置有六組 磁阻槽(222)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于磁阻槽(222)的面積由內(nèi)向外徑向依次遞減，相對(duì)應(yīng)的在各組磁阻槽(222)中間的永磁體(223)體積也依次減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述永磁體(223)為一字型磁鋼，在永磁體(223)的兩個(gè)端部設(shè)置有減少漏磁通、增強(qiáng)主磁通的凸起(225)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于在轉(zhuǎn)子鐵芯(22)上均勻分布設(shè)置有六個(gè)磁極(221)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述磁阻槽(222)為U形槽，永磁體(223)直接插入U(xiǎn)形槽的U形底部,永磁體(223)兩端通過(guò)非導(dǎo)磁端板固定在U形槽的U形底部。
8.永磁電機(jī)，包括機(jī)殼和安裝于機(jī)殼內(nèi)部的定子(I)及轉(zhuǎn)子(2)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子為如權(quán)利要求I至7所述的任一內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸(21)和轉(zhuǎn)子鐵芯(22)，在轉(zhuǎn)子鐵芯(22)上均勻分布設(shè)置有磁極(221)，每個(gè)磁極(221)設(shè)有至少2組磁阻槽(222)，每組磁阻槽(222)在軸向上貫通轉(zhuǎn)子鐵芯(22)，每組磁阻槽(222)包括左右兩個(gè)對(duì)稱的鏤空槽，在至少一組磁阻槽對(duì)稱鏤空槽的對(duì)稱中心設(shè)置有一個(gè)永磁體(223)。本發(fā)明還提供了一種永磁電機(jī)。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，提高了電機(jī)凸極比，大大增加了電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使電機(jī)成本降低。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102684342SQ20121018013
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者李創(chuàng)平, 楊志華, 羅昊, 辛懋 申請(qǐng)人:浙江西子富沃德電機(jī)有限公司