[发明专利]一种永磁电机的磁极结构

说明书

本发明涉及了一种永磁电机的磁极结构，特别适用于高磁力强度的永磁电机。

现有技术的瓦状结构的磁极由于加工及装配简单，受到广泛的应用，但由于电枢槽齿效应，使得电机的空载力矩增大，附加损耗也增大，降低了性能。特别当极数增大时，相邻磁极间的空隙总量增大，更加重了齿槽效应，影响了性能的提高。通常采用斜的结构，如电枢斜槽或磁极设计成斜的瓦状形，以平滑齿槽效应，但斜槽使绕组加工难度增大，绕组导体变长；而斜的磁极则加工麻烦，安装难度增大。

本发明的目的在于提供一种既不改变电枢绕组，又保持安装方便，且可大大降低齿槽效应的一种永磁电机的磁极结构。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：本发明永磁电机的磁极结构，是每一个永磁磁极都是具有双矩形错位结构的永磁磁体。

本发明还可以具有磁体和铁心相间的双矩形错位结构。

由上述磁极结构，本发明可为双矩形呈上下对称并相互错位。

本发明的双矩形错位结构的两个外边的距离为齿距乘以槽数；该双矩形结构的一对内边之距离为齿距乘以槽数再减一个齿距。

本发明的双矩形错位结构的两个外边的距离也可为一个极距；该双矩形结构的一对内边之距离为极距减一个齿距。

本发明将矩形的瓦状磁极，沿气隙圆周方向一分为二的中线，使中线的两侧的部分距离错位而固定在轭上，从而使电枢定子铁心的齿顶与槽口的面积径向投影在同一块磁极表面上的部分之比值不变，大大减轻了齿槽效应。

本发明与现有技术相比具有不改变电枢绕组，又保持安装方便，且可大大降低齿槽效应等优点。

本发明的附图说明如下：

图1是本发明磁极与齿槽的平面展开图。

图2是本发明的另一种磁极的布局展开图。

以下结合附图对本发明作进一步详细详细说明：首先为了说明本发明的优点，先看看已有技术中的瓦状永磁磁极结构情况，即在类似图1的投影图中，已有技术的结构是每一块磁极都是整块矩形，即BC向AH取直，DE向FG取直。由于取直后的极宽HG要略小于QT，否则会出现磁极短路及安装的困难。当转子转动时，在投影面中，磁极所覆盖的齿顶与槽口面积之比要发生周期性的变化，由此引起明显的齿槽效应，产生附加的起动力矩，使得起动困难，空载力矩过大，电机性能下降。本发明采用如图1所示结构，把定子的齿槽表面及转子的磁极表面按径向投影至气隙中心柱面，并把此面展成平面。图中只示出一对极表示转子移动到某一位置的瞬间情况。定、转子上的极距在此平面上皆为τ，S和N分别为磁体表面的南北极。图中虚线是齿顶与槽口之分界线的投影。11是某一槽口之投影面，12是某一齿顶的投影面，T为齿距。设电机为等齿距，每极Q个槽，于是τ＝QT，图1的情况为Q＝3。L为磁极之长度。实线轮廓为磁极的投影面ABCDEFGH，它由两个矩形AFGH及BCDE组成，这里称为双矩形错位结构。磁极N上之斜阴影线部分为任一磁极覆盖的槽口面积示意，磁极S上之斜阴影线部分为任一磁极覆盖的齿顶面积示意。本发明的要点就在于指出这个双矩形错位结构应按照如下的最佳几何关系设计。本发明中的两个组成矩形的长度相等即CB等于AH等于L之一半。两个矩形的外边之间即AH与DE之间的距离AE等于极距QT，即τ。

两个矩形的内边之间即CB与FG之间的距离BF应等于KT，其中K为正整数，且K小于Q。当K＝Q-1时为最佳。

在本发明中，磁极采用双矩形错位结构，当它的几何参数满足前面的三个最佳条件时，容易证明，磁极所覆盖的齿顶与槽口面积的比值不随转子的位置而变化。因而大大减小了齿槽效应和起动力矩，改善了性能。要注意，图1中A和E点是相邻两块磁极的直角交点，在实际应用中，常把直角取钝，以避免尖角处磁极短路。此外还要指出，双矩形错位结构ABCDEFGH可以由以整块磁体加工而成，亦可由两块乃至多块拼装而成，应视加工、安装方法而定。

图2是另一种双矩形错位磁体的布局。就是在图1中，相间地取出一块双矩形错位磁体，而代以相同形状的铁心或铁心迭片。这种结构称为磁体与铁心相间的双矩形错位结构。图中示出相邻两对极。图2中N为北极面(也可以全是S极面)，21为铁心结构，22表示该铁心结构为冲片结构时的迭层示意。它依然具有前述的优点。