[发明专利]一种低转矩脉动高效率永磁电机定转子结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁电机定转子结构，尤其是一种转子内置“V”字形永磁体的永磁电机，适用于压缩机、空调、电动工具和电动汽车等应用场合，属于电机技术领域。

背景技术

随着稀土永磁材料的发展，永磁电机在国民经济各个领域中的应用越来越广泛。由于永磁无刷电机具有高效率、高功率密度、高可靠性等显著特点，且结构设计多种多样，因此对永磁电机结构的优化设计，能够最大限度的提高效率等性能。

内置V型永磁体电机是一种常见的内置式永磁电机，其工作原理是：定子绕组电励磁产生的旋转磁场，与转子中内置的永磁体产生的磁场相互作用使得转子旋转；由于永磁体被嵌入转子，永磁体被铁磁材料包围，容易导致磁极间漏磁，当电机旋转时造成气隙波形畸变，其径向分量会造成定子与转子间的振动，并导致电机固有性能的下降。因此，合理的设计转子磁路结构、转子永磁体槽型及定子磁路结构，对提高电机效率和电机动态性能具有重要的理论意义和经济价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种内置V字形永磁电机的定、转子结构，采用该结构可以减少铁心损耗及涡流损耗，降低转矩脉动，实现电机高效率、低噪音及低转矩脉动运行，提高电机的工作性能。

技术方案：本发明所采用的技术方案是通过改变转子外圆结构和内置永磁体槽型，进而改善气隙磁密波形，并通过优化定子槽型和外圆形状，改善磁路路径，有效降低电机铁心损耗、涡流损耗和绕组铜耗。本发明的一种低转矩脉动高效率永磁电机定、转子结构具有以下特征：转子外圆由若干个四段圆弧首尾相连构成，在转子上设置有相对应的若干个用于嵌入永磁体的槽，在定子靠近转子处设置若干定子槽，每两个定子槽之间形成定子齿，所述定子槽槽型为梨形平底半闭口槽。

所述四段圆弧为两段向内凹陷的第一圆弧，其所占转子外圆的角度为α₃；一段较长向外凸起的第二圆弧，其所占转子外圆的角度为α₁；一段较短向外凸起的第三圆弧，其所占转子外圆的角度为α₂，α₂的取值范围为0.5～0.45倍的α₁，α₃的取值范围为0.01～0.1倍的α₁，且2α₃+α₂+α₁＝180°/p，p为极对数。

所述第一圆弧由三段圆弧构成，其中第四圆弧与第六圆弧关于角α₃的中心线对称，第四圆弧与第六圆弧的圆弧角度为α₄，第四圆弧与第六圆弧的圆心分别与转子圆心的连线形成的夹角为α₆。第五圆弧的圆心在角α₃的中心线，其圆弧角度为α₅，α₄取值范围为8～16倍的α₁，α₅取值范围为100°～300°，α₆取值范围为1.5～5倍的α₁。

所述永磁体槽为平底“V”字形槽，在“V”字形槽的左右两个槽内嵌有永磁体，“V”字形向定子外圆张开的角度为2α₃+α₁，在所述平底“V”字形槽的“V”字形的左右两边的顶部设置有防止永磁体移动的楔形槽，平底“V”字形槽平底宽度为O₁，平底距转子圆心的距离为O₂，O₁与O₂的比值为0.45～0.65。两个相邻的平底“V”字形槽的顶部之间设置有加强转子结构强度和隔磁作用的加强筋，其宽度为R_i，且R_i为0.3～0.5倍的O₁。

还包括的第一不规则槽或者第二不规则槽，第一不规则槽或者第二不规则槽分布在定子齿部相对的外圆上，其所占定子外圆圆弧角度为α₇，

本发明的一种低转矩脉动高效率永磁电机的定转子结构，相比现有技术，具有以下有益效果：

1)采用的平底“V”字形槽结构，降低了永磁体的漏磁，提高了永磁体的利用率；增加了电机的凸极效应，充分利用磁阻转矩，提高了电机的效率和功率密度。

2)采用的若干四段圆弧构成转子外圆结构，降低了齿槽转矩和转矩脉动，改善了气隙磁密波形，有效的降低了转子涡流损耗和铁耗。