[发明专利]一种改善法向电磁力的电机永磁体磁极过渡结构

说明书

本发明涉及一种改善法向电磁力的电机永磁体磁极过渡结构，包括由内向外依次设置的转轴、转子铁芯、永磁体磁极和定子铁芯，所述的永磁体磁极与定子铁芯之间设有气隙，其特征在于，所述的永磁体磁极设有多个，且沿周向均匀分布，相邻的永磁体磁极的内表面仅在端点处接触，外表面不接触，且内表面和外表面均为圆弧形，内表面和外表面之间的斜边为弧形，与现有技术相比，本发明具有气隙磁密波形接近正弦、降低法向电磁力幅值、最终降低电机的振动及噪声等优点。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种改善法向电磁力的表贴式永磁同步电机永磁体磁极过渡结构。

背景技术

近几十年来，随着铝镍钴永磁体、铁氧体永磁体、特别是稀土永磁体的相继问世，磁性能有了很大提高，许多电励磁电机又纷纷改用永磁体励磁。与电励磁电机相比，永磁电机具有结构简单、运行可靠，体积小、质量轻，损耗小、效率高，电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点，它不仅可以代替部分传统的电励磁电机，而且可以实现电励磁电机难以达到的高性能。目前，永磁同步电机大量应用于各种伺服电机、风力发电领域、电动汽车驱动领域以及数控机床电主轴电机。

按照永磁体在转子上位置的不同，永磁同步电机的转子磁路结构一般可分为三种：表贴式、内置式和爪极式。常见的表贴式永磁同步电机永磁体形状主要分为两种类型，一种为圆筒型，直接套在转子外表面上，其制造工艺简单、安装方便，但其永磁体用量太大，成本过高，固逐渐被淘汰；另一种为目前常见的瓦片形永磁体，多块瓦片形永磁体不连续的贴在转子外表面上，与圆筒形相比，此种类型永磁体用量大为降低。然而不连续的永磁体磁极过渡结构中磁场场量跳跃性大，致使气隙磁密谐波含量大、正弦性畸变率高，进而使得电机法向电磁力谐波含量高、幅值大，并最终引起大的振动噪声问题，对电机性能有较为严重的影响。

根据磁路欧姆定理可得磁通Φ等于磁势F除以磁阻R_m，在电机的相同磁极下，磁路基本相同，磁阻也基本相同，所以磁势大的地方就会产生较大的磁通，也就会在气隙中产生较大的磁密。根据这一原理只要合理控制永磁体产生的磁势就可以控制气隙磁密的波形，进而达到改善电机法向电磁力的效果。所以，合理设计永磁体外形尺寸就可以控制气隙磁密的波形，改善法向电磁力。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种改善法向电磁力的电机永磁体磁极过渡结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种改善法向电磁力的电机永磁体磁极过渡结构，包括由内向外依次设置的转轴、转子铁芯、永磁体磁极和定子铁芯，所述的永磁体磁极与定子铁芯之间设有气隙，其特征在于，所述的永磁体磁极设有多个，且沿周向均匀分布，相邻的永磁体磁极的内表面仅在端点处接触，外表面不接触，且内表面和外表面均为圆弧形，内表面和外表面之间的斜边为弧形。

所述的永磁体磁极的内表面弧长L₂满足：

L₂＝2πR/P

其中，R为转子外径，P为永磁体极数。

所述的永磁体磁极的外表面弧长L₁为电机路算长度。

所述的永磁体磁极的内表面弧长L₂大于外表面弧长L₁。

所述的永磁体磁极的斜边所对弦与内表面在端点处的切线之间的夹角α≤45°。

所述的永磁体磁极的斜边最大高度H满足：

H＝(1～3)δ

其中，δ为气隙宽度。

所述的永磁体磁极的内表面和外表面与转子铁芯同心。

所述的电机为表贴式永磁同步电机。