[发明专利]不等极弧系数电机转子结构

说明书

本发明公开了一种不等极弧系数电机转子结构，包括转子铁芯以及多对转子磁极，所述转子铁芯设有用于与转轴连接的轴孔，所述转子铁芯的轴向端面上设有多个永磁体安装槽，多个永磁体安装槽环圆周分布，并相互间隔开设定距离，各永磁体安装槽中均安装有转子磁极永磁体，一对极内的两个转子磁极的极弧系数不等。其能产生高转矩以及低转矩波动，能够满足应用在电动车上的永磁同步电机对转矩波动大小的要求。

技术领域

本发明涉及电机领域，特别涉及一种不等极弧系数电机转子结构。

背景技术

电机转子是产生磁场的机械结构。而为了产生磁场可在电机转子上设计绕组并通电，或直接装永磁体产生磁场。永磁同步电机即转子内置或外贴永磁体，利用永磁体的特性直接产生磁场。内置式永磁体形状一般为“一”字形、“V”字形、“V+一”形，参见图1。

在现有使用的电机转子结构中，存在电机功率密度低、产生转矩小、转矩波动大、噪声大等问题。而应用在电动车上的永磁同步电机对噪音和转矩大小及转矩波动要求是很高的，若转矩达不到要求或转矩波动大导致噪音大都会造成用户不满意。

为解决上述问题，目前常用的方法是转子分段斜极、斜槽，但该运用会导致后续制造、装配复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种不等极弧系数电机转子结构，其能产生高转矩以及低转矩波动，能够满足应用在电动车上的永磁同步电机对转矩波动大小的要求。

本发明的目的是采用下述方案实现的：一种不等极弧系数电机转子结构，包括转子铁芯以及设置在转子铁芯内的多对转子磁极，所述转子铁芯设有用于与转轴连接的轴孔，所述转子铁芯的轴向端面上设有多个永磁体安装槽，多个永磁体安装槽环圆周分布，并相互间隔开设定距离，各永磁体安装槽中均安装有转子磁极永磁体，一对极内的两个转子磁极的极弧系数不等。极弧系数是极弧宽度bi与极距τ的比值。一对磁极内的两个磁极极性相反。永磁体安装槽数与设计的极数相对应，如4极、6极、8极，其对应的极对数为2、3、4。

本发明在于在定、转子磁密尚未达到饱和时工字形永磁体可适当增加磁密并使磁密均匀化减小转矩波动。采用不等极弧系数时，齿槽转矩为永磁体剩磁密度的傅里叶分解为傅里叶分解中的式中，La为铁心长度，R₁、R₂分别为转子外径和定子内径，为永磁体剩磁密度nz/p次傅里叶分解,α_p为极弧系数，z为定子槽数，p为极对数，n为使nz/p为整数的整数。根据公式知永磁体剩磁密度的nz/p次傅里叶分解对齿槽转矩影响较大，因此可通过不等极弧系数减小永磁体剩磁密度的nz/p次傅里叶分解来减小转矩波动。

所述转子磁极永磁体包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体与第二永磁体之间通过连接部连接，使转子磁极永磁体的横截面呈工字形的对称结构；所述转子磁极永磁体的第一永磁体远离转子铁芯的圆心，第二永磁体靠近转子铁芯的圆心。

所述转子磁极永磁体的第一永磁体和第二永磁体均为矩形块，所述转子磁极永磁体的第一永磁体与第二永磁体的长度L相同，所述转子磁极永磁体的第一永磁体与第二永磁体的宽度不同，所述第一永磁体与第二永磁体相互平行；所述转子磁极永磁体的连接部采用第三永磁体。第三永磁体的长度与第一永磁体、第二永磁体的长度相同，厚度为δ，δ值在尽量小的情况下满足强度要求即可。

所述转子磁极永磁体的第一永磁体与第二永磁体的厚度不同；所述转子磁极永磁体的第一永磁体的厚度δ1小于第二永磁体的厚度δ2。根据离心力公式F＝mrw²知离心力与质量成正比，因此厚度越小则其质量越小，相对应的离心力越小，因此厚度δ1小于δ2。

所述转子磁极永磁体的第一永磁体的宽度H1小于第二永磁体的宽度H2。不等宽度永磁体在定、转子磁密尚未达到饱和时可适当增加磁密并使磁密更均匀化，根据离心力计算公式，设计时尽量使远离圆心端永磁体质量小。