一种新型轮辐式永磁同步电机转子结构

摘要

本发明公开了一种新型轮辐式永磁同步电机转子结构，包括转子铁芯和嵌设在转子铁芯中的永磁体，所述永磁体包括内外两层，其中外层为呈轮辐状均匀分布的第一永磁体，内层为呈圆环状均匀分布并靠近第一永磁体端部的第二永磁体，其中，呈轮辐状分布的第一永磁体的充磁方向与转子铁芯的圆周切向平行，呈圆环状分布的第二永磁体可径向充磁，也可平行充磁。本发明的有益效果在于：解决了现有轮辐永磁电机永磁体端部漏磁的问题。

说明书

技术领域

本发明属于永磁同步电机转子领域，具体涉及一种新型轮辐式永磁同步电机转子结构。

背景技术

永磁同步电机利用永磁体提供励磁，降低了对电流励磁的需求，可以提高系统的整体效率和降低系统的体积。由于伺服系统和新能源汽车等应用场合要求驱动系统具有更小的体积和更高的效率，高性能的永磁同步电机成为驱动电机的发展方向。

轮辐永磁转子可以提高永磁电机的转矩密度，但是现有的轮辐永磁转子的磁体端部漏磁较大，降低了电机的转矩密度。目前缓解端部漏磁问题的方案主要有三种，一是在满足机械强度要求的前提下，保留端部磁桥，提高漏磁磁路磁阻；二是通过移除端部磁桥，提高漏磁磁路的磁阻；三是用额外的永磁体替代端部磁桥。方案二和方案三都需要使用特殊的机械部件固定转子铁芯和磁体，以确保转子不解体。第一种方案虽然减少了漏磁，但漏磁仍然存在，并降低了转矩密度；方案二和方案三虽然能达到降低端部漏磁的目的，但是由于取消了的端部磁桥，降低了转子的机械整体性和机械强度，而特殊的机械部件增加了转子加工制造的难度，提高了成本。

发明内容

为解决现有轮辐永磁电机永磁体端部漏磁的问题，本发明公开了一种新型轮辐式永磁同步电机转子结构。

具体方案如下：

一种新型轮辐式永磁同步电机转子结构，其特征在于，包括转子铁芯和嵌设在转子铁芯中的永磁体，所述永磁体包括内外两层，其中外层为呈轮辐状均匀分布的第一永磁体，内层为呈圆环状均匀分布并靠近第一永磁体端部的第二永磁体，其中，呈轮辐状分布的第一永磁体的充磁方向与转子铁芯的圆周切向平行，呈圆环状分布的第二永磁体可径向充磁，也可平行充磁。

作为本发明的进一步改进，呈圆环状分布的第二永磁体靠近呈轮辐状分布的第一永磁体远离电机气隙的端部，并通过第一磁桥与呈轮辐状分部的第一永磁体隔开。

作为本发明的进一步改进，呈圆环状分布的第二永磁体的各个磁体之间由第二磁桥分开，呈轮辐状分布的第一永磁体与呈圆环状分布的第二永磁体之间为第一磁桥，所述第一磁桥与转子轭部通过第二磁桥连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一磁桥和第二磁桥形成T型磁桥，其中，第一磁桥的最小宽度为G，第二磁桥的最小宽度为H，呈轮辐状分布的第一永磁体靠近第一磁桥一侧的宽度为W，则G，H，W三者符合以下限制条件，即0

作为本发明的进一步改进，所述转子铁芯采用多极设计。

作为本发明的进一步改进，所述转子铁芯由磁材料叠片构成。

作为本发明的进一步改进，所述转子铁芯截面是连续的。

有益效果：

本发明不但保留了端部磁桥，而且转子铁芯是连续的，不依赖特殊机械部件，结构简单，制造成本低。环状分布永磁体提供的磁链可提高磁桥的饱和程度，以及提高漏磁磁路的磁阻，从而降低漏磁。此外，环状分布永磁体可提供额外的转子磁链，进一步提高电机转矩密度。

附图说明

图1为本发明的截面示意图。(箭头展示了可能的充磁方向)

图2为本发明的结构分解图。

图3为本发明中转子铁芯的平面示意图。

图4为本发明中呈轮辐状分布的第一永磁体的平面示意图。

图5为本发明中呈圆环状分布的第二永磁体的平面示意图。

图6为本发明中T型磁桥的局部放大图。

附图标记列表：

1-转子铁芯，2-第一永磁体，3-第二永磁体，4-第一磁桥，5-第二磁桥，6-转子轭部。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1至图6所示，本发明包括转子铁芯1、呈轮辐状分布的第一永磁体2和呈圆环状分布的第二永磁体3。转子铁芯1的截面是连续，其外表面和内表面均为圆柱形表面，内部具有多个空心槽，用于安装永磁体。如图1所示，呈轮辐状分布的第一永磁体2沿转子圆周均匀分布，每块磁体的一端靠近转子铁芯外径，另一端靠近转轴，充磁方向平行圆周切向，且南北极沿圆周交替变换。呈圆环状分布的第二永磁体3靠近转子转轴，沿圆周方向均匀分布，充磁方向沿半径方向，且南北极沿圆周交替变换。

如图1所示，呈圆环状分布的第二永磁体3通过第一磁桥4与呈轮辐状分布的第一永磁体2分开。呈圆环状分布的第二永磁体3的各个磁体之间通过第二磁桥5分开。第一磁桥4和第二磁桥5形成T状结构，即T型结构的上方是呈轮辐状分布的第一永磁体2，下方的两边都是呈圆环状分布的第二永磁体3。第一磁桥4和第二磁桥5都是转子铁芯1的一部分。

如图3所示，第二磁桥5隔开了呈圆环状分布的第二永磁体3，第二磁桥5用于连接第一磁桥4与转子轭部6。

如图3所示，第一磁桥4和第二磁桥5形成的T状结构实现了转子铁芯结构的一体化，提高了转子的机械强度，降低了转子铁芯的加工难度。

如图1所示，呈轮辐状分布的第一永磁体2的充磁方向是南北极交替的，其产生的磁链在转子铁芯处互相加强，具有聚磁效应。呈圆环状分布的第二永磁体3的充磁方向使其产生的磁链与相邻的呈轮辐状分布的第一永磁体2产生的磁链方向一致，进一步加强了转子磁链。

如图1所示，第一磁桥4是呈轮辐状分布的第一永磁体2的漏磁磁路，也是呈圆环状分布的第二永磁体3的漏磁磁路，而且呈轮辐状分布的第一永磁体2和呈圆环状分布的第二永磁体3漏磁磁场方向相同，导致第一磁桥4严重饱和，提高了漏磁磁路的磁阻，降低了漏磁。

如图6所示，第一磁桥4和第二磁桥5形成T型磁桥，其中，第一磁桥4的最小宽度为G，第二磁桥5的最小宽度为H，轮辐状永磁体靠近第一磁桥4一侧的宽度为W，则G，H，W三者符合以下限制条件，即0

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。