專利名稱：電機轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電機轉(zhuǎn)子，尤其涉及一種埋置有永久磁鐵的電機轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
像電動汽車上使用的驅(qū)動電機，要求電機在低速時能提供較大的轉(zhuǎn)矩，在高速時不但要滿足高速運轉(zhuǎn)要求，同時還能繼續(xù)提供較大的轉(zhuǎn)矩，這給電機的設(shè)計制造帶來了諸多問題。在1973年，美國學(xué)者M(jìn)allianson在對永久磁鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼裝實驗時發(fā)現(xiàn)了一種奇特的永磁鐵結(jié)構(gòu)，并把它稱為"Magnetic Curiosity"。他當(dāng)時并沒有察覺到這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用價值。1979年，美國學(xué)者Klaus Halbach再利用各種永磁鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場做電子加速實驗時，發(fā)現(xiàn)了這種特殊的永磁鐵結(jié)構(gòu)，并逐步完善這種結(jié)構(gòu)，最終形成了所謂的“Halbach”磁鐵。Halbach磁環(huán)是將磁鐵徑向式與平行式排列結(jié)合在一起，如果忽略端部效應(yīng)，并把周圍的導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁率看作無窮大，那么上述永磁體結(jié)構(gòu)最終形成單邊磁場(one-sided field)，這就是Halbach—個顯著的特點。這一特點表示Halbach磁鐵在線性電機中有很好的應(yīng)用價值。相對于傳統(tǒng)電機，Halbach電機有下列幾種優(yōu)越性功率密度大、定轉(zhuǎn)子不再需要斜槽、轉(zhuǎn)子可采用非鐵心材料、永久磁鐵利用率高、可使用集中式繞組寸。中國專利第2006800M089. 9號公開了一種用于設(shè)有永久磁鐵的電動機的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有主軸線并包括層疊的鐵芯，該鐵芯由第一和第二端壁以及側(cè)向表面限定，并有用于聯(lián)接到電動機軸的孔和多個用于裝入各磁鐵的縱向槽；這種轉(zhuǎn)子還包括能夠使磁鐵穩(wěn)固在縱向槽內(nèi)的定位裝置。該技術(shù)方案很好地解決了永久磁鐵的固定問題，但是仍有以下不足低速時的轉(zhuǎn)矩脈動高，轉(zhuǎn)矩控制精度低。有鑒于此，有必要提供一種新型的電機轉(zhuǎn)子。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種電機轉(zhuǎn)子，該電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩脈動小，轉(zhuǎn)矩控制精度高。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種電機轉(zhuǎn)子，包括永久磁鐵，所述電機轉(zhuǎn)子具有主軸線并包括鐵芯，該鐵芯由端壁以及側(cè)向表面限定，并有用于聯(lián)接到電動機軸的孔和多個用于裝入所述各永久磁鐵的縱向槽，其中，所述側(cè)向表面沿主軸線方向開設(shè)有齒槽。優(yōu)選的，在上述電機轉(zhuǎn)子中，所述側(cè)向表面由多個連接起來的圓弧形成，所述圓弧各自的弧頂?shù)剿鲋鬏S線的距離相等，并且每個圓弧定位在對應(yīng)的縱向槽處，所述齒槽包括第一齒槽，所述第一齒槽間隔分布于所述圓弧的表面上。優(yōu)選的，在上述電機轉(zhuǎn)子中，所述第一齒槽設(shè)置為矩形。優(yōu)選的，在上述電機轉(zhuǎn)子中，所述齒槽還包括第二齒槽，所述第二齒槽設(shè)置于相鄰的圓弧之間。優(yōu)選的，在上述電機轉(zhuǎn)子中，所述第二齒槽的底面為圓弧形，定義該圓弧形底面與所述主軸線最近的點為第一點。優(yōu)選的，在上述電機轉(zhuǎn)子中，所述第二齒槽兩側(cè)相鄰的永久磁鐵分別定義為第一磁鐵和第二磁鐵，并且定義所述第一磁鐵上與第一點最近的頂點為第二點，所述第二磁鐵上與第一點最近的頂點為第三點，所述第一點位于所述第二點與第三點連線的內(nèi)側(cè)。優(yōu)選的，在上述電機轉(zhuǎn)子中，所述永久磁鐵采用Halbach結(jié)構(gòu)排列。優(yōu)選的，在上述電機轉(zhuǎn)子中，所述縱向槽包括一個用于容納對應(yīng)永久磁鐵的中部區(qū)域和一對相對于所述中部區(qū)域形成一定角度的端部區(qū)域，所述一對端部區(qū)域分別連接于所述縱向槽的兩端。優(yōu)選的，在上述電機轉(zhuǎn)子中，所述縱向槽還包括將所述永久磁鐵穩(wěn)固在所述中部區(qū)域的定位裝置，所述定位裝置包括一對定位凸脊，所述一對定位凸脊分別位于所述中部區(qū)域的兩側(cè)。優(yōu)選的，在上述電機轉(zhuǎn)子中，所述定位凸脊具有圓弧形的外廓與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供一種梅花內(nèi)置式Halbach永磁體排列的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，電機轉(zhuǎn)子外表面開有齒槽，這種結(jié)構(gòu)降低了電機齒槽力，減小了轉(zhuǎn)矩脈動，提高轉(zhuǎn)矩控制精度，同時電機有較好的弱磁特性，能實現(xiàn)電機的高速運轉(zhuǎn)。

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1所示為本實用新型具體實施例中電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A的局部放大圖。
具體實施方式
本實用新型目的在于提供一種電機轉(zhuǎn)子，該電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩脈動小，轉(zhuǎn)矩控制精度尚。下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。參圖1所示，在本實用新型具體實施例中，電機轉(zhuǎn)子1適用于電動機，該電動機還包括一個定子(圖未示)，定子包容在電機轉(zhuǎn)子1的外側(cè)。電機轉(zhuǎn)子1有一個轉(zhuǎn)動主軸線D，其正常地重合于電動機的軸線，并且電機轉(zhuǎn)子1包括鐵芯10，其形狀由端壁101以及側(cè)向表面102限定。鐵芯10具有一個縱向孔103，其軸線基本上重合于主軸線D，用于聯(lián)接電動機的
軸ο[0026]縱向孔103的尺寸根據(jù)磁路和載荷的大小確定。圖1實施例中表示出一個六級電機轉(zhuǎn)子1，其鐵芯10上設(shè)有六個縱向槽104，每個縱向槽104里裝有一個永久磁鐵105。優(yōu)選的是，每個永久磁鐵105有一個預(yù)先確定的重量，以便容易進(jìn)行電機轉(zhuǎn)子1的平衡。每個永久磁鐵105均采用Halbach結(jié)構(gòu)排列，具體地指，永久磁鐵105的排列采用兩個平行軸線充磁，一個垂直軸線充磁。Halbach排列的永久磁鐵105插入在對應(yīng)的鐵芯10上開的縱向槽104內(nèi)，這種排列方式面向氣隙側(cè)磁場正弦分布，面向軸心側(cè)幾乎沒有磁場，轉(zhuǎn)子損耗小。在其他實施方式中，各永久磁鐵105可以比各自對應(yīng)的縱向槽104長或短一點，以便于使磁場最佳化或最大化。每個縱向槽104有一個用于容納對應(yīng)的永久磁鐵105的中部區(qū)域1041和一對相對于中部區(qū)域1041形成一個適當(dāng)角度的端部區(qū)域1042。端部區(qū)域1042分別對應(yīng)形成且連通于縱向槽104的兩端。如所周知，這些端部區(qū)域1042是空的，具體地說，其用于防止由各個縱向槽104里的永久磁鐵105產(chǎn)生的漏磁通閉合。在兩個端部區(qū)域1042，每個縱向槽104有兩個用于導(dǎo)引在對應(yīng)的縱向槽104里的每個永久磁鐵105的定位突脊1043。永久磁鐵105靠在定位突脊1043上，定位突脊1043可防止永久磁鐵105本身在縱向槽104內(nèi)移動。各個定位突脊1043分別做成在縱向槽104的徑向內(nèi)壁或徑向外壁或同時做在徑向內(nèi)壁和徑向外壁上。應(yīng)該注意到，在其他實施例中，各定位突脊1043可以具有圓弧形的外廓。定位突脊1043的高度低于永久磁鐵105的，所以可以防止磁鐵短路。鐵芯10的側(cè)向表面102由多段互相連接的圓弧1021構(gòu)成，更具體地說，就這個六級電機轉(zhuǎn)子1而言，側(cè)向表面102是由六段具有相同半徑的圓弧1021構(gòu)成。各個圓弧1021的弧頂?shù)街鬏S線D的距離是相等的，并且每個圓弧1021是定位成沿著一個軸線設(shè)置，而這個軸線基本上垂直于主軸線D并且穿過對應(yīng)的縱向槽104的中心線。根本上，每個圓弧1021是定位成在對應(yīng)的縱向槽104處。側(cè)向表面102沿主軸線D方向開設(shè)有齒槽1022，齒槽1022包括第一齒槽1023和第二齒槽10M。第一齒槽1023分布于圓弧1021的表面上，每個圓弧1021的表面上間隔分布有多個第一齒槽1023，第一齒槽1023設(shè)置為矩形。電機轉(zhuǎn)子1的側(cè)向表面開有不同數(shù)目的矩形第一齒槽1023，其主要用于降低轉(zhuǎn)矩脈動，提高轉(zhuǎn)矩控制精度。第一齒槽1023的尺寸以及相鄰第一齒槽1023之間間隔的尺寸，需要根據(jù)每個圓弧1021上開的齒槽數(shù)目和不同的槽極配合進(jìn)行合理計算。第二齒槽IOM設(shè)置于相鄰的圓弧1021之間，其底部設(shè)置為圓弧形。[0048]參圖2所示，定義第二齒槽IOM圓弧形底面與主軸線D最近的點為第一點1025，位于所述第二齒槽IOM兩側(cè)相鄰的永久磁鐵分別定義為第一磁鐵和第二磁鐵，并且定義第一磁鐵上與第一點1025最近的頂點為第二點1026，第二磁鐵上與第一點最近的頂點為第三點1027，第一點1025位于第二點10 與第三點1027連線的內(nèi)側(cè)。S卩，第一點1025相對于第二點10 與第三點1027連線上的任意一個點更接近軸心。第二齒槽IOM可以避免極間漏磁。上述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)適合不同的槽極配合，例如8極12槽，8極M，8極48槽，8極9槽，6極36槽等。綜上所述，本實用新型提供一種梅花內(nèi)置式Halbach永磁體排列的電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其有如下優(yōu)點(I)Halbach排列的永久磁鐵105插入在鐵芯10上開設(shè)的縱向槽104內(nèi)，這種排列方式面向氣隙側(cè)磁場正弦分布，面向軸心側(cè)幾乎沒有磁場，電機轉(zhuǎn)子損耗小。(2)第二齒槽IOM設(shè)置于相鄰的圓弧1021之間，且第一點1025位于第二點10 與第三點1027連線的內(nèi)側(cè)，第二齒槽IOM可以避免極間漏磁。(3)端部區(qū)域1042是空的，其用于防止由各個縱向槽104里的永久磁鐵105產(chǎn)生的漏磁通閉合(4)側(cè)向表面102沿主軸線D方向開設(shè)有多個第一齒槽1023，主要降低轉(zhuǎn)矩脈動，提高轉(zhuǎn)矩控制精度。本實用新型保證了電機在低速時使用矢量控制的方法能提供較大的轉(zhuǎn)矩，同時在采用弱磁控制時充分利用了磁阻轉(zhuǎn)矩，提高轉(zhuǎn)速的同時，轉(zhuǎn)矩下降梯度較小，此種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)適合于各種槽極配合。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
權(quán)利要求1.一種電機轉(zhuǎn)子，包括永久磁鐵，所述電機轉(zhuǎn)子具有主軸線并包括鐵芯，該鐵芯由端壁以及側(cè)向表面限定，并有用于聯(lián)接到電動機軸的孔和多個用于裝入所述各永久磁鐵的縱向槽，其特征在于所述側(cè)向表面沿主軸線方向開設(shè)有齒槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述側(cè)向表面由多個連接起來的圓弧形成，所述圓弧各自的弧頂?shù)剿鲋鬏S線的距離相等，并且每個圓弧定位在對應(yīng)的縱向槽處，所述齒槽包括第一齒槽，所述第一齒槽間隔分布于所述圓弧的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述第一齒槽設(shè)置為矩形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述齒槽還包括第二齒槽，所述第二齒槽設(shè)置于相鄰的圓弧之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述第二齒槽的底面為圓弧形，定義該圓弧形底面與所述主軸線最近的點為第一點。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述第二齒槽兩側(cè)相鄰的永久磁鐵分別定義為第一磁鐵和第二磁鐵，并且定義所述第一磁鐵上與第一點最近的頂點為第二點，所述第二磁鐵上與第一點最近的頂點為第三點，所述第一點位于所述第二點與第三點連線的內(nèi)側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述永久磁鐵采用Halbach結(jié)構(gòu)排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述縱向槽包括一個用于容納對應(yīng)永久磁鐵的中部區(qū)域和一對相對于所述中部區(qū)域形成一定角度的端部區(qū)域，所述一對端部區(qū)域分別連接于所述縱向槽的兩端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述縱向槽還包括將所述永久磁鐵穩(wěn)固在所述中部區(qū)域的定位裝置，所述定位裝置包括一對定位凸脊，所述一對定位凸脊分別位于所述中部區(qū)域的兩側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述定位凸脊具有圓弧形的外廓。
專利摘要本實用新型公開了一種電機轉(zhuǎn)子，包括永久磁鐵，所述電機轉(zhuǎn)子具有主軸線并包括鐵芯，該鐵芯由端壁以及側(cè)向表面限定，并有用于聯(lián)接到電動機軸的孔和多個用于裝入所述各永久磁鐵的縱向槽，所述側(cè)向表面沿主軸線方向開設(shè)有齒槽。本實用新型中，電機轉(zhuǎn)子外表面開有齒槽，這種結(jié)構(gòu)降低了電機齒槽力，減小了轉(zhuǎn)矩脈動，提高轉(zhuǎn)矩控制精度，同時電機有較好的弱磁特性，能實現(xiàn)電機的高速運轉(zhuǎn)。
文檔編號H02K1/27GK202334047SQ20112046754
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者劉吉柱, 潘明強, 王蓬勃, 范立成, 陳濤, 黃海波 申請人:蘇州大學(xué)