本發(fā)明涉及電機(jī)設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種切向式的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，以及含有上述永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的永磁同步電機(jī)。

背景技術(shù)：

含有永磁體切向磁化結(jié)構(gòu)的電機(jī)由于具有“聚磁”效果，較永磁體徑向磁化電機(jī)，能夠產(chǎn)生更高的氣隙磁密，使得含有永磁體切向磁化結(jié)構(gòu)的電機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)矩/電流比和轉(zhuǎn)矩/體積比，進(jìn)而含有永磁體切向磁化結(jié)構(gòu)的電機(jī)越來越多地被應(yīng)用于伺服系統(tǒng)、電力牽引、辦公自動(dòng)化、家用電器等場(chǎng)合。

目前，切向永磁電機(jī)由于是單個(gè)永磁體的兩個(gè)面同時(shí)提供氣隙磁通，磁路為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子永磁體的工作點(diǎn)較徑向永磁電機(jī)的工作點(diǎn)低，容易引起切向永磁電機(jī)的效率下降，并且在惡劣環(huán)境下切向永磁電機(jī)存在退磁的風(fēng)險(xiǎn)，使得切向永磁電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有的切向永磁電機(jī)中主極永磁體的工作點(diǎn)較低，易存在退磁風(fēng)險(xiǎn)的問題，提供一種能夠提高主極永磁體的工作點(diǎn)、提升抗退磁能力的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，以及含有上述永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的永磁同步電機(jī)。

上述目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括：

轉(zhuǎn)子鐵芯；

切向磁化的主極永磁體，所述主極永磁體沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯的徑向方向設(shè)置，所述主極永磁體的數(shù)量與永磁同步電機(jī)的極數(shù)相等，多個(gè)所述主極永磁體沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯的周向方向均勻分布，且任意相鄰的兩個(gè)所述主極永磁體最接近的表面磁極相同；以及

切向磁化的輔助永磁體，所述輔助永磁體沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯的徑向方向設(shè)置， 且所述輔助永磁體位于任意相鄰的兩個(gè)所述主極永磁體之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輔助永磁體位于任意相鄰的兩個(gè)所述主極永磁體之間的對(duì)稱中心線上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輔助永磁體偏離任意相鄰的兩個(gè)所述主極永磁體之間的對(duì)稱中心線，且所述輔助永磁體向相鄰的磁極相異的所述主極永磁體所在的方向偏移。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輔助永磁體的矯頑力小于所述主極永磁體的矯頑力。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輔助永磁體沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯周向方向上的寬度小于所述主極永磁體沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯周向方向上的寬度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輔助永磁體沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯徑向方向上的長(zhǎng)度小于所述主極永磁體沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯徑向方向上的長(zhǎng)度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述主極永磁體的數(shù)量大于等于四個(gè)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，任意相鄰的所述主極永磁體與所述輔助永磁體平行放置，且所述主極永磁體與所述輔助永磁體的磁極相異的表面相貼合。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，任意相鄰的所述主極永磁體與所述輔助永磁體為一體。

還涉及一種永磁同步電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子位于所述轉(zhuǎn)子的外側(cè)，所述轉(zhuǎn)子為上述任一技術(shù)特征所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子及永磁同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，在任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體之間安裝輔助永磁體，可以將主極永磁體的一部分磁力線與輔助永磁體串聯(lián)后再進(jìn)入氣隙，這樣能夠顯著提高主極永磁體的工作點(diǎn)，提高永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，由于主極永磁體的工作點(diǎn)的提高，使得主極永磁體的抗退磁能力得到了提高，減小退磁的風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示的永磁同步電機(jī)中永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖2所示的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖2所示的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的主極永磁體與輔助永磁體放置在一起的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：

100-永磁同步電機(jī)；

110-永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子；111-轉(zhuǎn)子鐵芯；112-主極永磁體；113-輔助永磁體；

120-定子；121-定子鐵芯；122-定子繞組。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子及永磁同步電機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1，本發(fā)明一實(shí)施例的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110，包括轉(zhuǎn)子鐵芯111、切向磁化的主極永磁體112和切向磁化的輔助永磁體113。轉(zhuǎn)子鐵芯111上設(shè)置有偶數(shù)個(gè)放置槽，偶數(shù)個(gè)放置槽沿轉(zhuǎn)子鐵芯111的周向方向均勻分布，且每個(gè)放置槽沿轉(zhuǎn)子鐵芯111的徑向方向設(shè)置。放置槽的數(shù)量等于永磁同步電機(jī)的極數(shù)，同時(shí)，主極永磁體112的數(shù)量與放置槽的數(shù)量相等，即永磁同步電機(jī)100的極數(shù)為偶數(shù)級(jí)，主極永磁體112的數(shù)量也為偶數(shù)個(gè)，偶數(shù)個(gè)主極永磁體112沿轉(zhuǎn)子鐵芯111的周向方向均勻分布。主極永磁體112分別安裝在放置槽中，且任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112最接近的表面磁極相同。每個(gè)放置槽中安裝一個(gè)主極永磁體112，使得主極永磁體112的兩個(gè)表面同時(shí)能夠提供氣隙磁通，增加永磁同步電機(jī)100的氣隙磁通量，提高氣隙磁通的利用率。

同時(shí)，任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112最接近的表面磁極相同，也就是其中一個(gè)主極永磁體112的N極與另一相鄰的主極永磁體112的N極相對(duì)，該主極永磁體112的S極與再一相鄰的主極永磁體112的S極相對(duì)，保證永磁同步電機(jī)100的極數(shù)等于主極永磁體112的數(shù)量。通過偶數(shù)個(gè)主極永磁體112安裝 在均勻分布的放置槽中，能夠保證主極永磁體112在排斥力作用下保持受力平衡，使得永磁同步電機(jī)100的極數(shù)等于主極永磁體112的數(shù)量。

輔助永磁體113位于任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112之間，且輔助永磁體113沿轉(zhuǎn)子鐵芯111的徑向方向設(shè)置。在本實(shí)施例中，輔助永磁體113的數(shù)量等于主極永磁體112的數(shù)量，同時(shí)，任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112之間存在一個(gè)輔助永磁體113。主極永磁體112與輔助永磁體113都為切向充磁，使得永磁同步電機(jī)100能夠產(chǎn)生更高的氣隙磁通，進(jìn)而保證永磁同步電機(jī)100具有較大的轉(zhuǎn)矩/電流比和轉(zhuǎn)矩/體積比。主極永磁體112與輔助永磁體113沿轉(zhuǎn)子鐵芯111的徑向放置，通過將切向磁化的輔助永磁體113布置在任意相鄰的主極永磁體112之間，主極永磁體112的一部分磁力線與輔助永磁體113串連后再進(jìn)入氣隙，可以顯著提高主極永磁體112的工作點(diǎn)，使得永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110在定子120側(cè)產(chǎn)生更多的磁鏈，提高氣隙磁通的利用率，提升永磁同步電機(jī)100的輸出轉(zhuǎn)矩，提高永磁同步電機(jī)100的效率。

現(xiàn)有的切向永磁電機(jī)由于是單個(gè)永磁體的兩個(gè)面同時(shí)提供氣隙磁通，磁路為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子永磁體的工作點(diǎn)較徑向永磁電機(jī)的工作點(diǎn)低，容易引起切向永磁電機(jī)的效率下降，并且存在退磁的風(fēng)險(xiǎn)，使得切向永磁電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110在任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112之間安裝輔助永磁體113，使得主極永磁體112的一部分磁力線與輔助永磁體113串聯(lián)后再進(jìn)入氣隙，這樣能夠顯著提高主極永磁體112的工作點(diǎn)，提高永磁同步電機(jī)100的轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，由于主極永磁體112的工作點(diǎn)的提高，使得主極永磁體112的抗退磁能力得到了提高，減小了永磁同步電機(jī)100在惡劣工況下運(yùn)行的退磁風(fēng)險(xiǎn)。

參見圖2至圖5，作為一種可實(shí)施方式，主極永磁體112的數(shù)量大于等于四個(gè)。將主極永磁體112的個(gè)數(shù)設(shè)置成四個(gè)以上，可以更好的使得永磁同步電機(jī)100具有聚磁效果，實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)矩輸出。在本實(shí)施例中，主極永磁體112的數(shù)量為六個(gè)，且六個(gè)主極永磁體112按照N極與N極相對(duì)，S極與S極相對(duì)設(shè)置。輔助永磁體113位于任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112之間，輔助永磁體113的N極和S極分別對(duì)應(yīng)任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112的N極或者S極。

作為一種可實(shí)施方式，輔助永磁體113位于任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112 之間的對(duì)稱中心線上。輔助永磁體113與主極永磁體112不同，如果增加主極永磁體112會(huì)使得永磁同步電機(jī)100的極數(shù)增加，輔助永磁體113雖然也是切向磁化的永磁體，但增加輔助永磁體113不影響永磁同步電機(jī)100極數(shù)，只對(duì)永磁同步電機(jī)100的效率和退磁有幫助。輔助永磁體113位于任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112之間的對(duì)稱中心線上時(shí)，永磁同步電機(jī)100的效率的提高和抗退磁效果比較明顯。

進(jìn)一步地，輔助永磁體113偏離任意相鄰的兩個(gè)所述主極永磁體112之間的對(duì)稱中心線，且輔助永磁體113朝相鄰的磁極相異的主極永磁體112所在的方向偏移。研究發(fā)現(xiàn)永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110的磁力線總是集中在輔助永磁體113與主極永磁體112的磁極相同的表面相對(duì)設(shè)置的區(qū)域，即圖3所示的主極永磁體112前側(cè)的區(qū)域?yàn)榇帕€較多區(qū)域P，而在輔助永磁體113與主極永磁體112的磁極相異的表面相對(duì)設(shè)置區(qū)域磁力線較少，即主極永磁體112后側(cè)的區(qū)域?yàn)榇帕€較少區(qū)域Q。通過將輔助永磁體113從任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112的對(duì)稱中心線上發(fā)生偏移，且朝向輔助永磁體113的磁極相異的表面相對(duì)設(shè)置的切向永磁體側(cè)偏移，可以增加磁力線較多區(qū)域P的面積，使得永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110能夠產(chǎn)生更多的氣隙磁通，提高永磁同步電機(jī)100在單位電流下的輸出轉(zhuǎn)矩，并且將磁力線較多區(qū)域設(shè)置在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110旋轉(zhuǎn)方向的前側(cè)，這樣可以產(chǎn)生更佳的效果。

作為一種可實(shí)施方式，輔助永磁體113的矯頑力小于主極永磁體112的矯頑力。研究發(fā)現(xiàn)，輔助永磁體113的工作點(diǎn)總是高于主極永磁體112的工作點(diǎn)，這使得輔助永磁體113與主極永磁體112的抗退磁能力不一致，降低了永磁同步電機(jī)100的抗退磁能力。通過輔助永磁體113的矯頑力小于主極永磁體112的矯頑力，可以使得輔助永磁體113的工作點(diǎn)與主極永磁體112的工作點(diǎn)相接近，以提升永磁同步電機(jī)100整體的抗退磁能力。當(dāng)然，還可以通過輔助永磁體113沿轉(zhuǎn)子鐵芯111周向方向上的寬度M小于主極永磁體112沿轉(zhuǎn)子鐵芯111周向方向上的寬度L使得輔助永磁體113的工作點(diǎn)與主極永磁體112的工作點(diǎn)相接近，以提升永磁同步電機(jī)100整體的抗退磁能力。

作為一種可實(shí)施方式，輔助永磁體113沿轉(zhuǎn)子鐵芯111徑向方向上的長(zhǎng)度B 小于主極永磁體112沿轉(zhuǎn)子鐵芯111徑向方向上的長(zhǎng)度G。在永磁同步電機(jī)100的運(yùn)行過程中，主極永磁體112有一部分磁鏈與輔助永磁體113串聯(lián)后進(jìn)入氣隙，另一部分磁鏈從位于主極永磁體112的旋轉(zhuǎn)方向前側(cè)的相鄰輔助永磁體113的末端進(jìn)入氣隙，通過將輔助永磁體113沿轉(zhuǎn)子鐵芯111徑向方向上的長(zhǎng)度B小于主極永磁體112沿轉(zhuǎn)子鐵芯111徑向方向上的長(zhǎng)度G，可以使這部分另一部分磁鏈的磁通不會(huì)因?yàn)榇怕凤柡投陆怠?/p>

作為一種可實(shí)施方式，任意相鄰的主極永磁體112與輔助永磁體113平行放置，且主極永磁體112與輔助永磁體113的磁極相異的表面相貼合，主極永磁體112與輔助永磁體113具有相同的磁極，以擴(kuò)大磁力線較多區(qū)域的面積，提升永磁同步電機(jī)100的效率。永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110的旋轉(zhuǎn)方向從放置在一起的主極永磁體112的一側(cè)朝輔助永磁體113的一側(cè)旋轉(zhuǎn)，即永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閺闹鳂O永磁體112的后側(cè)向該主極永磁體112的前側(cè)旋轉(zhuǎn)。以a位置處的主極永磁體120為例，圖3所示的箭頭方向?yàn)檗D(zhuǎn)子鐵芯111的旋轉(zhuǎn)方向，主極永磁體112的前側(cè)和后側(cè)的磁極分別為N極和S極，主極永磁體112的前側(cè)的輔助永磁體113的磁極分別為S極和N極。此時(shí)，主極永磁體112的N極與輔助永磁體113的S極相貼合，進(jìn)而a位置處的永磁體組的前側(cè)和后側(cè)的磁極分別為N極和S極。當(dāng)然，為了進(jìn)一步擴(kuò)大磁力線較多區(qū)域的面積，提升永磁同步電機(jī)100的效率，也可以將任意相鄰的輔助永磁體113與主極永磁體112放置在一起，為了簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，也可以輔助永磁體113與主極永磁體112合并成一體。

參見圖1，本發(fā)明一實(shí)施例的永磁同步電機(jī)100包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子為上述任一實(shí)施例中的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110。至少包括具有主極永磁體112和輔助永磁體113的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110和在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110外側(cè)的定子120。定子120包括定子鐵芯121和定子繞組122，定子繞組122安裝在定子鐵芯121上。在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110的任意相鄰的兩個(gè)主極永磁體112之間安裝輔助永磁體113，可以顯著提高主極永磁體112的工作點(diǎn)，使得永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子110在定子120側(cè)產(chǎn)生更多的磁鏈，提高氣隙磁通的利用率，提升永磁同步電機(jī)100的輸出轉(zhuǎn)矩，提高永磁同步電機(jī)100的效率。同時(shí)，由于主極永磁體112的工作點(diǎn)的提高，使 得主極永磁體112的抗退磁能力得到了提高，減小了永磁同步電機(jī)100在惡劣工況下運(yùn)行的退磁風(fēng)險(xiǎn)。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。