本發(fā)明涉及一種低轉(zhuǎn)矩波動內(nèi)置式永磁電機轉(zhuǎn)子及優(yōu)化電機磁密的方法，屬于永磁電機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

變頻調(diào)速永磁電機由永磁體產(chǎn)生的氣隙磁密波形近似方波，使得氣隙磁場中含有大量的諧波，當轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理時，氣隙磁場中的諧波含量會更大，增加了定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯中的諧波損耗，使永磁電機的效率降低，導(dǎo)致氣隙磁密的波形質(zhì)量變差。此外，諧波電流和諧波磁場也會產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)矩波動，從而引起電機的振動和噪聲。雖然通過某些其它方法可以有效改善氣隙磁密波形，如采用不均勻氣隙等，但這些方法會增加工藝難度和加工工時，從而增加額外成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種低轉(zhuǎn)矩波動內(nèi)置式永磁電機轉(zhuǎn)子及優(yōu)化電機磁密的方法，削弱諧波、降低加工成本、降低電機的振動和噪聲，解決背景技術(shù)存在的上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種低轉(zhuǎn)矩波動內(nèi)置式永磁電機轉(zhuǎn)子，包含轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、m型磁鋼槽和轉(zhuǎn)軸，永磁體設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯上，一個磁極下的永磁體由兩個一字型永磁體和一個v字型永磁體構(gòu)成，一個v字型永磁體位于中間，兩個一字型永磁體分別位于v字型永磁體的兩側(cè)，整體組成的m型磁路結(jié)構(gòu)；在整個轉(zhuǎn)子鐵芯上環(huán)形均勻分布2p個m型磁鋼槽，其中p為永磁電機極對數(shù)，兩個一字型永磁體和一個v字型永磁體設(shè)置在m型磁鋼槽內(nèi)。在整個轉(zhuǎn)子鐵芯上環(huán)形均勻分布了2p個m型磁鋼槽，保證永磁電機磁路結(jié)構(gòu)的對稱性。

轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子鐵芯上設(shè)有隔磁槽，可以提高永磁電機轉(zhuǎn)子沖片的機械強度。

所述m型磁鋼槽由四段組成，兩個一字型永磁體位于兩側(cè)的兩段，一個v字型永磁體位于中間的兩段，m型磁鋼槽各段之間可以是斷續(xù)的，也可以是連續(xù)的；設(shè)置在m型磁鋼槽中的兩個一字型永磁體和一個v字型永磁體的厚度要求相等，并且采用相同牌號的永磁體，m型磁鋼槽各部位的寬度可以相同也可不同。

所述v字型永磁體對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)子鐵芯表面磁通密度高于一字型永磁體對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)子鐵芯表面磁通密度。

一種優(yōu)化永磁電機氣隙磁密波形的方法，包含如下步驟：

永磁電機轉(zhuǎn)子一個磁極下的永磁體由兩個一字型永磁體和一個v字型永磁體構(gòu)成，一個v字型永磁體位于中間，兩個一字型永磁體分別位于v字型永磁體的兩側(cè)，整體組成的m型磁路結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子鐵芯上設(shè)有m型磁鋼槽；在整個轉(zhuǎn)子鐵芯上環(huán)形均勻分布了2p個m型磁鋼槽，其中p為永磁電機極對數(shù)，兩個一字型永磁體和一個v字型永磁體設(shè)置在m型磁鋼槽內(nèi)，保證永磁電機磁路結(jié)構(gòu)的對稱性；

設(shè)置在m型磁鋼槽中的兩個一字型永磁體和一個v字型永磁體的厚度要求相等，并且采用相同牌號的永磁體；

通過改變兩個一字型永磁體和一個v字型永磁體的尺寸、相對位置和角度，使得v字型永磁體對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)子鐵芯表面磁通密度高于一字型永磁體對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)子鐵芯表面磁通密度，優(yōu)化永磁電機的波形質(zhì)量，讓一個磁極下的磁密在空間不均勻分布，使氣隙磁密波形正弦化，優(yōu)化電機的波形質(zhì)量，有效降低氣隙磁場中的諧波含量，降低電機諧波損耗，提高電機效率，降低電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，降低永磁電機的振動和噪聲。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用的是均勻氣隙，并沒有加大電機的制造難度，也沒有改變電機的制造工藝，可以使用現(xiàn)有的設(shè)備進行加工，使加工成本有所降低，有效降低氣隙磁場中的諧波含量，降低電機諧波損耗，提高電機效率，降低電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，降低永磁電機的振動和噪聲。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例三結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例四結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例五結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為已有技術(shù)永磁電機氣隙磁密波形圖；

圖7為本發(fā)明永磁電機氣隙磁密波形圖；

圖中：轉(zhuǎn)子鐵芯1、v字型永磁體2、一字型永磁體3、m型磁鋼槽4、轉(zhuǎn)軸5。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例一，參照附圖1。

一種低轉(zhuǎn)矩波動內(nèi)置式永磁電機轉(zhuǎn)子，包含轉(zhuǎn)子鐵芯1、永磁體、m型磁鋼槽4和轉(zhuǎn)軸5，永磁體設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯上，一個磁極下的永磁體由兩個一字型永磁體3和一個v字型永磁體2構(gòu)成，一個v字型永磁體2位于中間，兩個一字型永磁體3分別位于v字型永磁體2的兩側(cè)，整體組成的m型磁路結(jié)構(gòu)；在整個轉(zhuǎn)子鐵芯1上環(huán)形均勻分布2p個m型磁鋼槽4，其中p為永磁電機極對數(shù)，兩個一字型永磁體3和一個v字型永磁體2設(shè)置在m型磁鋼槽4內(nèi)。在整個轉(zhuǎn)子鐵芯上環(huán)形均勻分布了2p個m型磁鋼槽4，保證永磁電機磁路結(jié)構(gòu)的對稱性。

本實施例為6極電機（即p=3），永磁電機額定功率為90kw，兩個一字型永磁體3和一個v字型永磁體2所使用的磁鋼牌號相同，均為釹鐵硼n42uh，剩磁密度為1.3t。通過合理排布永磁體的位置即改變兩個一字型永磁體3和一個v字型永磁體2的尺寸和相對位置，使得v字型永磁體2對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)子鐵芯表面磁通密度高于一字型永磁體3對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)子鐵芯表面磁通密度，讓一個磁極下的磁密在空間不均勻分布，使氣隙磁密波形正弦化，從而改善永磁電機的波形質(zhì)量。其中v字型永磁體2之間的夾角為104度。

一種優(yōu)化永磁電機氣隙磁密波形的方法，包含如下步驟：

永磁電機轉(zhuǎn)子一個磁極下的永磁體由兩個一字型永磁體3和一個v字型永磁體2構(gòu)成，一個v字型永磁體2位于中間，兩個一字型永磁體3分別位于v字型永磁體2的兩側(cè)，整體組成的m型磁路結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子鐵芯1由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子鐵芯1上設(shè)有m型磁鋼槽4；在整個轉(zhuǎn)子鐵芯1上環(huán)形均勻分布了2p個m型磁鋼槽4，其中p為永磁電機極對數(shù)，兩個一字型永磁體3和一個v字型永磁體2設(shè)置在m型磁鋼槽4內(nèi)，保證永磁電機磁路結(jié)構(gòu)的對稱性；

設(shè)置在m型磁鋼槽中的兩個一字型永磁體3和一個v字型永磁體2的厚度要求相等，并且采用相同牌號的永磁體；

通過改變兩個一字型永磁體3和一個v字型永磁體2的尺寸、相對位置和角度，使得v字型永磁體2對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)子鐵芯表面磁通密度高于一字型永磁體3對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)子鐵芯表面磁通密度，優(yōu)化永磁電機的波形質(zhì)量，讓一個磁極下的磁密在空間不均勻分布，使氣隙磁密波形正弦化，優(yōu)化電機的波形質(zhì)量，有效降低氣隙磁場中的諧波含量，降低電機諧波損耗，提高電機效率，降低電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，降低永磁電機的振動和噪聲。

所述m型磁鋼槽由四段組成，兩個一字型永磁體3位于兩側(cè)的兩段，一個v字型永磁體2位于中間的兩段，m型磁鋼槽各段之間可以是斷續(xù)的，也可以是連續(xù)的；設(shè)置在m型磁鋼槽中的兩個一字型永磁體3和一個v字型永磁體2的厚度要求相等，并且采用相同牌號的永磁體，m型磁鋼槽各部位的寬度可以相同也可不同。

實施例二，參照附圖2。

本實施例中，所述m型磁鋼槽4由四段組成，兩個一字型永磁體3位于兩側(cè)的兩段，一個v字型永磁體2位于中間的兩段，m型磁鋼槽各段之間是斷續(xù)的。

實施例三，參照附圖3。

本實施例中，所述m型磁鋼槽4由四段組成，兩個一字型永磁體3位于兩側(cè)的兩段，一個v字型永磁體2位于中間的兩段，兩側(cè)的兩段是斷續(xù)的，各自獨立，中間兩段之間是連續(xù)的，一起構(gòu)成完整的v字型。

實施例四，參照附圖4。

本實施例中，所述m型磁鋼槽4由四段組成，m型磁鋼槽中間兩段設(shè)置v字型永磁體的是斷開的，設(shè)置一字型永磁體的一段m型磁鋼槽與相鄰的一段設(shè)置v字型永磁體的m型磁鋼槽之間是連續(xù)的。

實施例五，參照附圖5。

本實施例中，所述m型磁鋼槽4由四段組成，全部四段m型磁鋼槽4之間都是連續(xù)的，是一個整體。

附圖6為未采用本結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)永磁電機氣隙磁密波形圖，該波形正弦畸變率為39.25%。

附圖7為采取本發(fā)明結(jié)構(gòu)時電機的氣隙磁密波形圖，該波形正弦畸變率為20.33%；通過氣隙磁密波形圖對比可以看出，本發(fā)明能夠優(yōu)化電機的波形質(zhì)量，使電機的氣隙磁密波形正弦化，可以有效抑制氣隙磁場和定子繞組內(nèi)的諧波含量，提高電機效率，削弱電機轉(zhuǎn)矩脈動，從而降低永磁電機的振動和噪聲。