一種電機轉子磁鋼結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電機技術領域，具體為一種電機轉子磁鋼結構。
【背景技術】
[0002]隨著永磁電機的發(fā)展，其被廣泛應用于各個領域，并且越來越多的追求高性能和輕質化。由電機設計原理可知，提高磁負荷即增加電機氣隙的磁通密度，可減小電機體積和提高功率密度。對于永磁電機而言，增加電機氣隙磁通密度的措施一般有兩種，一種是從磁鋼材料上想辦法，盡量選用剩余磁通密度較高的永磁材料，然而受到材料性能與價格等因素所限，永磁材料的實際可選余地不大；另一種方法是改變磁鋼結構和排列方式，使得進入氣隙的磁通密度增強。通常的永磁電機，永磁體多采用徑向或軸向結構，這樣的結構電機磁路通過導磁轉子形成閉合回路，進入氣隙的磁密降低，而且轉子磁軛部分需選用導磁材料，使得電機性能降低且重量增加。
【發(fā)明內容】
[0003]要解決的技術問題
[0004]本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本實用新型的一個目的在于提供一種電機轉子磁鋼結構，通過這種結構增大電機氣隙磁通密度，減小電機體積和提高功率密度。
[0005]技術方案
[0006]在本實用新型的一個方面，本實用新型提出一種電機轉子磁鋼結構，其特征在于:所述磁鋼結構為由η組內三角截面磁鋼和η組外三角截面磁鋼交替拼接組成的圓環(huán)形結構；所述內三角截面磁鋼頂點在圓環(huán)形結構外圓上，且相鄰兩個內三角截面磁鋼的頂點之間圓弧的圓心角為360° /η ;所述外三角截面磁鋼頂點在圓環(huán)形結構內圓上，且相鄰兩個外三角截面磁鋼頂點之間圓弧的圓心角為360° /η ;外三角截面磁鋼沿圓環(huán)形結構徑向充磁，內三角截面磁鋼沿圓環(huán)形結構周向充磁。
[0007]有益效果
[0008]根據本實用新型的實施例，該結構增強了電機氣隙磁通，對縮小電機體積和提高功率密度十分有效。而且該結構有效的減弱了電機轉子一側的磁通，因此電機不再需要轉子采用磁性材料為其提供磁通路，這樣轉子材料的選取空間很大，可選用輕質的鋁等非導磁材料代替，可有效減輕電機重量。在這種結構中，由于氣隙磁場正弦分布程度較高，諧波含量小，故定轉子無需斜槽，降低電機工藝復雜度。
[0009]本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0010]本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0011 ]圖1為本專利的傳統(tǒng)磁鋼結構；
[0012]圖2為本專利的三角形分割磁鋼結構；
[0013]圖3為本專利的磁力線仿真結果；
[0014]圖4為本專利的磁場強度仿真結果；
[0015]圖5為本專利的氣隙磁密仿真結果；
[0016]圖6為本專利的相電流仿真結果。
【具體實施方式】
[0017]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0018]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、
“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0019]此外、術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0020]目前對于永磁電機而言，增加電機氣隙磁通密度的措施一般有兩種，一種是從磁鋼材料上想辦法，盡量選用剩余磁通密度較高的永磁材料，然而受到材料性能與價格等因素所限，永磁材料的實際可選余地不大；另一種方法是改變磁鋼結構和排列方式，使得進入氣隙的磁通密度增強。通常的永磁電機，永磁體多采用徑向或軸向結構，這樣的結構電機磁路通過導磁轉子形成閉合回路，進入氣隙的磁密降低，而且轉子磁軛部分需選用導磁材料，使得電機性能降低且重量增加。
[0021]本實用新型提出了一種新型的電機轉子磁鋼結構，其目的是通過這種結構增大電機氣隙磁通密度，減小電機體積和提高功率密度。
[0022]如圖2所示，本實施例中的新型電機轉子磁鋼結構，為由12組內三角截面磁鋼和12組外三角截面磁鋼交替拼接組成的圓環(huán)形結構；所述內三角截面磁鋼頂點在圓環(huán)形結構外圓上，且相鄰兩個內三角截面磁鋼的頂點之間圓弧的圓心角為30° ;所述外三角截面磁鋼頂點在圓環(huán)形結構內圓上，且相鄰兩個外三角截面磁鋼頂點之間圓弧的圓心角為30° ;外三角截面磁鋼沿圓環(huán)形結構徑向充磁，內三角截面磁鋼沿圓環(huán)形結構周向充磁。
[0023]從結構上，可以理解為將圖1所示的傳統(tǒng)12極表貼式磁鋼結構沿圖中虛線所示從磁鋼內圓的中點進行三角形分割，形成圖2所示由24塊磁鋼組成的磁鋼結構，分割后的極數與原有極數相同。并且改變磁鋼的充磁方向，如圖2所示，外圍的三角形磁鋼保持原有的充磁方式，而將內部的三角形磁鋼按照垂直與外圍磁鋼的方向進行充磁，使磁場如圖3所示通過內部的磁鋼形成回路，而不通過磁軛部分。
[0024]將這種新型結構利用Ansoft軟件進行仿真，仿真結果如下:如圖3所示為電機的磁力線分布圖，從圖中可以看出電機的磁力線分布均勾，且基本都在氣隙一側，在轉子一側幾乎沒有分布。如圖4所示為電機磁場強度分布云圖，從途中可看出電機的磁場在定子齒部最大。圖5為電機氣隙磁密的分布曲線，圖中虛線為改進后新型磁鋼的氣隙磁密，實線為改進前的氣隙磁密，從圖中可以看出改進后的新型結構氣隙磁密增大，與預期結果一致。圖6為電機改進前后相電流的曲線，實線部分為電機改進后的曲線，從圖中看出改進后電流減小，電機功率密度增大。從仿真結果看，電機的性能與預期結果一致，使用這種新型磁鋼結構可以使電機功率密度增大，體積及質量減小。
[0025]盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種電機轉子磁鋼結構，其特征在于:所述磁鋼結構為由η組內三角截面磁鋼和η組外三角截面磁鋼交替拼接組成的圓環(huán)形結構；所述內三角截面磁鋼頂點在圓環(huán)形結構外圓上，且相鄰兩個內三角截面磁鋼的頂點之間圓弧的圓心角為360° /η ; 所述外三角截面磁鋼頂點在圓環(huán)形結構內圓上，且相鄰兩個外三角截面磁鋼頂點之間圓弧的圓心角為360° /η ;外三角截面磁鋼沿圓環(huán)形結構徑向充磁，內三角截面磁鋼沿圓環(huán)形結構周向充磁。
【專利摘要】本實用新型提出一種電機轉子磁鋼結構，由n組內三角截面磁鋼和n組外三角截面磁鋼交替拼接組成的圓環(huán)形結構；內三角截面磁鋼頂點在圓環(huán)形結構外圓上，且相鄰兩個內三角截面磁鋼的頂點之間圓弧的圓心角為360°/n；外三角截面磁鋼頂點在圓環(huán)形結構內圓上，且相鄰兩個外三角截面磁鋼頂點之間圓弧的圓心角為360°/n；外三角截面磁鋼沿圓環(huán)形結構徑向充磁，內三角截面磁鋼沿圓環(huán)形結構周向充磁。該結構增強電機氣隙磁通，利于縮小電機體積和提高功率密度。且減弱電機轉子一側的磁通，電機不再需要磁性材料轉子提供磁通路，轉子材料可選用非導磁材料，減輕電機重量。由于氣隙磁場正弦分布程度較高，諧波含量小，故定轉子無需斜槽，降低電機工藝復雜度。
【IPC分類】H02K1/27
【公開號】CN205017130
【申請?zhí)枴緾N201520732757
【發(fā)明人】郗珂慶, 高俊麗, 成俊康, 胡博, 李敏哲, 胡昊, 尹海濤
【申請人】西安航天動力測控技術研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年9月21日