本發(fā)明涉及永磁體的旋轉(zhuǎn)電機領(lǐng)域，尤其是一種Spoke-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及使用其的內(nèi)置式永磁電機。

背景技術(shù)：

由于高轉(zhuǎn)矩密度，高效率，永磁電機已經(jīng)廣泛用于航空航天、數(shù)控機床、機器人、電動汽車等。依據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子的位置不同，永磁電機分為表貼式永磁電機(SPM)和內(nèi)置式永磁電機(IPM)。內(nèi)置式永磁電機的轉(zhuǎn)矩包括永磁轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩。永磁轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子永磁體磁場和定子磁場相互作用產(chǎn)生的；磁阻轉(zhuǎn)矩是由定子磁場和具有凸極性的轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生。因此，在其他條件一致的情況下，內(nèi)置式永磁電機具有更高的功率密度和效率。輪輻式(spoke)轉(zhuǎn)子的每極磁通由相鄰兩個磁極并聯(lián)提供，因此可以獲得更大的每極磁通。尤其當電機極對數(shù)較多時，這種結(jié)構(gòu)具有顯著地優(yōu)勢。正是由于轉(zhuǎn)子的這種結(jié)構(gòu)特征，內(nèi)置式永磁電機具有更高齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動。轉(zhuǎn)矩脈動不僅造成電機振動，產(chǎn)生噪聲，而且影響電機的平穩(wěn)運行。

在現(xiàn)有的技術(shù)中降低內(nèi)置式永磁電機的轉(zhuǎn)矩脈動的常用方法是定子斜槽技術(shù)。但是這種技術(shù)同時也存在一些難以克服的缺點。采用斜槽后，繞組端部變長，端部效應(yīng)加大，銅耗損耗增加，電機效率降低，漆包線成本增加等。轉(zhuǎn)子分段斜極同樣可以有效的降低轉(zhuǎn)矩脈動，但轉(zhuǎn)子采用分段斜極后，增加極間漏磁，也使電機的工藝變得復(fù)雜。此外，斜槽和分段斜極會產(chǎn)生軸向不平衡力，損壞軸承。

因此，對于上述問題有必要提出一種Spoke-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及使用其的內(nèi)置式永磁電機。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種Spoke-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及使用其的內(nèi)置式永磁電機。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種Spoke-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及使用其的內(nèi)置式永磁電機，包括定子鐵芯和spoke-型的轉(zhuǎn)子鐵芯，所述轉(zhuǎn)子鐵芯嵌在定子鐵芯內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一部分轉(zhuǎn)子和第二部分轉(zhuǎn)子，所述第一部分轉(zhuǎn)子疊加在第二部分轉(zhuǎn)子的上部，所述第一部分轉(zhuǎn)子包括第一轉(zhuǎn)筒，所述第一轉(zhuǎn)筒外圓周側(cè)壁設(shè)置有若干個環(huán)形分布的第一永磁體，所述第二部分轉(zhuǎn)子包括第二轉(zhuǎn)筒，所述第二轉(zhuǎn)筒外圓周側(cè)壁設(shè)置有若干個環(huán)形分布的第二永磁體，所述第一轉(zhuǎn)筒與第二轉(zhuǎn)筒之間通過轉(zhuǎn)軸連接，相鄰兩個所述第一永磁體之間設(shè)置有第一轉(zhuǎn)子鐵芯，相鄰兩個所述第二永磁體之間設(shè)置有第二轉(zhuǎn)子鐵芯，

優(yōu)選地，所述第一永磁體與第一轉(zhuǎn)筒連接處設(shè)置有第一隔磁槽，所述第二永磁體與第二轉(zhuǎn)筒連接處設(shè)置有第二隔磁槽。

優(yōu)選地，所述第一永磁體和第二永磁體的形狀為長方塊形。

優(yōu)選地，所述第一永磁體的長度為L1，所述第二永磁體的長度為L2。

優(yōu)選地，所述定子鐵芯內(nèi)設(shè)置有若干個環(huán)形分布的線槽，所述線槽繞有繞線組。

優(yōu)選地，所述第一永磁體和第二永磁體以O(shè)P為基準線，以A為基準點，逆時針旋轉(zhuǎn)角度δ，所述第一永磁體和第二永磁體均沿基準線OP為不對稱結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)角度δ＝5°～7°。

優(yōu)選地，第一部分轉(zhuǎn)子和第二部分轉(zhuǎn)子的軸向長度可調(diào)整，軸向長度比0.8～1.2。

優(yōu)選地，所述第一隔磁槽的轉(zhuǎn)矩和第二隔磁槽的轉(zhuǎn)矩的峰峰值為0.05N·m。

本發(fā)明的有益效果是：采用第一部分轉(zhuǎn)子和第二部分轉(zhuǎn)子疊加而成，齒槽轉(zhuǎn)矩明顯減少，轉(zhuǎn)矩脈動顯著降低，降低成本，使用方便結(jié)構(gòu)簡單，具有很強的實用性。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的定子轉(zhuǎn)子平面示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)子的正面示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例的內(nèi)置式永磁電機轉(zhuǎn)子沖片正面示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例的內(nèi)置式永磁電機轉(zhuǎn)子沖片背面示意圖；

圖5是現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明實施例內(nèi)置式永磁電機齒槽轉(zhuǎn)矩對比圖；

圖6是現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明實施例內(nèi)置式永磁電機瞬時轉(zhuǎn)矩對比圖；

圖7是本發(fā)明實施例的內(nèi)置式永磁電機轉(zhuǎn)子立體示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

如圖1并結(jié)合圖2至圖6所示,一種Spoke-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及使用其的內(nèi)置式永磁電機，包括定子鐵芯1和spoke-型的轉(zhuǎn)子鐵芯，所述轉(zhuǎn)子鐵芯嵌在定子鐵芯1內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一部分轉(zhuǎn)子和第二部分轉(zhuǎn)子，所述第一部分轉(zhuǎn)子疊加在第二部分轉(zhuǎn)子的上部，所述第一部分轉(zhuǎn)子包括第一轉(zhuǎn)筒3，所述第一轉(zhuǎn)筒3外圓周側(cè)壁設(shè)置有若干個環(huán)形分布的第一永磁體4，所述第二部分轉(zhuǎn)子包括第二轉(zhuǎn)筒13，所述第二轉(zhuǎn)筒13外圓周側(cè)壁設(shè)置有若干個環(huán)形分布的第二永磁體10，所述第一轉(zhuǎn)筒3與第二轉(zhuǎn)筒13之間通過轉(zhuǎn)軸6連接，相鄰兩個所述第一永磁體4之間設(shè)置有第一轉(zhuǎn)子鐵芯5，相鄰兩個所述第二永磁體10之間設(shè)置有第二轉(zhuǎn)子鐵芯11，

進一步的，所述第一永磁體4與第一轉(zhuǎn)筒3連接處設(shè)置有第一隔磁槽7，所述第二永磁體10與第二轉(zhuǎn)筒13連接處設(shè)置有第二隔磁槽12，所述第一永磁體4和第二永磁體10的形狀為長方塊形。

進一步的，所述第一永磁體4的長度為L1，所述第二永磁體10的長度為L2，所述定子鐵芯1內(nèi)設(shè)置有若干個環(huán)形分布的線槽2，所述線槽2繞有繞線組。

進一步的，所述第一永磁體4和第二永磁體10以O(shè)P為基準線，以A為基準點，逆時針旋轉(zhuǎn)角度δ，所述第一永磁體和第二永磁體均沿基準線OP為不對稱結(jié)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)角度δ＝5°～7°。

進一步的，第一部分轉(zhuǎn)子和第二部分轉(zhuǎn)子的軸向長度可調(diào)整，軸向長度比0.8～1.2，所述第一隔磁槽7的轉(zhuǎn)矩和第二隔磁槽12的轉(zhuǎn)矩的峰峰值為0.05N·m。

實施案例：

本發(fā)明以極對數(shù)為P＝4，定子槽為Z＝36的內(nèi)置式永磁電機為例加以說明，但并不局限于這種極槽配合。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)置式永磁電機正面剖視圖，定子采用三相分布繞組，節(jié)距為4，定子三相繞組采用星型連接方式。轉(zhuǎn)子為常規(guī)的spoke-型結(jié)構(gòu)。其特征是永磁體槽沿圓周均勻分布，隔磁橋的寬度以及永磁體的寬度完全一致。

圖2是本發(fā)明實施例的內(nèi)置式永磁電機轉(zhuǎn)子沖片正面和背面示意圖。永磁體槽以O(shè)P為基準線，以A為基準點，逆時針旋轉(zhuǎn)機械角度δ.其特征是：相對參考例中的永磁體槽，實施例的永磁體槽偏移δ度。所述的永磁體具有相同的尺寸和形狀，但永磁體槽沿基準線OP為不對稱結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)角度δ＝5°～7°，旋轉(zhuǎn)角度δ確定是依據(jù)數(shù)值計算獲得的。

圖3本本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)子立體示意圖。Spoke-型轉(zhuǎn)子鐵心分為兩部分，采用同一種轉(zhuǎn)子沖片，但第一部分轉(zhuǎn)子是鐵心疊片正面向上疊壓而成，而第二部分轉(zhuǎn)子是鐵心疊片背面向上疊壓而成。第一部分轉(zhuǎn)子和第二部分轉(zhuǎn)子的軸向長度可調(diào)整；軸向長度比0.8～1.2，最優(yōu)值是依據(jù)數(shù)值計算獲得的。

圖4是現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明實施例內(nèi)置式永磁電機齒槽轉(zhuǎn)矩對比圖，在本發(fā)明實施例，齒槽轉(zhuǎn)矩的峰峰值僅為0.05N·m；而在現(xiàn)有技術(shù)，齒槽轉(zhuǎn)矩的峰峰值高達0.511N·m；因此，采用本發(fā)明的技術(shù)后，齒槽轉(zhuǎn)矩有效地減少。

圖5是現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明實施例內(nèi)置式永磁電機瞬時轉(zhuǎn)矩對比圖，在本發(fā)明實施例，轉(zhuǎn)矩脈動僅為2.52％；而在現(xiàn)有技術(shù)，轉(zhuǎn)矩脈動高達為14.4％；因此，采用本發(fā)明的技術(shù)后，轉(zhuǎn)矩脈動顯著減小。

本發(fā)明的實施例不局限于/36的極槽配合，也適用于其他極槽配合；本發(fā)明的實施例不局限于一種轉(zhuǎn)子沖片，也適用于其他多種轉(zhuǎn)子沖片配合；

對于其他采用依據(jù)本發(fā)明實施例及其變異結(jié)構(gòu)的形成旋轉(zhuǎn)電機仍然屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：采用第一部分轉(zhuǎn)子和第二部分轉(zhuǎn)子疊加而成，齒槽轉(zhuǎn)矩明顯減少，轉(zhuǎn)矩脈動顯著降低，降低成本，使用方便結(jié)構(gòu)簡單，具有很強的實用性。

以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。