本實(shí)用新型屬于永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及永磁電機(jī)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的永磁無刷直流或同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)多采用表貼式磁鋼結(jié)構(gòu)，采用內(nèi)置式磁鋼結(jié)構(gòu)的電機(jī)由于能夠利用磁阻轉(zhuǎn)矩來進(jìn)一步增大輸出轉(zhuǎn)矩而頗受關(guān)注。尤其是切向充磁結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)相鄰兩塊磁鋼并聯(lián)提供磁通，明顯提高了氣隙磁通，使電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率增加，但在實(shí)際應(yīng)用中存在轉(zhuǎn)子沖片機(jī)械強(qiáng)度與漏磁之間的矛盾，為減小磁鋼的漏磁隔磁橋要盡可能窄，過窄的磁橋又會導(dǎo)致沖片不易加工，轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度差，生產(chǎn)成本增加，而隔磁橋的存在為漏磁通提供通路，不宜太寬，否則電機(jī)性能降低會很顯著。

一般的內(nèi)置切向充磁轉(zhuǎn)子鐵芯沖片中，如圖1所示，中心軸孔11外側(cè)為轉(zhuǎn)子軛部21，用于安裝磁鋼的凹槽31均勻分布在沖片上，凹槽31靠近轉(zhuǎn)子軛部的底部由三段折線構(gòu)成，開口處兩側(cè)導(dǎo)磁塊上凸出擋鉤51，導(dǎo)磁塊的外側(cè)輪廓是由圓弧線61構(gòu)成，圓弧線61以中心軸孔11的中心為圓心，該結(jié)構(gòu)利用凹槽中的槽口擋鉤和槽底部折線對磁鋼進(jìn)行定位，槽底部的空氣槽起到一定的隔磁作用，但存在轉(zhuǎn)子鐵芯漏磁大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較高等問題。專利CN201601540U和CN104037965A公開了一種采用在轉(zhuǎn)子鐵芯沖片上開若干空氣隔磁槽/溝來減小漏磁的方法，但磁鋼靠近氣隙的部分漏磁依然很明顯，而且對軛部漏磁的抑制作用也很有限。專利CN103730969A公開了一種利用不導(dǎo)磁的支撐架來減小漏磁的方法，并提供了相關(guān)的安裝方法，但采用拼塊式轉(zhuǎn)子沖片會導(dǎo)致燕尾槽口沖片最窄處應(yīng)力集中，轉(zhuǎn)子沖片加工難度增加。專利CN202221930U和CN203387314U公開了一種利用凹槽內(nèi)凸出的導(dǎo)磁塊來減小磁鋼漏磁的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但依照給出的實(shí)施方案漏磁仍然比較明顯，而且安放磁鋼的凹槽開口處的擋鉤也需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。專利CN204559270U公開了一種利用非磁性材料將磁鋼壓裝在凹槽內(nèi)的方法，但轉(zhuǎn)子外側(cè)襯套的使用增大了電機(jī)氣隙會導(dǎo)致電機(jī)性能的損失。專利CN205453334U公開了一種應(yīng)用于無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，采用了類似凸出導(dǎo)磁塊的方法減小轉(zhuǎn)子軛部漏磁，并且采用注塑填充的方式提高轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，但凹槽開口部分的漏磁仍沒有得到很好的解決。

現(xiàn)有的技術(shù)主要是從磁橋入手，采用減小磁橋?qū)挾然蚴窃黾涌諝飧舸挪鄣姆椒p小漏磁，但很難達(dá)到很好的機(jī)械強(qiáng)度使得轉(zhuǎn)子沖片變得易碎，加工很困難；凹槽開口處的擋鉤雖然可以起到固定磁鋼的作用，但會增加漏磁，而且高速運(yùn)行時(shí)機(jī)械強(qiáng)度也很難保證，可能會引起磁鋼的甩出等各種問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，漏磁少，強(qiáng)度高且能提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率密度的梯形磁鋼內(nèi)置式切向充磁的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及具有該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括鐵芯和永磁體，鐵芯包括設(shè)置有中心軸孔的環(huán)形圈，所述環(huán)形圈外側(cè)凸出形成若干塊導(dǎo)磁塊，在相鄰所述導(dǎo)磁塊之間形成用于安裝磁鋼的凹槽，在相鄰所述導(dǎo)磁塊之間的所述環(huán)形圈的外沿設(shè)置凸臺使得所述磁鋼被安裝后被所述凸臺支撐，并且所述磁鋼的形狀為沿徑向方向呈梯形，靠近所述環(huán)形圈方向的長度一端大于另外一端。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)磁塊的外沿為圓弧型。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)磁塊與所述環(huán)形圈之間為一圓周切向方向?qū)挾炔怀^1mm的隔磁橋。

進(jìn)一步地，所述環(huán)形圈的徑向?qū)挾炔怀^1mm。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)磁塊的外側(cè)圓弧線為以偏移軸中心一定距離H的點(diǎn)為圓心的圓弧線。

本實(shí)用新型還公開了一種永磁電機(jī)，其特征在于，其包括定子與轉(zhuǎn)子，其中該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子式永磁電機(jī)。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)定子繞組采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組。

總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)轉(zhuǎn)子沖片采用梯形的磁鋼結(jié)構(gòu)，去掉了凹槽口的擋鉤，有效降低了電機(jī)漏磁，提高了磁鋼利用率，提高了轉(zhuǎn)子沖片機(jī)械強(qiáng)度，增大了電機(jī)極弧，提高了電機(jī)性能。

(2)轉(zhuǎn)子軛部設(shè)有凸臺實(shí)現(xiàn)磁鋼的定位，凸臺與磁橋間的空氣槽在不損失機(jī)械強(qiáng)度的前提下有效限制了漏磁。

(3)轉(zhuǎn)子沖片加工、裝配簡單，可以較經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的鐵芯結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)子沖片外弧線采用偏心圓的原理示意圖。

在所有的附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

11-現(xiàn)有技術(shù)中的鐵芯沖片的中心軸孔 21-現(xiàn)有技術(shù)中的鐵芯沖片的轉(zhuǎn)子軛部 31-現(xiàn)有技術(shù)中的磁鋼凹槽 41-現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)磁塊 51-現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)磁塊41的外側(cè)凸起 61-現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)磁塊41的外側(cè)邊緣

12-鐵芯沖片的中心軸孔 22-轉(zhuǎn)子環(huán)形圈 42-本申請中的導(dǎo)磁塊71-隔磁橋 81-凸臺 91-磁鋼 10-定子沖片

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(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)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

具體地，如圖2、3所示，本實(shí)用新型所述的梯形磁鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)置切向充磁的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，包括鐵芯和磁鋼91，鐵芯包括設(shè)置有中心軸孔12的環(huán)形圈22和從環(huán)形圈22外側(cè)凸出的若干導(dǎo)磁塊42，在相鄰兩導(dǎo)磁塊42之間形成用于安裝磁鋼91的徑向梯形凹槽，導(dǎo)磁塊42的外側(cè)面的截面形狀是圓弧線。環(huán)形圈22、磁橋71、凸臺81和導(dǎo)磁塊42共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子沖片如圖3中所示，轉(zhuǎn)子沖片材料為硅鋼片，磁鋼91采用釹鐵硼材料制成，并且相鄰磁鋼充磁方向相反。

在應(yīng)用本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，如圖4所示，定子沖片10為硅鋼片材料，定子繞組為分?jǐn)?shù)槽集中繞組，安裝有磁鋼91的轉(zhuǎn)子沖片為運(yùn)動(dòng)部分，定轉(zhuǎn)子同心，定轉(zhuǎn)子之間間隔有厚度為0.6mm的氣隙。轉(zhuǎn)子環(huán)形圈22寬度、凸臺81寬度和磁橋71寬度均為為1mm，考慮加工能力與機(jī)械強(qiáng)度可以取得更小。磁鋼91靠近軸孔12的底部寬度為4mm，靠近槽口寬度為3mm，利用梯形形狀即使在高速運(yùn)行時(shí)也能固定住磁鋼，底部寬度在實(shí)施例中要小于6.6mm，增大底部寬度可以提高電機(jī)性能。在此基礎(chǔ)上，將導(dǎo)磁塊42的外側(cè)圓弧線的圓心定在離軸中心H處，實(shí)施例中為7mm，如圖5 所示，可以進(jìn)一步減小齒槽轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

其中，在上述的設(shè)置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，中心軸孔12外側(cè)的環(huán)形圈22在徑向方向的寬度不超過1mm。

其中，轉(zhuǎn)子沖片上連接導(dǎo)磁塊42與環(huán)形圈22的隔磁橋71在圓周切向方向上的寬度不超過1mm。

磁鋼91的形狀為梯形，且靠近中心軸孔側(cè)的底部寬度要大于靠近氣隙側(cè)的寬度，磁鋼91靠近中心軸孔側(cè)的底部寬度在滿足加工要求的前提下要盡可能寬，一方面提供磁通的面積增大，另一方面很重要的是去掉了磁鋼槽口的擋鉤的同時(shí)磁鋼也不會在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中甩出，這在此種類型的中小型電機(jī)中是一個(gè)很重要的限制電機(jī)性能的因素，在底部寬度在滿足加工前提之下盡可能寬，主要是為了增大磁鋼提供磁通的面積，相同軸向長度下，梯形斜邊要大于梯形的高(采用矩形的話)，磁通量增大，空載反電勢和輸出轉(zhuǎn)矩都有所提高。

其中，更進(jìn)一步地，導(dǎo)磁塊42外側(cè)圓弧線可以采用以偏移軸孔中心O一定距離H的點(diǎn)O1為圓心來減小齒槽轉(zhuǎn)矩，如圖5所示。

更進(jìn)一步地，梯形磁鋼內(nèi)置切向充磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的每一極磁場由兩片磁鋼91并聯(lián)提供。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。