[发明专利]一种高功率密度的永磁电机转子结构及应用其的电机

说明书

本发明公开了一种高功率密度的永磁电机转子结构及应用其的电机，该转子结构包括转子外壳、转子励磁磁钢、磁楔；设于所述的转子励磁磁钢的N极和S极之间的空隙中。由于磁楔具有较高的机械强度，尺寸也可以进行加工控制的很精密，因而，其在安装到转子上后，也可以对转子励磁磁钢进行支撑作用，加强转子的机械强度。另外，在使用时，由于两个转子励磁磁钢之间的磁轭部分的厚度得到增加，磁饱和的现象得到缓解，转子励磁磁钢产生的磁场能力得到加强。

技术领域

本发明涉及一种电机转子技术领域，具体地讲，是一种高功率密度的永磁电机转子结构及应用其的电机。

背景技术

电机是指依据电磁定律实现机电能转换的一种电磁装置。永磁同步电机(PMSM)，因为其功率密度和电机效率较高，因而在现代工业和家用产品中发挥越来越重要的作用。为了提高电机的功率密度，转子的磁钢需要采用像钕铁硼这样的高磁能量永磁材料做成。电机转子铁芯的磁饱和现象也就比较明显。

在图1、2显示了一个具有外转子的永磁同步电机（PMSM）的基本结构，其包括转子外壳1＇、转子励磁磁钢2＇、定子铁芯3＇及缠绕在定子铁芯3＇上的电枢绕组4＇。图3显示的是该电机的电磁结构，转子励磁磁钢2＇的N极和S极交替安装于转子外壳1＇上。由于体积和重量的限制，电机转子外壳1＇不能够做得较厚。

从图4中可以看到，当作为转子轭部的转子外壳1＇较薄时，其磁饱和的现象会比较严重。而转子轭部的磁饱和必然限制了磁钢产生有效磁场的能力。但对许多永磁同步电机，为了降低电机的重量，转子的外壳必须做得很薄。另外，在图4中还可以看出，转子外壳3＇磁饱和最为严重的地方位于一对N极和S极的励磁磁钢2＇的中间部位。

要实现高功率密度和高效率的永磁同步电机（PMSM），必须能够充分利用电机转子的励磁磁钢产生磁场的能力。当使用了像钕铁硼这样高磁能材料，转子磁轭的磁饱和的程度比较严重。这使得励磁磁钢的性能无法得到充分发挥，电机的功率密度受到限制，电机效率无法充分提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高功率密度的永磁电机转子结构及应用其的电机，其可克服上述缺陷，充分发挥励磁磁钢产生励磁磁场的能力；提高永磁同步电机的功率密度。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高功率密度的永磁电机转子结构，其包括转子外壳、转子励磁磁钢，其还进一步包括有磁楔；设于所述的转子励磁磁钢的N极和S极之间的空隙中。磁楔和转子外壳内表面面接触以共同形成转子磁轭，因而使得转子的磁楔的厚度得到增加。

上述的磁楔采用铁磁材料制作而成。

上述的磁楔为一组，是采用电工钢这样的铁磁材料分体成形。

优选地，上述的磁楔，包括圆环及固设于圆环上的一组竖杆，所述的该组竖杆位于所述的转子励磁磁钢的N极和S极之间的空隙中。

优选地，上述的磁楔成形为筒状体，所述的筒状体的筒壁上均匀设置有可容置转子励磁磁钢的槽；所述的转子励磁磁钢均匀装设在所述的槽中，各个槽之间的杆位于所述的转子励磁磁钢的N极和S极之间的空隙中。

优选地，上述的磁楔为设有两个对称的斜面的磁钢磁楔，所述的两斜面各成形为α角，所述的α角大于零；所述的磁钢磁楔通过所述的两斜面和所述的转子励磁磁钢的一对极相接。

上述有磁楔采用永久磁钢制作而成。

优选地，上述的磁楔还包括有铁磁磁楔，所述的磁钢磁楔与铁磁磁楔依次间隔设于所述的转子励磁磁钢的N极和S极之间的空隙中。

一种永磁同步电机，其包括上述的电机转子结构及定子结构，所述的定子结构包括定子铁芯及缠绕在定子铁芯上的电枢绕组。