本发明专利技术提出了一种优化形状的磁环结构、轴和永磁同步电机。该磁环结构的永磁体磁极连接为一个整体，磁极的外表面形状为圆形，下表面形状为圆弧，转子轴被设计成内凹圆弧状，采用过盈配合的方式将磁环直接热套在转子轴上。该磁环和转子轴的设计用于产生近似正弦形状分布的气隙磁场，降低或消除高次谐波，提高电机的整体性能。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了一种优化形状的磁环结构、轴和永磁同步电机。该磁环结构的永磁体磁极连接为一个整体，磁极的外表面形状为圆形，下表面形状为圆弧，转子轴被设计成内凹圆弧状，采用过盈配合的方式将磁环直接热套在转子轴上。该磁环和转子轴的设计用于产生近似正弦形状分布的气隙磁场，降低或消除高次谐波，提高电机的整体性能。【专利说明】磁环结构、轴及使用其的永磁同步电机
本专利技术涉及一种永磁同步电机，更具体涉及一种优化形状的磁环结构、轴以及使用其的永磁同步电机。
技术介绍
为了产生高强度的气隙磁场，永磁同步电机目前普遍使用性能优异的稀土永磁材料。对于小功率、小体积的永磁同步电机，励磁永磁体普遍采用多极环形永磁体，即磁环。图1展示的是一种最常见的5对极的径向充磁磁环，其特征实内外表面均为圆形，且为同心圆，圆环厚度均匀一致。转子上不存在铁芯，磁环直接套在转子轴上。转子轴为圆柱形。对应的电机气隙磁通密度波形如图2所示。显而易见，气隙磁通密度波形正弦性较差，波形畸变严重，含有较为丰富的高次谐波。高次谐波不仅增加铁心损耗，而且引起电机的震动、噪声。此外，也降低电机的控制精度。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题而提出的，其主要目的在于产生较为正弦的气隙磁通密度波形。本专利技术涉及一种永磁同步电机，本专利技术更具体涉及一种优化形状的磁环和转子轴。该磁环的永磁体磁极连接为一个整体，磁极的外表面形状为圆形，下表面形状为圆弧，转子轴被设计成内凹圆弧状，采用过盈配合的方式将磁环直接热套在转子轴上。该磁环和转子轴的设计用 于产生近似正弦形状分布的气隙磁场，降低或消除高次谐波，提高电机的整体性能。本专利技术的第一方面提供了一种磁环结构，包括稀土永磁材料和磁极，磁环的相邻两个磁极之间为非充磁的永磁材料，其特征在于:所述磁环结构的外表面形状设置为圆形，下表面形状设置为圆弧；每个磁极占有的空间机械角度:θ=360° /P，其中P为所述磁环结构所用于的永磁同步电机的磁极数。优选的，所述磁极充磁部分的机械角度为Q1，磁极非充磁部分的机械角度为θ2，其中 Θ i 和 θ2 满足关系:θ 1=(0.70 ~0.90) θ，θ 2= θ - Θ I。优选的，当所述磁环结构用于磁极数为10、定子槽数为12的永磁同步电机时，所述 θ 1=29° 、 Θ =7° 。优选的,所述磁极厚度最大值为hMax，最小值为hMin，则最大值和最小值之间关系为:hmn_(0.5 ~0.75)hmax。优选的,最大值和最小值之间关系为:hMin=0.6h_。优选的,基于Θ ! > hMax和hMin来确定磁环磁极外圆弧半径。优选的，所述磁极的充磁方式为平行充磁或径向充磁。本专利技术的第二方面，提供了一种用于永磁同步电机的转子轴，设计为多段内凹圆弧状，用以配合所述永磁同步电机的磁环结构，其特征在于:转子轴和磁环采用过盈配合。优选的，所述转子轴和磁环的过盈量为O~0.03_。本专利技术的第三方面，提供了一种永磁同步电机，包括:电机绕组、转子和电机定子铁芯，其特征在于，该转子包括上述磁环结构和与磁环结构过盈配合的轴。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下:该磁环的永磁体磁极连接为一个整体，磁环的外表面形状为圆形，下表面形状为圆弧，转子轴被设计成多段内凹圆弧状，采用过盈配合的方式将磁环直接热套在转子轴上。该磁环和转子轴的设计用于产生近似正弦形状分布的气隙磁场，降低或消除高次谐波，提高电机的整体性能。【专利附图】【附图说明】图1是现有技术中参考例的磁环结构示意图。图2是一现有技术中参考例电机的气隙磁通密度波形图。图3是现有技术中参考例电机的气隙磁通密度波形的谐波幅值。图4是本专利技术的实施例磁环2-D示意图。图5是本专利技术的实施例磁环3-D结构示意图。图6是一本专利技术磁环的磁极平行充磁示意图。图7是本专利技术磁环的磁极径向充磁示意图。图8是本专利技术实施例电机的气隙磁通密度波形图。图9是一本专利技术实施例电机的气隙磁通密度波形的谐波幅值。图10是本专利技术实施例永磁同步电机示意剖面图。附图标记说明:1-常规磁环；2_常规磁环N极；3_常规磁环S极；4_磁环；401_磁环磁极N极；402-磁环磁极S极；5-转子；6_永磁同步电机-J-永磁同步电机绕组；8_永磁同步电机定子铁芯。【具体实施方式】为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面参照附图具体说明根据本专利技术实施方式的永磁同步电机，本专利技术的实施方式不限于以下示例的实施方式。根据本专利技术实施方式，磁环采用稀土永磁材料4，磁环的外表面形状为圆形，下表面形状为圆弧。将永磁同步电机的磁极数设为P，参考例和实施例均为磁极数P=10。每极占有的空间机械角度:【权利要求】1.一种磁环结构,包括稀土永磁材料和磁极,磁环的相邻两个磁极之间为非充磁的永磁材料，其特征在于: 所述磁环结构的外表面形状设置为圆形，下表面形状设置为圆弧；每个磁极占有的空间机械角度:Θ =360° /P，其中P为所述磁环结构所用于的永磁同步电机的磁极数。2.如权利要求1所述的磁环结构，其特征在于: 所述磁极充磁部分的机械角度为G1，磁极非充磁部分的机械角度为θ2，其中01和Θ 2 满足关系:θ 1=(0.70 ~0.90) θ，θ 2= θ - Θ 103.如权利要求1所述的磁环结构，其特征在于: 当所述磁环结构用于磁极数为10、定子槽数为12的永磁同步电机时，所述θ1=29°、Θ 2=7°。4.如权利要求1或2或3所述的磁环结构，其特征在于: 所述磁极厚度最大值为hMax,最小值为hMin,则最大值和最小值之间关系为:hMin=(0.5~0.75) h—。5.如权利要求4所述的磁环结构，其特征在于: 最大值和最小值之间 关系为:hMin=0.6hmax06.如权利要求4所述的磁环结构，其特征在于: 基于Θ !> hMax和hMin来确定磁环磁极外圆弧半径。7.如权利要求1或2或3所述的磁环结构，其特征在于: 所述磁极的充磁方式为平行充磁或径向充磁。8.一种用于永磁同步电机的转子轴，所述转子轴为多段内凹圆弧状，用以配合所述永磁同步电机的磁环结构，其特征在于:转子轴和磁环采用过盈配合。9.如权利要求8所述的转子轴，其特征在于: 所述转子轴和磁环的过盈量为O~0.03mm。10.一种永磁同步电机，包括:电机绕组、转子和电机定子铁芯，其特征在于，该转子包括上述权利要求1-7中任一所述磁环结构和上述权利要求8-9中任一所述转子轴，它们两者过盈配合。【文档编号】H02K21/02GK103904851SQ201410123390【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日 【专利技术者】任武, 许强, 刘缵阁 申请人:湖北立锐机电有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁环结构，包括稀土永磁材料和磁极，磁环的相邻两个磁极之间为非充磁的永磁材料，其特征在于：所述磁环结构的外表面形状设置为圆形，下表面形状设置为圆弧；每个磁极占有的空间机械角度：θ=360°/P，其中P为所述磁环结构所用于的永磁同步电机的磁极数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任武，许强，刘缵阁，
申请(专利权)人：湖北立锐机电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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