一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构制造技术

本发明专利技术提供一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构，属于转子结构领域，包括内部磁极、辅助磁极、主磁极、转子铁芯和转轴，所述转子铁芯内部设置磁体槽，所述磁体槽插接内部磁极，所述转子铁芯中心设置转轴，转子铁芯外表面设置辅助磁极和主磁极，辅助磁极与主磁极交替设置并包围转子铁芯外表面，主磁极与辅助磁极为海尔贝克磁环。本发明专利技术的有益效果是避免能量浪费、提高能量利用率并保证电机性能。提高能量利用率并保证电机性能。提高能量利用率并保证电机性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构


[0001]本专利技术属于转子结构领域，具体地是一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构。

技术介绍

[0002]目前节能是国内外都在关注的问题，电机作为工业系统中能量转换的核心设备，提高电机的转换效率对于节能目标有着重要的意义，不但降低了能量的浪费还降低了工作成本。
[0003]永磁同步电机因体积小、功率密度高、转矩密度大和动态性能好等优点被广泛地应用和研究，故降低能量浪费同时保证永磁同步电机的性能是电机研究的主要方向，目前永磁同步电机的转子结构分为表贴式和内置式，表贴式永磁同步电机中的永磁体直接作用于气隙，气隙处磁场强度高、密度大，但是容易受到电枢磁场的影响，永磁体容易发生退磁并且气隙磁密波形正弦度差，内置式永磁同步电机输出转矩能力强，动态性能好，但是漏磁问题较大，转矩脉动高。
[0004]在永磁同步电机中转子结构决定着电机的磁负荷和输出性能，因此避免表贴式结构和内置式结构的缺陷是目前电机性能提升和降低能量浪费的主要目标，同时表贴式结构和内置式结构的缺陷也是导致目前电机能量浪费、气隙磁密波形正弦度差和转矩脉动抑制不理想的主要问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种避免能量浪费、提高能量利用率并保证电机性能的基于海尔贝克磁环的混合转子结构，尤其适合永磁同步电机的转子。所要解决的技术问题是：目前采用表贴式电机和内置式电机导致目前电机漏磁、气隙磁密波形正弦度差或转矩脉动抑制不理想的问题。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构，包括内部磁极、辅助磁极、主磁极、转子铁芯和转轴，所述转子铁芯内部设置磁体槽，所述磁体槽插接内部磁极，所述转子铁芯中心设置转轴，转轴与转子铁芯之间设置绝缘层转子铁芯外表面设置辅助磁极和主磁极，辅助磁极与主磁极交替设置并包围转子铁芯外表面，主磁极与辅助磁极为海尔贝克磁环。
[0007]进一步的，所述辅助磁极和主磁极外部套设定子铁芯，所述定子铁芯内表面设置定子槽，所述定子槽内设置定子绕组。
[0008]进一步的，所述内部磁极围绕转子铁芯的中心等距均匀设置四个。
[0009]进一步的，所述内部磁极设置为弯曲状。
[0010]进一步的，所述辅助磁极宽度小于主磁极的宽度，主磁极中部厚度大于两侧厚度，辅助磁极中部厚度大于两侧厚度。
[0011]进一步的，所述辅助磁极设置4块，主磁极设置4块。
[0012]进一步的，所述主磁极偏心距与辅助磁极偏心距关系如下
[0013][0014]其中，h1为主磁极偏心距，h2为辅助磁极偏心距，R
rot
为转子半径，θ1为主磁极端部与其中心轴线夹角，θ2为辅助磁极端部与其中心轴线的夹角。
[0015]确定了主磁极偏心距与辅助磁极偏心距的关系。
[0016]进一步的，所述内部磁极的磁极夹角为62
°
。确定内部磁极的结构，保证工作效果。
[0017]进一步的，所述辅助磁极充磁方向与主磁极充磁方向的夹角为45
°
。确保充磁的角度，以提高充磁效果。
[0018]进一步的，所述转子铁芯外围的海尔贝克磁环中主磁极与辅助磁极比为4:1。确保混合转子的工作效果。
[0019]进一步的，所述内部磁极、主磁极和辅助磁极均为永磁体。
[0020]采用以上结构后，具有以下有益效果：
[0021]1、由于采用了海尔贝克磁环的主磁极与辅助磁极配合内置式的内部磁极，主磁极和辅助磁极采用了不等宽的极弧偏心结构，将表贴式与内置式的结构的优势进行了结合，克服了目前磁密波形正弦度差和漏磁问题，起到了提高气隙磁密波形的正弦度，改善电机反电动势波形，并且使磁场更加集中，提高了转矩脉动抑制效果。
[0022]2、由于采用了主磁极、辅助磁极和内部磁极的结构配合，改变了充磁角度和强度，避免了反向磁场，防止在使用过程中的退磁现象，确保了永磁体充磁效率和使用寿命。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的转子结构示意图；
[0024]图2是本专利技术的主磁极偏心距与辅助磁极偏心距角度示意图；
[0025]图3是本专利技术的转子和定子装配示意图；
[0026]图4是本专利技术的转子结构电机与表贴式电机气隙磁密处仿真波形；
[0027]图5是本专利技术的转子结构电机与内置式电机气隙磁密处仿真波形；
[0028]图6是本专利技术的转子结构电机、内置式电机和表贴式电机的输出转矩仿真波形；
[0029]图7是本专利技术的充磁方向示意图。
[0030]图中：
[0031]1、内部磁极；2、辅助磁极；3、主磁极；4、转子铁芯；5、转轴；6、磁体槽；7、定子铁芯；8、定子槽；9、定子绕组。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0033]如图1
‑
3所示：
[0034]一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构，其中海尔贝克磁环为采用海尔贝克阵列的磁环，包括内部磁极1、辅助磁极2、主磁极3、转子铁芯4和转轴5，转子铁芯4内部设置磁体槽6，磁体槽6插接内部磁极1，磁体槽6与内部磁极1采用过盈配合，转子铁芯4中心过盈配合
转轴5，转子铁芯4外表面套设辅助磁极2和主磁极3，辅助磁极2与主磁极3交替设置并包围转子铁芯4外表面，主磁极3与相邻的辅助磁极2紧密贴合且无缝隙，主磁极3与辅助磁极2为海尔贝克磁环，内部磁极1、主磁极3和辅助磁极2均为永磁体。
[0035]辅助磁极2和主磁极3外部套设定子铁芯7，定子铁芯7内表面设置定子槽8，定子槽8内卡设定子绕组9。
[0036]内部磁极1围绕转子铁芯4的轴线等距均匀设置四个，且主磁极3与内部磁极1对应设置。
[0037]内部磁极1设置为弯曲状，内部磁极1的两端部向远离转子铁芯4方向弯曲或折弯，内部磁极1两侧对称，内部磁极1中心线过转子铁芯4的中心，主磁极3中心线也过转子铁芯4的中心。
[0038]辅助磁极2宽度小于主磁极3的宽度。
[0039]辅助磁极2设置4块，主磁极3设置4块，辅助磁极2位于相邻两个内部磁极1的间隔处。
[0040]主磁极3偏心距与辅助磁极2偏心距关系如下
[0041][0042]其中，h1为主磁极3偏心距，h2为辅助磁极2偏心距，R
rot
为转子半径，θ1为主磁极3端部与其中心轴线夹角，θ2为辅助磁极2端部与其中心轴线的夹角。
[0043]内部磁极1的磁极夹角为62
°
，辅助磁极2充磁方向与主磁极3充磁方向的夹角为45
°
，转子铁芯4外围的海尔贝克磁环中主磁极3与辅助磁极2比为4:1。
[0044]如图7所示，箭头为对应磁极的充磁方向，采用上述结构后，主磁极3采用径向充磁，辅助磁极2采用切向充磁，内部磁极1采用径向或磁极夹角62
°
的充磁方向。
[0045本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构，其特征在于：包括内部磁极、辅助磁极、主磁极、转子铁芯和转轴，所述转子铁芯内部设置磁体槽，所述磁体槽插接内部磁极，所述转子铁芯中心设置转轴，转子铁芯外表面设置辅助磁极和主磁极，辅助磁极与主磁极交替设置并包围转子铁芯外表面，主磁极与辅助磁极为海尔贝克磁环。2.根据权利要求1所述的一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构，其特征在于：所述内部磁极围绕转子铁芯的中心等距均匀设置四个。3.根据权利要求1所述的一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构，其特征在于：所述内部磁极设置为弯曲状。4.根据权利要求1所述的一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构，其特征在于：所述辅助磁极宽度小于主磁极的宽度，主磁极中部厚度大于两侧厚度，辅助磁极中部厚度大于两侧厚度。5.根据权利要求1所述的一种基于海尔贝克磁环的混合转子结构，其特征在于：所述辅助磁极设置4块，主磁极设置4块。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵咪，王雨农，黄毅，张健，贾晓睿，孙涛，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：