本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電機轉(zhuǎn)子及永磁電機。

背景技術(shù)：

為了降低采用稀土釹鐵硼的永磁電機成本，一般會采用非稀土的鐵氧體永磁體來代替釹鐵硼永磁體，并且一般電機的永磁體通常采用內(nèi)置式單層弧形結(jié)構(gòu)。但由于鐵氧體永磁體的磁性能較差，使得該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁電機存在效率偏低、易退磁等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種電機轉(zhuǎn)子及永磁電機，以解決電機易退磁的問題，從而提高電機的可靠性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電機轉(zhuǎn)子，包括：

轉(zhuǎn)子鐵芯；以及

內(nèi)嵌于所述轉(zhuǎn)子鐵芯的多組永磁體，每組永磁體包括兩個以上的弧形永磁體，兩個以上的所述弧形永磁體的凸面相對設(shè)置形成一個磁極，且兩個以上的弧形永磁體的凸面的極性相同；

相鄰兩組所述永磁體中，相鄰兩個弧形永磁體的極性相反。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述每組永磁體中兩個以上的弧形永磁體拼接形成v形或u形。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述每組永磁體包括兩個弧形永磁體，分別為第一弧形永磁體與第二弧形永磁體；

所述第一弧形永磁體和所述第二弧形永磁體分別由所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的軸孔向所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面延伸，所述第一弧形永磁體的凸面與所述第二弧形永磁體的凸面相對設(shè)置形成v形，所述v形的開口朝向所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述每組永磁體包括三個以上弧形永磁體，三個以上所述弧形永磁體順次拼接形成u形，所述u形的開口朝向所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面。

在本發(fā)明的一個實施例中，每組所述永磁體包括三個弧形永磁體，分別為第三弧形永磁體、第四弧形永磁體以及第五弧形永磁體；

其中，第三弧形永磁體的凸面朝向所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面設(shè)置，所述第四弧形永磁體與所述第五弧形永磁體分設(shè)于所述第三弧形永磁體的兩端形成u形，所述第四弧形永磁體與所述第五弧形永磁體的凸面相對設(shè)置。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第四弧形永磁體的凸面的弧長大于或等于所述第三弧形永磁體的凸面的弧長；

所述第五弧形永磁體的凸面的弧長大于或等于所述第三弧形永磁體的凸面的弧長。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第四弧形永磁體的磁性能小于所述第三弧形永磁體的磁性能；

所述第五弧形永磁體的磁性能小于所述第三弧形永磁體的磁性能。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一弧形永磁體與所述第二弧形永磁體之間的夾角a或者所述第四弧形永磁體與所述第五弧形永磁體之間的夾角a滿足如下關(guān)系：

其中，p表示永磁電機的極數(shù)。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述弧形永磁體的凸面的圓心與凹面的圓心之間存在預設(shè)距離。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述弧形永磁體的厚度從所述弧形永磁體的中心向兩端逐漸減小。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面上沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向開設(shè)有凹槽，所述凹槽置于相鄰兩組所述永磁體的相鄰的兩個弧形永磁體之間。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述轉(zhuǎn)子鐵芯上設(shè)置有用于安裝多組所述永磁體的安裝部，所述電機裝置還包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面與所述安裝部之間的隔磁橋，所述隔磁橋的寬度大于或等于一片硅鋼片的厚度。

本發(fā)明還提供了一種永磁電機，包括電機定子以及上述任一項所述的電機轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子及永磁電機，通過采用兩個以上的弧形永磁體形成一組永磁體，將兩個以上的弧形永磁體的凸面相對設(shè)置形成一個磁極，從而通過多段式的弧形永磁體拼接的方式提升了易退磁區(qū)域的抗退磁能力，解決了局部退磁的問題，從而整體提升了電機的可靠性。同時，通過利用弧形永磁體的凸面的弧長大于凹面弧長的特點，將兩個以上的弧形永磁體的凸面相對設(shè)置以提供一個磁極的磁通量，從而提高了每一個磁極下的永磁體表磁面積，提升了電機的氣隙磁密度以及輸出轉(zhuǎn)矩，進一步提升了電機的性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中電機轉(zhuǎn)子的局部放大圖；

圖3為本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中電機轉(zhuǎn)子的局部放大圖；

圖5為本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子中弧形永磁體一實施例的示意圖；

圖6為本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子的永磁體用量與傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子的永磁體用量的對比圖；

圖7位本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子的氣隙磁密度與傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子的氣隙磁密度的對比圖；

圖8為本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)矩與傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)矩的對比圖；

圖9為傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子在特定退磁場下的磁密云圖；

圖10為本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子處于同一退磁場下的磁密度云圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子及永磁電機作進一步詳細的說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1和圖3，本發(fā)明提供了一種電機轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯100、內(nèi)嵌于轉(zhuǎn)子鐵芯的多組永磁體以及轉(zhuǎn)軸(未示出)。其中，轉(zhuǎn)子鐵芯100上設(shè)置有多個用于安裝多組永磁體的安裝部110，安裝部110可以為設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵芯100上的通槽或通孔。本實施例中，轉(zhuǎn)子鐵芯100由硅鋼片依次疊加形成，安裝部110可以為設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵芯100上的通槽。轉(zhuǎn)子鐵芯100上還設(shè)置有用于安裝轉(zhuǎn)軸的軸孔120，其中，軸孔120置于轉(zhuǎn)子鐵芯的中心位置，多個安裝部110均勻分布在轉(zhuǎn)子鐵芯100的內(nèi)表面與外表面之間。

多組永磁體對應(yīng)設(shè)置于多個安裝部110內(nèi)，即每組永磁體置于同一安裝部110內(nèi)。本實施例中，每個安裝部110包括兩個以上的弧形槽，且相鄰的兩個弧形槽相互連通形成一個安裝部110。

每組永磁體包括兩個以上的弧形永磁體，兩個以上的弧形永磁體的凸面相對設(shè)置形成一個磁極，即永磁體的組數(shù)等于該永磁電機的極數(shù)。本實施例中，弧形永磁體采用的是非稀土永磁體。每組永磁體中兩個以上的弧形永磁體的凸面的極性相同，相應(yīng)的，兩個以上的弧形永磁體的凹面的極性也相同，這樣，通過采用弧形永磁體，并利用弧形永磁體的凸面的弧長大于凹面的弧長的特點，提升了一個磁極下的永磁體表磁面積，從而提升了電機的氣隙磁密度以及輸出轉(zhuǎn)矩，進一步提升了電機的性能。

在本發(fā)明的一個實施例中，每組永磁體中兩個以上的弧形永磁體拼接形成v形或u形，以增加同一磁極下表磁面積。v形或u形的開口朝向轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面設(shè)置，兩個以上的弧形永磁體的凸面朝向v形或u形的內(nèi)部，且兩個以上弧形永磁體的凸面的極性均相同。

相鄰兩組永磁體中，相鄰的兩個弧形永磁體的極性相反。具體地，相鄰的兩個弧形永磁體的凹面相對設(shè)置，且相鄰兩個弧形永磁體的凹面的極性相反。 這樣使得相鄰兩組永磁體的極性相反，從而滿足相鄰兩個磁極以n極和s極交替分布的特點。本發(fā)明中，通過多段式的弧形永磁體拼接的方式提升了易退磁區(qū)域的抗退磁能力，解決了局部退磁的問題，從而整體提升了電機的可靠性。

進一步地，在轉(zhuǎn)子鐵芯橫截面方向上，多組永磁體均勻分布于轉(zhuǎn)子鐵芯100上，且多組永磁體中心對稱設(shè)置。這樣，使得該電機轉(zhuǎn)子的磁場分布均勻，以保證該電機轉(zhuǎn)子能夠穩(wěn)定運行，從而保證電機的性能。

如圖6所示，圖中的單層弧形輪廓(虛線區(qū)域)用于表示傳統(tǒng)電機轉(zhuǎn)子的永磁體用量，三個弧形永磁體拼接而成的u形輪廓用于表示本發(fā)明中的電機轉(zhuǎn)子的永磁體用量。從圖中可以看出，本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子的永磁體用量明顯高于傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子的永磁用量，從而極大的增加了同一磁極內(nèi)的永磁體用量。

如圖7所示，曲線l1表示傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子的氣隙磁密度，曲線l2表示本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子的氣隙磁密度。從圖中可以看出，本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子的氣隙磁密度相對于傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子的氣隙磁密度提升了50％以上。

如圖8所示，曲線s1表示傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)矩，曲線s2表示本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)矩。從圖中可以看出，本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)矩提升了40％以上。

圖9和圖10分別為傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子與本發(fā)明的電子轉(zhuǎn)子在同一退磁場下的磁密云圖，通過對比圖9和圖10可知，本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子相對于傳統(tǒng)的電機轉(zhuǎn)子具有較強的抗退磁能力，解決了局部退磁的問題，從而整體提升了電機的可靠性。

在本發(fā)明的一個實施例中，如圖1所示，每組永磁體200包括兩個弧形永磁體，分別為第一弧形永磁體210與第二弧形永磁體220，相應(yīng)的，安裝部110呈v形，包括兩個相互連通的弧形槽，兩個弧形永磁體分別置于兩個弧形槽內(nèi)。第一弧形永磁體210和第二弧形永磁體220分別由軸孔120的外周向轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面延伸，第一弧形永磁體210的凸面與第二弧形永磁體220的凸面相對設(shè)置形成v形，即第一弧形永磁體210的凸面和第二弧形永磁體220的凸面均朝向v形的內(nèi)部，v形的開口朝向轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面。

圖2為圖1的局部放大圖，其包括有兩組永磁體，其中，位于左側(cè)的第一 組永磁體200中，第一弧形永磁體210的凸面的極性與第二弧形永磁體220的凸面的極性相同，且均為n極，兩個弧形永磁體的凹面的極性相同且均為s極，這樣使得第一組永磁體200相對于其他永磁體組整體表現(xiàn)為s極。位于右側(cè)的第二組永磁體200中，兩個弧形永磁體的凸面的極性相同，且均為s極，兩個弧形永磁體的凹面的極性相反相同且均為n極，這樣使得該組永磁體相對于其他永磁體組整體表現(xiàn)為n極。因此，第一組永磁體200中的第二弧形永磁體220與第二組永磁體200中的第一弧形永磁體210相鄰，且兩者的極性相反。這樣使得相鄰兩組永磁體的極性相反，從而滿足相鄰兩個磁極以n極和s極交替分布的特點。

如圖1所示，第一弧形永磁體210與第二弧形永磁體220之間的夾角a滿足如下關(guān)系：其中p表示永磁電機的極數(shù)。其中，夾角a表示在同一磁極范圍內(nèi)，該磁極的v型永磁體組的表磁面積在轉(zhuǎn)子外圓上的投影的大小。通過將夾角a設(shè)置為上述范圍，以達到較大的表磁面積。

在本發(fā)明的另一個實施例中，每組永磁體包括三個以上的弧形永磁體，三個以上弧形永磁體順次拼接形成u形，三個以上的弧形永磁體的凸面均朝向u形的內(nèi)部設(shè)置，u形的開口朝向轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面。此時，安裝部110也呈u形，包括三個以上的弧形槽，三個以上的弧形永磁體對應(yīng)設(shè)置在弧形槽內(nèi)。

如圖3所示，每組永磁體500可以包括三個弧形永磁體，分別為第三弧形永磁體510、第四弧形永磁體520以及第五弧形永磁體530。此時，安裝部110呈u形，由三個連通的弧形槽形成，三個弧形永磁體分別置于三個弧形槽內(nèi)。

其中，第三弧形永磁體510凸面朝向轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面，第三弧形永磁體的凹面朝向軸孔120設(shè)置，即第三弧形永磁體510的彎曲方向與轉(zhuǎn)子鐵芯100的圓周方向一致。第四弧形永磁體520與第五弧形永磁體530分設(shè)于第三弧形永磁體510的兩端，三個弧形永磁體拼接形成u形。其中，第四弧形永磁體520與第五弧形永磁體530的凸面相對設(shè)置。這樣，第三弧形永磁體510置于u形的底部，第四弧形永磁體520與第五弧形永磁體530相對于第一弧形永磁體 的中心對稱的設(shè)置于第三弧形永磁體510的兩端，且三個弧形永磁體的凸面均朝向u形的內(nèi)部，這樣有益于增加同一磁極下的永磁體的表磁面積，提高電機的轉(zhuǎn)矩及氣隙磁密度，從而提升電機的性能。

圖4為圖3的局部放大圖，其包括兩組永磁體。其中，置于左側(cè)的第一組永磁體500中，三個弧形永磁體的凸面的極性相同且均為n極，三個弧形永磁體的凹面的極性相同且均為s極，這樣，該組永磁體相對于其他永磁體組整體表現(xiàn)為s極。置于右側(cè)的第二組永磁體500中，三個弧形永磁體的凸面的極性相同且均為s極，三個弧形永磁體的凹面的極性相同且均為n極，這樣該組永磁體相對于其他永磁體組整體表現(xiàn)為n極。因此，第一組永磁體500中的第五弧形永磁體530的凹面與第二組永磁體500中第四弧形永磁體520的凹面的極性相反。這樣使得相鄰兩組永磁體的極性相反，從而滿足相鄰兩個磁極以n極和s極交替分布的特點。

第四弧形永磁體520與第五弧形永磁體530之間的夾角a滿足如下關(guān)系：其中p表示永磁電機的極數(shù)。其中，夾角a表示在同一磁極范圍內(nèi)，該磁極的u型永磁體組的表磁面積在轉(zhuǎn)子外圓上的投影的大小。通過將夾角a設(shè)置為上述范圍，以達到較大的表磁面積。

作為進一步的改進，第四弧形永磁體520的凸面的弧長大于或等于第三弧形永磁體510的凸面的弧長；第五弧形永磁體530的凸面的弧長大于或等于第三弧形永磁體510的凸面的弧長。這樣，通過將第三弧形永磁體510的凸面的弧長設(shè)置為小于或等于第四弧形永磁體520的凸面的弧長以及第五弧形永磁體530的凸面的弧長，可以提升該電機轉(zhuǎn)子的抗退磁能力，避免局部退磁，從而提高了電機的可靠性。

在本實施例中，第四弧形永磁體520與第五弧形永磁體530的結(jié)構(gòu)相同，即第四弧形永磁體520的凸面的弧長等于第五弧形永磁體530的凸面的弧長，從而可以簡化該永磁體組的加工程序等。當然，在其他實施例中，第四弧形永磁體520與第五弧形永磁體530的結(jié)構(gòu)也可以不同。

在本發(fā)明的一個實施例中，第四弧形永磁體520的磁性能小于第三弧形永磁體510的磁性能；第五弧形永磁體530的磁性能小于第三弧形永磁體510的磁性能。其中，此處的磁性能是指弧形永磁體的剩磁、矯頑力、內(nèi)稟矯頑力以及磁能積等性能指標。這樣，通過將第三弧形永磁體510的磁性能設(shè)置為高于第四弧形永磁體520的磁性能以及第五弧形永磁體530的磁性能，可以提升該電機轉(zhuǎn)子的抗退磁能力，避免局部退磁，從而提高了電機的可靠性。在本實施例中，第四弧形永磁體520的磁性能與第五弧形永磁體530可以采用磁性能相同的永磁體，也可以采用磁性能不同的永磁體。

在其他實施例中，每組永磁體還可以包括四個以上的弧形永磁體。例如，每組永磁體可以包括四個弧形永磁體，四個弧形永磁體依次拼接形成u形，u形的底部由兩個弧形永磁體依次連接形成，u形的側(cè)壁分別由一個弧形永磁體形成，四個弧形永磁體的凸面均朝向u形的內(nèi)部設(shè)置，u形的開口朝向轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)面。

在其他實施例中，每組永磁體還可以包括五個弧形永磁體，五個弧形永磁體依次拼接為u形，u形的底部由其中一個弧形永磁體構(gòu)成，u形的側(cè)壁分別由兩個弧形永磁體拼接形成，五個弧形永磁體的凸面均朝向u形的內(nèi)部設(shè)置，u形的開口朝向轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)面?；蛘?，u形的底部由三個弧形永磁體依次拼接形成，u形的側(cè)壁分別由一個弧形永磁體形成，五個弧形永磁體的凸面均朝向u形的內(nèi)部設(shè)置，u形的開口朝向轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)面。當然，每組永磁體中弧形永磁體的數(shù)量還可以是其他數(shù)量，如五個以上等，此處不再窮舉。

在本發(fā)明的一個實施例中，每個弧形永磁體的凸面的圓心與凹面的圓心之間存在有預設(shè)距離，即弧形永磁體的凸面弧形的圓心與凹面的弧形的圓心并不同心。如圖5所示，弧形永磁體的凸面是指圓心為o1，半徑為rout的弧形面，弧形永磁體的凹面是指圓心為o2，半徑為rin的弧形面，且圓心o1與圓心o2之間的距離為h。在本實施例中，高度h小于弧形永磁體的厚度值。傳統(tǒng)的弧形永磁體的內(nèi)外弧為同心弧，即弧形永磁體為同心圓環(huán)的一部分。而本發(fā)明中，通過弧形永磁體的凹面弧長與凸面弧長不同心的設(shè)置，進一步提升該電機轉(zhuǎn)子的抗退磁能力，避免局部退磁，從而提高了電機的可靠性。

更進一步地，每個弧形永磁體的厚度從該弧形永磁體的中心向該弧形永磁體的兩端逐漸減小，因此，該弧形永磁體的中間的厚度大于弧形永磁體兩端的厚度。這樣，通過采用中間厚、兩端薄的弧形永磁體，可以提升該電機轉(zhuǎn)子的抗退磁能力，避免局部退磁，從而提高了電機的可靠性。

在本發(fā)明的一個實施例中，轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面上沿轉(zhuǎn)子鐵芯100的軸向開設(shè)有凹槽300，該凹槽300置于相鄰兩組永磁體之間，具體地，該凹槽300置于相鄰兩組永磁體的相鄰的兩個弧形永磁體之間，用于分隔不同的磁極。其中，凹槽300的數(shù)量等于永磁體的組數(shù)，亦即凹槽300的數(shù)量等于電機的極數(shù)。在本實施例中，凹槽300的數(shù)量為6個。

作為進一步的改進，該電機轉(zhuǎn)子還包括隔磁橋400，該隔磁橋400設(shè)置于轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面與安裝部110之間。具體地，該隔磁橋400設(shè)置于安裝部110的端部與轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面之間。在本實施例中，安裝部110由兩個以上的弧形槽拼接形成v形或u形，安裝部110的端部是指安裝部110與轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面相鄰近的一端。如圖1和圖3所示，隔磁橋400的寬度b大于或等于一片該轉(zhuǎn)子所用的硅鋼片的厚度。通過設(shè)置隔磁橋400，可以減少漏磁，進一步提升電機的性能。同時，隔磁橋400可以保證轉(zhuǎn)子具有足夠的機械強度，避免轉(zhuǎn)子在運行過程中的形變，從而提高了電機的可靠性。

在本實施例中，由于v形安裝部或u形安裝部110至少具有兩個與轉(zhuǎn)子鐵芯100的外表面相鄰近的端部，因此隔磁橋400的數(shù)量應(yīng)大于或等于永磁體組數(shù)的2倍，也就是說，隔磁橋400的數(shù)量大于或等于永磁電機的極數(shù)的2倍。

本發(fā)明還提供了一種永磁電機，包括電機定子以及上述任一實施例所述的電機轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子及永磁電機，通過采用兩個以上的弧形永磁體形成一組永磁體，將兩個以上的弧形永磁體的凸面相對設(shè)置形成一個磁極，從而通過多段式的弧形永磁體拼接的方式提升了易退磁區(qū)域的抗退磁能力，解決了局部退磁的問題，從而整體提升了電機的可靠性。同時，通過利用弧形永磁體的凸面的弧長大于凹面弧長的特點，將兩個以上的弧形永磁體的凸面相對設(shè)置以提供一個磁極的磁通量，從而提高了每一個磁極下的永磁體表磁面積，提升了電機 的氣隙磁密度以及輸出轉(zhuǎn)矩，進一步提升了電機的性能。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。