[发明专利]一种永磁转子的其设计方法及永磁转子磁瓦

说明书

本发明涉及一种永磁转子的设计方法及永磁转子磁瓦。所述永磁转子磁瓦在周向上的外轮廓线为多段线结构，所述多段线结构相对于位于多段线中间的曲率半径线呈轴对称结构，所述外轮廓线的周向方向上位于中间部分的曲率半径大于其它部分的曲率半径，所述其它部分的曲率圆心不在所述位于多段线中间的曲率半径线上。本申请中，由于所述永磁转子磁瓦的外轮廓线为多段线结构，使电机的气隙长度呈正弦变化趋势，应用该永磁转子磁瓦的电机反电动势正弦度更高，谐波含量少，转矩脉动小，降低了噪音，同时提高了电机及控制器的平稳性和可靠性。

技术领域

本发明涉及电机技术，更具体地涉及一种永磁转子的设计方法及永磁转子磁瓦。

背景技术

磁瓦主要应用在永磁直流电机中，以永磁材料产生恒定磁势源。

现有技术中的磁瓦由于其外轮廓线设计不合理等原因，使得所述磁瓦在随电机转动的过程中，电机的气隙长度不能呈正弦规律变化，因而不能产生正弦波形的磁场，这使得电机控制器必须通过软硬件进行电流波形的控制，增加了控制器软硬件的设计难度，且电机的转矩脉动大，同时也具有较大的功率损耗和噪音。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种使气隙长度呈正弦变化的永磁转子的设计方法及永磁转子磁瓦。

本发明的另一目的在于提供一种能够产生较小转矩脉动的永磁转子的设计方法及永磁转子磁瓦。

根据本发明的第一方面，提供一种永磁转子的设计方法，一种永磁转子的设计方法，其特征在于，永磁转子磁瓦(1)在周向上的外轮廓线(200)为多段线结构，所述多段线结构相对于位于多段线中间的曲率半径线呈轴对称结构，所述外轮廓线(200)的周向方向上位于中间部分的曲率半径大于其它部分的曲率半径，所述其它部分的曲率圆心不在所述位于多段线中间的曲率半径线上，所述外轮廓线(200)包括第一弧段(3)、第二弧段(4)和中心弧段(5)，所述第一弧段(3)和第二弧段(4)沿着所述永磁转子磁瓦(1)的周向对称的设置在所述中心弧段(5)的两侧，其中所述第一弧段(3)和第二弧段(4)朝向所述中心弧段(5)的一端分别与所述中心弧段(5)的两端连接，形成光滑过渡的多弧段结构，外轮廓线还包括在第一弧段(3)、第二弧段(4)、中心弧段(5)三个弧段线结构的永磁转子磁瓦的沿着周向的两端对称设置的第三弧段(6)和第四弧段(7)，所述第三弧段(6)与所述第一弧段(3)相连接，所述第四弧段(7)与所述第二弧段(4)相连接，第三弧段(6)和第四弧段(7)的曲率半径和弧高相同，

所述设计方法包括以下步骤：

S1)、根据电机使用情况确定永磁转子磁瓦(1)的中心弧段(5)的曲率半径R，沿着周向对称设置于所述中心弧段(5)的两侧的待设计弧段在X方向和Y方向的偏心距离d_x和d_y的值，第三弧段(6)和第四弧段(7)相对于位于所述多段线中间的曲率半径在Y方向和X方向的偏心距离分别为d₂₁、d₂₂，其中所述X方向为位于所述中心弧段(5)中间的曲率半径R所在的方向，所述Y方向与所述X方向垂直；

S2)、根据公式

计算得出所述永磁转子磁瓦(1)待设计的两个弧段的曲率半径r的值，其中H为所述永磁转子磁瓦(1)的中心弧段(5)的高度值，所述永磁转子磁瓦(1)的中心弧段的高度H取为h/(n-1)，其中h为各段圆弧总高度的值，n为3；

S3)、根据公式

计算所述永磁转子磁瓦的第三弧段(6)和第四弧段(7)的曲率半径r₂的值，永磁转子磁瓦的中心弧段的高度H近似取h₂/(n-1)，其中h₂为五段圆弧总高度的值，n＝5，