[发明专利]一种非均匀气隙内置V字形式永磁电机转子结构

说明书

本发明公开了一种非均匀气隙内置V字形式永磁电机转子结构，转子外圆由两个凸极结构构成，分别为大凸极结构(1)和小凸极结构(3)；所述大凸极结构和小凸极结构通过连接圆弧(2)连接；若干个大凸极结构、小凸极结构及圆弧构成转子外圆。所述大凸极结构下设置有V字型槽，所述V字型顶端设置有弯钩隔磁槽，相邻所述V字型槽之间设置有加强筋。本发明与现有内置V形永磁体电机相比，增加了凸极率，充分利用了磁阻转矩，减少了漏磁，提高了永磁体的利用率；改善了电机气隙磁通密度谐波，降低了齿槽转矩和转矩脉动，有效的降低了铁心损耗和涡流损耗，提高了电机的效率和功率密度。

技术领域

本发明涉及一种永磁电机转子结构，尤其是一种转子内置“V”字形永磁体的非均匀气隙永磁电机，适用于压缩机、空调、电动工具和电动汽车等应用场合，属于电机技术领域。

背景技术

随着永磁材料技术的发展，永磁电机在人类生产和生活的各个领域中的应用越来越广泛。由于高效率、高功率密、高可靠性等显著特点，且结构设计多种多样，永磁电机得到了长足的发展，而对永磁电机结构的优化设计，能够最大限度的提高其性能和效率。

内置V型永磁体电机是一种常见的内置式永磁电机，由于永磁体被嵌入转子，永磁体被铁磁材料包围，容易导致磁极间漏磁，当电机旋转时造成气隙波形畸变，其径向分量会造成定子与转子间的振动，并导致电机固有性能的下降。常用的方法是通过转子磁路优化、极槽配合优化、永磁体结构优化等方法实现电机性能的优化和提升；非均匀气隙是一种电机优化设计方法，通过非均匀气隙的设置能够使得畸变的气隙磁场谐波得到抑制和抵消，同时增加凸极比，使得电机能够充分利用磁阻转矩。然而，非均匀气隙的设计往往会导致永磁磁通下降，永磁利用率低，而且不合理的凸极设计往往会导致齿槽转矩的增加和转矩脉动的增加，进而增加振动和运行噪音。因此，合理的设计转子磁路结构、转子气隙形状，对提高电机效率及电机动态性能具有重要的理论意义和经济价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种非均匀气隙内置V字形式永磁电机转子结构，采用该结构可以提高磁阻转矩和永磁材料利用率，降低转矩脉动，减少铁心损耗和涡流损耗，实现电机高效率、低噪音及低转矩脉动运行，提高电机的工作性能。

技术方案：本发明所采用的技术方案是通过设置转子外圆非均匀结构和内置永磁体槽型，进而改善磁路路径，优化电机气隙磁密波形，有效降低电机铁心损耗、涡流损耗及绕组铜耗。本发明的一种非均匀气隙内置V字形式永磁电机转子结构，具有以下特征：转子外圆由两个凸极结构构成，分别为大凸极结构(1)和小凸极结构(3)；所述大凸极结构和小凸极结构通过连接圆弧(2)连接；若干个大凸极结构、小凸极结构及连接圆弧构成转子外圆。所述大凸极结构下设置有V字型槽；

所述大凸极结构由三段圆弧：圆弧1(1-1)、圆弧2(1-3)及圆弧3(1-2)构成，圆弧2(1-3)位于中间，圆弧1(1-1)及圆弧3(1-2)位于两端。所述圆弧1(1-1)和圆弧3(1-2)的半径均为R3，圆心角度均为a3，其圆心分别为O3-1和O3-2；所述圆心O3-1和O3-2在以圆心O1，半径为R4的圆弧线上，其圆心角为a4；所述圆弧2(1-3)的半径为R2，其圆心角度为a2，圆心为O2；所述圆心O2和O1在以O为圆心，半径为R5的圆弧上，O2和O1之间的圆心角度为a5；

所述小凸极结构(3)是以O4为圆心，半径为R1，圆心角为a1的圆弧；圆心O4与圆心O在一条直线上，距离为L1＝(0.8～0.9)(R5+R2)；

所述连接圆弧(2)圆心为O，半径为R6，圆心角为a6；

所述大凸极结构数量为p，

且有a5＝360°/p-[a1R1/((L1+R1cos(a1/2))²+(R1sin(a1/2))²)^1/2]-a6，