[发明专利]一种表贴式永磁电机的永磁体及其优化方法

说明书

本发明公开了一种表贴式永磁电机的永磁体及其优化方法，涉及到电机技术领域，永磁体为轴向不对称结构，以永磁体的形状参数：最大宽度b、最小宽度b1、高度d、厚度h作为变量，在三维磁场中进行优化计算；具体优化方法为：永磁体最大宽度b作为约束条件，以永磁体体积最小和电机力矩最大为优化目标，建立永磁电机在三维磁场中的参数化模型，通过不断调整永磁体最小宽度b₁、高度d、厚度h形状参数，计算电动机的性能，获得满足优化目标的永磁体的形状参数，并用这些参数来确定磁极的最终结构。本发明的新型磁体优化设计方法，通过优化永磁体形状，在不改变加工工艺及电机性能的前提下，有效减少了稀土永磁材料的使用，从而降低了电机成本。

技术领域

本发明涉及到一种磁体，尤其涉及到一种表贴式永磁电机的永磁体及其优化方法。

背景技术

现有的表贴式永磁电机，永磁体多加工成沿轴向对称的规则形状，如矩形、瓦片形等，这样电机结构在轴向上完全对称，在进行磁路计算时就可以简化为二维磁场进行分析。但这种规则的永磁体在转子表面进行安装时，永磁体之间必须设定好固定的间隙，并对磁体进行严格定位，这给安装带来极大困难，因此实际应用中多采用永磁体之间不留间隙的紧密排放的装配方式，这种安装方式会导致永磁体间的漏磁增加以及永磁体用量的增大，从而增加了电机的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种全新的磁极，将永磁体设计成轴向不规则形状，以永磁体的形状参数作为变量在三维磁场中进行优化计算，得到既能满足安装需求又能减少永磁体用量的磁极结构。本发明可通过对传统表贴式永磁电机永磁体形状的改变，实现了永磁体最简单有效的定位安装，同时永磁体的用量达到最小化，进而节省了电机成本。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

.一种表贴式永磁电机的磁体优化方法，以永磁体的形状参数：最大宽度b、最小宽度b₁、高度d、厚度h作为变量，在三维磁场中进行优化计算；具体优化方法为：永磁体最大宽度b作为约束条件，以永磁体体积最小和电机力矩最大为优化目标，建立永磁电机在三维磁场中的参数化模型，通过不断调整永磁体最小宽度b₁、高度d、厚度h形状参数，计算电动机的性能，获得满足优化目标的永磁体的形状参数，并用这些参数来确定磁极的最终结构。

进一步的，在矩形永磁体的左右两侧各去除一部分，去除的部分为矩形、圆弧形或其它形状，在三维磁场中进行优化计算从而得到优化后的永磁体；优化后的永磁体左右两侧呈内凹状或者左右两侧凸起状；优化后的永磁体通过上下两侧端部进行接触定位或者优化后的永磁体通过凸起部分的端面进行接触定位。

进一步的，得到类“工”字型结构或者类“中”字型结构的永磁体。

进一步的，在矩形永磁体的左右两侧中间位置各去除一部分，得到原点对称结构的永磁体。

进一步的，得到“工”字型结构或者“中”字型结构的永磁体。

进一步的，优化后的永磁体的高度d、最大宽度b及厚度h分别与优化前的永磁体的高度d、最大宽度b及厚度h相同，优化后的永磁体的最大宽度b与优化后的永磁体的最小宽度b₁的比值大于0.8。

进一步的，优化后的永磁体为“工”字型永磁体，其中，“工”字型永磁体的高度d、最大宽度b及厚度h分别与矩形永磁体的高度d、最大宽度b及厚度h相同，“工”字型永磁体的最大宽度与其中间最小宽度b₁的比值大于0.8。

进一步的，优化后的永磁体为“中”字型永磁体，其中，“中”字型永磁体的高度d、最大宽度b及厚度h分别与矩形永磁体的高度d、最大宽度b及厚度h相同，“中”字型永磁体的最大宽度与其两端最小宽度b₁的比值大于0.8。

进一步的，所述“工”字型永磁体材料为稀土永磁体。

进一步的，所述“中”字型永磁体材料为稀土永磁体。