[发明专利]一种具有偏心内转子的转子结构

说明书

本发明提供了一种具有偏心内转子的转子结构，包括：外转子铁心、永磁体、隔磁块、转子轴、套筒；外转子铁心外侧壁固定安装在套筒内侧壁上，内侧壁设置有若干永磁体；相邻永磁体之间设置有隔磁块；还包括偏心内转子铁心；偏心内转子铁心内侧壁固定安装在转子轴外侧壁上，外侧壁与永磁体之间设置有间隙；偏心内转子铁心的外廓由若干偏心圆弧组构成，偏心圆弧与永磁体一一对应。本发明的内转子与永磁体间的气隙厚度不均匀，且变化更为合理，改善了电机气隙磁密波形，减小气隙磁场中谐波含量，使气隙磁场接近正弦波，从而改善了空心杯型电机反电动势波形，提升了电机性能；基于本发明的技术方案设计的永磁电机具有转矩脉动小且输出力矩大的优点。

技术领域

本发明涉及永磁电机的设计、优化领域，尤其涉及一种具有偏心内转子的转子结构。

背景技术

交流异步电机在作为驱动电机运行时，由于异步电机定子产生的三相交流磁场会在转子轮毂上产生巨大的涡流损耗，限制了电机的最高转速。为了减小转子轮毂的涡流，目前通常采用空心杯型永磁电机，即通过将电机转子设计为内外转子双转子结构的形式，定子为空心杯型，并置于内外转子之间，永磁体置于外转子铁心上，该结构由于永磁体与内外转子没有相对运动，因此可以大幅降低转子轮毂上的涡流损耗。为了提高电机的输出力矩，永磁电机多采用具有正弦波相电流驱动的控制方式，正弦波相电流需要与正弦波相反电动势相互作用，以减小电磁转矩脉动。而传统的空心杯型永磁电机，其反电动势波形中3、5、7次谐波含量较大，使电机产生电磁转矩脉动，影响电机性能与效率。空心杯型永磁电机反电动势波形谐波含量较大的的主要原因是电机气隙磁场波形的正弦型较差，混入了较多的奇次谐波，使电机的气隙磁场接近梯形，因此反电动势波形的谐波含量较大。由此看来，优化电机结构，降低气隙磁场波形谐波含量，使气隙磁场波形接近正弦波是至关重要的。

在一些现有技术的文献中，公开了一种无定子铁心空心杯电机结构，其中的空心杯定子结构可用于永磁同步电动机的设计中，使得内外转子铁心都随永磁体同步旋转，从而不会在铁心中产生损耗，同时空心杯定子使得定子成为无齿槽结构，可以消除齿槽转矩和齿谐波，但由于其气隙径向厚度均一，导致径向气隙磁阻一致，影响气隙磁场分布，使得气隙磁场谐波含量较大，正弦性较差，影响电机性能。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种具有偏心内转子的转子结构，其能降低气隙磁场谐波的含量，并使气隙磁场具有良好的正弦型，提升电机性能。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种具有偏心内转子的转子结构，包括：外转子铁心、永磁体、隔磁块、转子轴、套筒；所述外转子铁心外侧壁固定安装在所述套筒内侧壁上，内侧壁设置有若干永磁体；相邻永磁体之间设置有隔磁块；还包括偏心内转子铁心；

所述偏心内转子铁心内侧壁固定安装在转子轴外侧壁上，外侧壁与所述永磁体之间设置有间隙；所述偏心内转子铁心的外廓由若干偏心圆弧组构成，所述偏心圆弧与所述永磁体一一对应。

在一些较优的实施例中，所述永磁体与隔磁块均为瓦型。

在一些较优的实施例中，所述偏心圆弧的端点在对应所述永磁体两侧隔磁块的瓦型边中点与电机几何中心连线上。

在一些较优的实施例中，所述偏心圆弧的圆心在对应所述永磁体瓦型边中点与电机几何中心连线上。

在一些较优的实施例中，所述隔磁块的瓦型边内径r_n和外径r_w的确认方法为：

r_w＝R_w；

r_n＝r_w-0.85b；

其中，R_w为外转子铁心内廓的半径，b为永磁体的厚度。

在一些较优的实施例中，所述隔磁块的瓦型张角α_n，满足关系式：