电机转子和永磁电机的制作方法

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种电机转子和永磁电机。

背景技术

永磁体切向磁化结构的电机由于具有“聚磁”效果，较永磁体径向磁化电机能够产生更高的气隙磁密，使得电机具有较大的转矩/电流比和转矩/体积比，越来越多地被应用于伺服系统、电力牵引、办公自动化、家用电器等场合。

现有技术的切向永磁电机由于转子永磁体为径向排布，永磁体一部分深埋在转子内侧，将外部磁场施加在转子上，对转子永磁体进行充磁时，永磁体内侧导磁通路使得充磁磁场很难进入转子靠近转轴的部分，永磁体靠近转轴的部分无法充磁达到饱和状态，容易导致电机性能下降，甚至永磁体失磁，电机无法运转。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电机转子和永磁电机，能够有效提高隔磁效果，降低电机转子内侧漏磁，提升电机转子的充磁饱和度，提升电机性能。

为了解决上述问题，本发明提供一种电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯沿周向设置有多个永磁体槽，永磁体槽内设置有永磁体，永磁体槽的内侧设置有隔磁槽，隔磁槽的周向两侧设置有弧形壁，相邻的两个隔磁槽之间设置有第一隔磁孔，第一隔磁孔与弧形壁之间形成弧形的第一隔磁桥。

优选地，第一隔磁孔为长条形的弧形孔，弧形孔与弧形壁一一对应设置，每个弧形孔与相应的弧形壁之间形成第一隔磁桥。

优选地，第一隔磁桥的宽度为k，电机气隙的宽度为δ，k/δ的比值满足以下关系：

1.4≥k/δ≥0.8。

优选地，位于相邻的两个隔磁槽之间的第一隔磁孔关于磁极中心线对称，位于磁极中心线两侧且相邻的两个第一隔磁孔之间形成中间窄两端宽的第二隔磁桥。

优选地，第二隔磁桥的最大宽度为b，第一隔磁桥的宽度均匀且为k，b/k的比值满足以下关系：

1.2≥b/k≥0.85。

优选地，相邻的两个第一隔磁孔之间设置有条形的第二隔磁孔，第二隔磁孔位于磁极中心线上，第二隔磁孔与第一隔磁孔之间形成第二隔磁桥。

优选地，第二隔磁孔的宽度均匀且为c，第二隔磁孔和第一隔磁孔之间的最小距离为d，c≥d/2。

优选地，位于同一隔磁槽两侧的两个第一隔磁孔之间间隔设置有条形的第三隔磁孔，第三隔磁孔位于隔磁槽的径向内侧，第三隔磁孔与隔磁槽之间形成第四隔磁桥。

优选地，位于同一隔磁槽两侧的两个第一隔磁孔之间设置有条形的第三隔磁孔，第三隔磁孔与两侧的第一隔磁孔连通。

优选地，第一隔磁孔包括弧形的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁关于磁极中心线对称，第一侧壁与隔磁槽之间以及第二侧壁与隔磁槽之间均形成第一隔磁桥。

优选地，隔磁槽的径向内侧设置有开孔，开孔位于同一隔磁槽两侧的两个第一隔磁孔之间，并与第一隔磁槽之间形成第三隔磁桥。

优选地，第一隔磁桥的径向外侧宽度为u，径向内侧宽度为v，其中u和v的关系满足，

0.8≤u/v≤1.3。

优选地，转子铁芯的外周侧套设有不导磁的紧固护套。

优选地，隔磁槽和/或第一隔磁孔内设置有不导磁的加强杆。

优选地，加强杆的外表面与隔磁槽的内表面相接触，或加强杆的形状与隔磁槽的形状相匹配；和/或，

加强杆的外表面与第一隔磁孔的内表面相接触，或加强杆的形状与第一隔磁孔的形状相匹配。

优选地，隔磁槽和/或第一隔磁孔内充注有不导磁材料。

优选地，每个永磁体槽内均设有永磁体，永磁体切向磁化，相邻的两个永磁体极性相斥设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种永磁电机，包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。

本发明提供的电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯沿周向设置有永磁体槽，永磁体槽内设置有多个永磁体，永磁体槽的内侧设置有隔磁槽，隔磁槽的周向两侧设置有弧形壁，相邻的两个隔磁槽之间设置有第一隔磁孔，第一隔磁孔与弧形壁之间形成弧形的第一隔磁桥。第一隔磁孔与隔磁槽相配合，在隔磁槽的底部两侧形成弧形的第一隔磁桥，切向电机在充磁时，永磁体槽底部两侧的转子铁芯构成导磁通路，磁力线从此导磁通路闭合，使得磁力线较难进入永磁体内侧底部位置，形成漏磁通φσ，在永磁体内侧底部设置圆弧形隔磁桥，可以增大永磁体槽底部通路的磁阻，减少充磁磁场在此处闭合的的磁力线，促使磁力线进入磁钢内侧位置，从而提高转子永磁体的充磁饱和度，同时可以减少靠近转子底部的永磁体端部漏磁，进而提高电机的磁链，提升电机的性能，永磁体充磁越饱和，电机的退磁能力越强。

附图说明

图1为本发明实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图2为本发明实施例的电机转子的磁路结构示意图；

图3为本发明另一实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图4为本发明另一实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图5为本发明另一实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图6为本发明另一实施例的电机转子的结构示意图；

图7为本发明另一实施例的电机转子的结构示意图；

图8为本发明另一实施例的电机转子的结构示意图；

图9为本发明另一实施例的电机转子的磁路结构示意图；

图10为本发明另一实施例的电机转子的结构示意图；

图11为本发明另一实施例的电机转子的结构示意图；

图12为本发明另一实施例的电机转子的结构示意图。

附图标记表示为：

1、转子铁芯；2、永磁体槽；3、永磁体；4、隔磁槽；5、第一隔磁孔；6、第一隔磁桥；7、转轴孔；8、紧固护套；9、加强杆；10、开口；11、第二隔磁桥；12、第二隔磁孔；13、第三隔磁孔；14、第三隔磁桥；15、第四隔磁桥；16、开孔。

具体实施方式

结合参见图1至12所示，根据本发明的实施例，电机转子包括转子铁芯1，转子铁芯1沿周向设置有多个永磁体槽2，永磁体槽2内设置有永磁体3，永磁体槽2的内侧设置有隔磁槽4，隔磁槽4的周向两侧设置有弧形壁，相邻的两个隔磁槽4之间设置有第一隔磁孔5，第一隔磁孔5与弧形壁之间形成弧形的第一隔磁桥6。上述的永磁体3例如为铁氧体永磁体、稀土永磁体或其他永磁体。优选地，每个永磁体槽2内均设有永磁体3，永磁体3切向磁化，相邻的两个永磁体3极性相斥设置。

在永磁体内侧底部设置此种弧形的隔磁结构，可以增大永磁体槽2底部通路的磁阻，减少充磁磁场在此处闭合的磁力线，促使磁力线进入永磁体底部，从而提高转子永磁体的充磁饱和度，同时可以减少靠近转子底部的永磁体端部漏磁，进而提高电机的空载磁链，提高电机的功率密度，提升电机的效率。

在本实施例中，永磁体3均沿周向方向匀分布在转子铁芯1上，永磁体3的数量为n个，其中n为大于等于4的偶数，每个永磁体3均是沿转子铁芯的径向放置，且永磁体3是沿切向磁化，相邻的两个永磁体3具有相同的极性相对设置。转子铁芯1内侧有转轴孔7，永磁体槽2靠近转轴孔7的径向内侧称为永磁体槽2的内侧，靠近转子外圆的径向外侧称为永磁体槽2的外侧，转子铁芯1为一体式结构，永磁体槽内侧与转轴孔7之间有一连接筋。

隔磁槽4沿径向靠近转轴孔7的一侧为顶部，沿径向远离转轴孔7的一侧为底部，第一隔磁孔5沿径向靠近转轴孔7的一侧为底部，沿径向远离转轴孔7的一侧为顶部。也即，隔磁槽4的径向内侧边为隔磁槽4的顶边，隔磁槽4的径向外侧边为底边，第一隔磁孔5的径向内侧边为底边，第一隔磁孔5的径向外侧边为顶边。

在永磁体槽2远离转轴孔7的径向外侧开设有开口10，该开口10从永磁体槽2沿径向向外贯穿转子铁芯1，能够进一步降低永磁体3径向外侧的漏磁，提高气隙磁密，提高电机效率。

第一隔磁孔5与隔磁槽4相配合，在隔磁槽4的底部两侧形成弧形的第一隔磁桥6，切向电机在充磁时，永磁体槽2底部两侧的转子铁芯构成导磁通路，磁力线从此导磁通路闭合，使得磁力线较难进入永磁体内侧底部位置，形成漏磁通φσ，在永磁体内侧底部设置此种隔磁结构，可以增大永磁体槽2底部通路的磁阻，减少充磁磁场在此处闭合的磁力线，促使磁力线进入磁钢底部，从而提高转子永磁体3的充磁饱和度，即使采用刚性轴也可以减少靠近转子内侧的永磁体端部漏磁，进而提高电机的磁链，提升电机的性能，同时电机转子的永磁体槽外侧为开口槽，进一步降低永磁体外侧的漏磁，提高气隙磁密，提高电机效率。

在其中一个实施例中，第一隔磁孔5为长条形的弧形孔，弧形孔与弧形壁一一对应设置，每个弧形孔与相应的弧形壁之间形成第一隔磁桥6。在本实施例中，第一隔磁孔5的宽度相同，且相邻的两个隔磁槽4之间设置有两个第一隔磁孔5，两个第一隔磁孔5分别位于磁极中心线的两侧，每一个第一隔磁孔5与其所在侧的隔磁槽4的弧形壁相配合，形成一个弧形的第一隔磁桥6。

优选地，第一隔磁桥6的宽度为k，电机气隙的宽度为δ，k/δ的比值满足以下关系：1.4≥k/δ≥0.8，当k/δ＜0.8时，第一隔磁桥6的宽度过窄，会使得隔磁桥的连接强度下降，当k/δ＞1.4时，连接桥的宽度过宽，通过隔磁桥的磁力线增多，漏磁增多，永磁体充磁饱和度下降，电机磁链下降。

优选地，位于相邻的两个隔磁槽4之间的第一隔磁孔5关于磁极中心线对称，位于磁极中心线两侧且相邻的两个第一隔磁孔5之间形成中间窄两端宽的第二隔磁桥11。

第二隔磁桥11的最小宽度为b，第一隔磁桥6的宽度均匀且为k，b/k的比值满足以下关系：1.2≥b/k≥0.85。第二隔磁桥11不能过宽，否则充磁磁场的磁力线会从永磁体3两侧的第二隔磁桥11通过，形成充磁磁力线的闭合磁路，磁力线不能进入永磁体3底部，漏磁增大，经仿真发现，当1.2≥b/k≥0.85时，能够有效增大隔磁效果，提升进入永磁体内侧的磁力线，提升永磁体内侧的磁场强度，可提升永磁体的充磁饱和度，提升电机的空载磁链，提升电机的输出转矩，提升电机的效率。

相邻的两个第一隔磁孔5之间设置有条形的第二隔磁孔12，第二隔磁孔12位于磁极中心线上，第二隔磁孔12与第一隔磁孔5之间形成第二隔磁桥11。第二隔磁孔12内为不导磁物质，可以增大永磁体槽底的磁阻，进一步提升隔磁效果，条状孔的面积越大，其磁阻越大，永磁体内侧的磁路的磁阻越大，如果第二隔磁孔12的宽度过窄，不能很好的起到隔磁效果。

优选地，第二隔磁孔12的宽度均匀且为c，第二隔磁孔12和第一隔磁孔5之间的最小距离为d，c≥d/2，可以提升隔磁效果，提升永磁体的充磁饱和度，进而提升电机的磁链，提升电机效率，提升电机的功率密度。

优选地，位于同一隔磁槽4两侧的两个第一隔磁孔5之间间隔设置有条形的第三隔磁孔13，第三隔磁孔13位于隔磁槽4的径向内侧，第三隔磁孔13与隔磁槽4之间形成第四隔磁桥15。第三隔磁孔13与隔磁槽4之间形成一段第四隔磁桥15，可以增大第一隔磁桥6的长度，第三隔磁孔13内为空气或其他不导磁物质，第三隔磁孔13的面积越大，其磁阻越大，永磁体内侧的磁路的磁阻越大，从而提升隔磁效果，提升永磁体充磁饱和度，提升电机磁链，提高电机的效率，提升电机的性能。

在另外一个实施例中，位于同一隔磁槽4两侧的两个第一隔磁孔5之间设置有条形的第三隔磁孔13，第三隔磁孔13与两侧的第一隔磁孔5连通。在本实施例中，第三隔磁孔13与两侧的第一隔磁孔5的底部连通，从而形成整体式的隔磁孔结构，能够进一步限制漏磁通路径，且增大了第一隔磁孔5的面积，增大了第一隔磁孔5的磁阻，进一步提高隔磁效果，提升充磁磁场进入永磁体底部的磁力线，减少充磁磁场在永磁体内侧的漏磁，提升永磁体充磁饱和度，提升电机效率。

优选地，隔磁槽4的径向内侧设置有开孔16，开孔16位于同一隔磁槽4两侧的两个第一隔磁孔5之间，并与第一隔磁槽4之间形成第三隔磁桥14。第一隔磁孔5底部与开孔16底部之间形成一段第三隔磁桥14，一方面增大永磁体底部第一隔磁孔5的面积，增大永磁体槽2底孔的磁阻，一方面增加的第三隔磁桥14，延长了第一隔磁桥6的长度，两者综合进一步提升隔磁效果，提升充磁磁场进入永磁体内侧的磁力线，提升永磁体充磁饱和度。

优选地，第一隔磁孔5包括弧形的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁关于磁极中心线对称，第一侧壁与隔磁槽4之间以及第二侧壁与隔磁槽4之间均形成第一隔磁桥6。在本实施例中，相邻的隔磁槽4之间为一个整体式的第一隔磁孔5，给第一隔磁孔5为中间窄两端宽的结构，并在两侧形成弧形的第一侧壁和第二侧壁，通过弧形的第一侧壁和第二侧壁分别与两侧的隔磁槽4之间形成弧形的第一隔磁桥6，一方面增大永磁体底部第一隔磁孔5的面积，增大永磁体槽2底孔的磁阻，一方面增加的第三隔磁桥14，延长了第一隔磁孔5的长度，两者综合进一步提升隔磁效果，提升充磁磁场进入永磁体内侧的磁力线，提升永磁体充磁饱和度。

优选地，第一隔磁桥6的径向外侧宽度为u，径向内侧宽度为v，其中u和v的关系满足，0.8≤u/v≤1.3，可以使得隔磁桥的内外侧宽度不一致，当一侧的宽度较小时，可以增加另一侧的宽度，一方面保证隔磁效果，另一方面可以避免隔磁桥过窄导致的连接强度降低。

转子铁芯1的外周侧套设有不导磁的紧固护套8。紧固护套8为套筒结构，本身不导磁，能够进一步加固电机转子结构，提高电机转子的结构强度，提高电机转子的运行频率范围，提高运行可靠性，拓宽切向电机的应用场合。

隔磁槽4和/或第一隔磁孔5内设置有不导磁的加强杆9，加强杆9不导磁，加强杆9置于转子内侧的部分其表面与隔磁槽4或第一隔磁孔5相接触或者与两者形状相匹配，加强杆9置于转子外侧的部分可做成圆形或其他形状，加强杆9置于转子外侧的部分与转子挡板相连接，一方面加强杆9在保证永磁体3的充磁饱和度的情况下可以增大永磁体3表面被固定的接触面积，减小运行中的局部压力，可以更好的固定永磁体3，防止运行过程中永磁体3碎裂的风险，另一方面加强杆9与转子铁芯1的挡板相接，与挡板配合进一步提高电机转子的结构强度。

隔磁槽4和/或第一隔磁孔5内充注有不导磁材料。隔磁槽4和第一隔磁孔5内可以完全充注不导磁材料作为加强件，也可以在装入加强杆9之后充注不导磁材料，从而通过充注的不导磁材料对加强杆9在隔磁槽4和/或第一隔磁孔5内的安装形成固定。

永磁体槽2可以为矩形，也可以为梯形。

根据本发明的实施例，永磁电机包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。