电机转子和永磁同步电机的制作方法

本技术涉及电机，具体而言，涉及一种电机转子和永磁同步电机。

背景技术：

1、交替极永磁同步电机的转子磁极采用永磁体和铁块交替排布，所有永磁体的充磁方向一致，铁块被其相邻的永磁体磁化成相反极性。相比于常规的永磁同步电机，交替极永磁同步电机制造简单，成本较低，不仅具有较好的弱磁宽调速范围，而且还能够显著降低永磁体使用量。由于其主磁路的磁阻上减少了永磁体槽和永磁体引入的磁阻，有效的磁动势更高，永磁体的利用率更高，因此即使是永磁体用量减少依旧可以产生与常规永磁同步电机相同的气隙磁密。但是交替极永磁同步电机这种特殊的电机转子的交、直轴电感差异不大，导致磁阻转矩较小。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于提供一种电机转子和永磁同步电机，能够降低电机d轴电感，增大电机q轴电感，提升电机磁阻转矩。

2、为了实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种电机转子，包括转子铁芯和永磁体，转子铁芯上开设有永磁体槽，永磁体设置于永磁体槽内，永磁体径向充磁，且各永磁体在靠近转子铁芯的外圆一侧的极性相同，永磁体在靠近转子铁芯的轴孔一侧的极性相同，在一个极下，永磁体沿径向布置至少两层，转子铁芯上还开设有空槽，空槽为单层，且沿转子铁芯的周向延伸，空槽与永磁体槽沿转子铁芯的周向交替排布，相邻的空槽和永磁体槽各占据一个磁极。

3、进一步地，在一个极下，永磁体槽沿径向设置为至少两层，空槽的最大极弧角度为α1，靠近转子铁芯的外圆一侧的外层永磁体槽的最大极弧角度为α2，α1＜α2。

4、进一步地，0.8≤α1/α2≤0.9。

5、进一步地，空槽的径向厚度为a，永磁体槽为两层，位于径向内侧的永磁体槽的径向厚度为b1，位于径向外侧的永磁体槽的径向厚度为b2，0.15≤a/(b1+b2)≤0.35。

6、进一步地，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面内，空槽包括多个分段，多个分段沿空槽的长度方向间隔排布，相邻的分段之间形成磁桥，同一个空槽的分段之间形成的磁桥的数量至少为三个。

7、进一步地，同一个空槽的分段所形成的磁桥的宽度从空槽的对称中心线向两侧的方向递增。

8、进一步地，以永磁体槽的对称中心线为基准，沿周向将转子铁芯均匀分隔为多个磁极区域，每个磁极区域的对称中心线为转子铁芯的均布中心线，空槽的对称中心线偏离该空槽所在磁极的均布中心线。

9、进一步地，空槽的对称中心线相对于均布中心线的偏移方向为转子铁芯的旋转方向的后侧。

10、进一步地，空槽的对称中心线相对于均布中心线的偏移角度为β，永磁体槽为两层，同一侧的永磁体槽之间的极弧夹角为β1，0.9≤β/β1≤1.1。

11、进一步地，β＝β1。

12、根据本实用新型的另一方面，提供了一种永磁同步电机，包括电机转子和电机定子，该电机转子为上述的电机转子，电机转子套设在电机定子内，并与电机定子之间形成气隙。

13、应用本实用新型的技术方案，电机转子包括转子铁芯和永磁体，转子铁芯上开设有永磁体槽，永磁体设置于永磁体槽内，永磁体径向充磁，且各永磁体在靠近转子铁芯的外圆一侧的极性相同，永磁体在靠近转子铁芯的轴孔一侧的极性相同，在一个极下，永磁体沿径向布置至少两层，转子铁芯上还开设有空槽，空槽为单层，且沿转子铁芯的周向延伸，空槽与永磁体槽沿转子铁芯的周向交替排布，相邻的空槽和永磁体槽各占据一个磁极。该电机转子采用永磁体和空槽交替设计的方案，解决了传统交替极电机的永磁体磁极和非永磁体磁极的直轴磁路差异较大，导致电机磁路不对称、产生异常的低阶电磁力的问题，降低电机的输出转矩脉动，空槽的设计可以使得一个磁极两侧的磁场分布更加对称，减少磁极不对称产生的电磁力；同时可以引导同一个永磁体的磁力线覆盖更大的极弧，与更多的绕组匝链配合，产生更大的永磁体磁链，获得更大转矩输出；采用多层永磁体的设计，并且使得多层永磁体形成的磁极和空槽形成的磁极交替排布，解决了传统交替极结构电机由于电机的交、直轴电感差异不大，导致磁阻转矩小的问题，将永磁体槽设置成多层，可以增大电机q轴电感，通过设置空槽，可以减小电机的d轴电感，提升了电机磁阻转矩，同时还可以减小磁阻转矩和永磁转矩最大值的相位差，保证磁阻转矩和永磁转矩的峰值不下降，提升电机的合成转矩。

技术特征：

1.一种电机转子，其特征在于，包括转子铁芯(4)和永磁体(5)，所述转子铁芯(4)上开设有永磁体槽(6)，所述永磁体(5)设置于所述永磁体槽(6)内，所述永磁体(5)径向充磁，且各所述永磁体(5)在靠近所述转子铁芯(4)的外圆一侧的极性相同，所述永磁体(5)在靠近所述转子铁芯(4)的轴孔(8)一侧的极性相同，在一个极下，所述永磁体(5)沿径向布置至少两层，所述转子铁芯(4)上还开设有空槽(7)，所述空槽(7)为单层，且沿所述转子铁芯(4)的周向延伸，所述空槽(7)与所述永磁体槽(6)沿所述转子铁芯(4)的周向交替排布，相邻的所述空槽(7)和所述永磁体槽(6)各占据一个磁极。

2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，在一个极下，所述永磁体槽(6)沿径向设置为至少两层，所述空槽(7)的最大极弧角度为α1，靠近所述转子铁芯(4)的外圆一侧的外层所述永磁体槽(6)的最大极弧角度为α2，α1＜α2。

3.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，0.8≤α1/α2≤0.9。

4.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述空槽(7)的径向厚度为a，所述永磁体槽(6)为两层，位于径向内侧的所述永磁体槽(6)的径向厚度为b1，位于径向外侧的所述永磁体槽(6)的径向厚度为b2，0.15≤a/(b1+b2)≤0.35。

5.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，在垂直于所述转子铁芯(4)的中心轴线的横截面内，所述空槽(7)包括多个分段，多个所述分段沿所述空槽(7)的长度方向间隔排布，相邻的所述分段之间形成磁桥(9)，同一个所述空槽(7)的分段之间形成的所述磁桥(9)的数量至少为三个。

6.根据权利要求5所述的电机转子，其特征在于，同一个所述空槽(7)的分段所形成的所述磁桥(9)的宽度从所述空槽(7)的对称中心线向两侧的方向递增。

7.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，以所述永磁体槽(6)的对称中心线为基准，沿周向将所述转子铁芯(4)均匀分隔为多个磁极区域，每个磁极区域的对称中心线为所述转子铁芯(4)的均布中心线，所述空槽(7)的对称中心线偏离该空槽(7)所在磁极的均布中心线。

8.根据权利要求7所述的电机转子，其特征在于，所述空槽(7)的对称中心线相对于所述均布中心线的偏移方向为所述转子铁芯(4)的旋转方向的后侧。

9.根据权利要求7所述的电机转子，其特征在于，所述空槽(7)的对称中心线相对于所述均布中心线的偏移角度为β，所述永磁体槽(6)为两层，同一侧的所述永磁体槽(6)之间的极弧夹角为β1，0.9≤β/β1≤1.1。

10.根据权利要求9所述的电机转子，其特征在于，β＝β1。

11.一种永磁同步电机，包括电机转子(2)和电机定子(1)，其特征在于，所述电机转子(2)为权利要求1至10中任一项所述的电机转子(2)，所述电机转子(2)套设在所述电机定子(1)内，并与所述电机定子(1)之间形成气隙。

技术总结
本技术提供了一种电机转子和永磁同步电机。该电机转子包括转子铁芯(4)和永磁体(5)，转子铁芯(4)上开设有永磁体槽(6)，永磁体(5)设置于永磁体槽(6)内，永磁体(5)径向充磁，且各永磁体(5)在靠近转子铁芯(4)的外圆一侧的极性相同，在靠近转子铁芯(4)的轴孔一侧的极性相同，在一个极下，永磁体(5)沿径向布置至少两层，转子铁芯(4)上还开设有空槽(7)，空槽(7)为单层，且沿转子铁芯(4)的周向延伸，空槽(7)与永磁体槽(6)沿转子铁芯(4)的周向交替排布，相邻的空槽(7)和永磁体槽(6)各占据一个磁极。根据本技术的电机转子，能够降低电机d轴电感，增大电机q轴电感，提升电机磁阻转矩。

技术研发人员：李小飞,李莹,史进飞,李霞,肖勇
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：20231115
技术公布日：2024/7/25