一种永磁转子磁瓦及其设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电机技术，更具体地设及一种永磁转子磁瓦及其设计方法。
【背景技术】
[0002] 磁瓦主要应用在永磁直流电机中，W永磁材料产生恒定磁势源。
[0003] 现有技术中的磁瓦由于其外轮廓线设计不合理等原因，使得所述磁瓦在随电机转 动的过程中，电机的气隙长度不能呈正弦规律变化，因而不能产生正弦波形的磁场，运使得 电机控制器必须通过软硬件进行电流波形的控制，增加了控制器软硬件的设计难度，且电 机的转矩脉动大，同时也具有较大的功率损耗和噪音。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种使气隙长度呈正弦变化的永磁转子磁瓦及 其设计方法。 阳〇化]本发明的另一目的在于提供一种能够产生较小转矩脉动的永磁转子磁瓦及其设 计方法。
[0006] 根据本发明的第一方面，提供一种永磁转子磁瓦，所述永磁转子磁瓦在周向上的 外轮廓线为多段线结构，所述多段线结构相对于位于多段线中间的曲率半径线呈轴对称结 构，所述外轮廓线的周向方向上位于中间部分的曲率半径大于其它部分的曲率半径。
[0007] 优选的，所述外轮廓线由多段圆弧或者多段直线或者圆弧和直线的组合依次连接 形成。
[0008] 优选的，所述外轮廓线由=段圆弧依次连接形成。
[0009] 优选的，所述外轮廓线包括第一弧段、第二弧段和中屯、弧段，所述第一弧段和第二 弧段沿着所述永磁转子磁瓦的周向对称的设置在所述中屯、弧段的两侧，其中所述第一弧段 和第二弧段朝向所述中屯、弧段的一端分别与所述中屯、弧段的两端连接，形成光滑过渡的多 弧段结构。
[0010] 优选的，所述第一弧段和第二弧段的曲率半径相等。
[0011] 优选的，所述第一弧段和第二弧段的曲率半径ri满足下列公式：
[0013] 其中，R为所述中屯、弧段的曲率半径；dii、di2分别为所述第一弧段和第二弧段相对 于位于所述多段线中间的曲率半径在Y方向和X方向的偏屯、距离，其中所述X方向为位于 所述中屯、弧段中间的曲率半径所在的方向，所述Y方向与所述X方向垂直；H为所述永磁转 子磁瓦的中屯、弧段的高度。
[0014] 根据本发明的第二方面，提供一种所述的永磁转子磁瓦的设计方法，其特征在于， 阳〇1引包括W下步骤：
[0016] SI)、确定永磁转子磁瓦的中屯、弧段的曲率半径R，W及沿着周向对称设置于所述 中屯、弧段的两侧的待设计弧段在X方向和Y方向的偏屯、距离屯和dy的值，其中所述X方向 为位于所述中屯、弧段中间的曲率半径R所在的方向，所述Y方向与所述X方向垂直；
[0017] S2)、根据公式
[0019] 计算得出所述永磁转子磁瓦待设计的两个弧段的曲率半径r的值，其中H为所述 永磁转子磁瓦的中屯、弧段的高度值。
[0020] 优选的，所述永磁转子磁瓦的中屯、弧段的高度H取为h/ (n-1)，其中h为各段圆弧 总高度的值，n为总弧段段数。
[0021] 本发明提供的所述永磁转子磁瓦，由于其外轮廓线为多段线结构，使电机的气隙 长度呈正弦变化趋势，应用该永磁转子磁瓦的电机反电动势正弦度更高，谐波含量少，转矩 脉动小，降低了噪音，同时提高了电机及控制器的平稳性和可靠性。
【附图说明】
[0022] 通过W下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述W及其他目的、特征和 优点将更为清楚，在附图中：
[0023] 图1为本发明中永磁转子的结构示意图；
[0024] 图2为本发明中永磁转子与定子的配合示意图；
[0025] 图3为本发明中由=个圆弧段形成外轮廓线的永磁转子磁瓦的结构示意图； [00%] 图4为本发明中由五个圆弧段形成外轮廓线的永磁转子磁瓦的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] W下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件 采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0028] 如图3和图4所示，本发明中将位于中屯、弧段5中间的曲率半径R所在的方向称 为X方向，与所述X方向垂直的方向称为Y方向。
[0029] 如图1-4所示，本发明中的永磁转子100,包括至少一个转子单元10和转轴6,所 述转子单元10依次固定在所述转轴6上，每个所述转子单元10包括多个永磁转子磁瓦1 和转子铁忍2，所述多个永磁转子磁瓦1按照N-S极性相间隔的方式交替设置的固定在所述 转子铁忍2的外周上，所述转子铁忍2固定在所述转轴6上，在所述转轴6的带动下，可W 实现转轴6相对定子20的转动。所述永磁转子磁瓦1由永磁材料形成。
[0030] 多段线结构是工程设计中常用的一种结构，可W是直线，也可W是弧线，或者是直 线或者弧线等不同形状的线依次连接形成的一个整体的线段，可W是闭合结构，也可W是 非闭合结构，本发明中为非闭合结构。
[0031] 本发明中的永磁转子磁瓦1在周向上的外轮廓线200为多段线结构，可由多段圆 弧或者多段线段或者圆弧和直线的组合依次连接形成，该多段线结构相对于位于多段线中 间的曲率半径线呈轴对称结构，所述外轮廓线200的周向方向上位于中间部分的曲率半径 大于其它部分曲率半径，运种结构设计使得电机的气隙长度呈正弦规律变化，从而形成正 弦波磁场。
[0032] 参考图3,在一个优选的实施例中，所述多段线结构由=个弧段依次连接形成，包 括第一弧段3、第二弧段4和中屯、弧段5,所述第一弧段3和第二弧段4的曲率半径相等，并 沿着所述永磁转子磁瓦1的周向对称的设置在所述中屯、弧段5的两侧，其中所述第一弧段3 和第二弧段4朝向所述中屯、弧段5的一端分别与所述中屯、弧段5的两端连接，形成光滑过 渡的多弧段结构，并且所述中屯、弧段5的曲率半径大于所述第一弧段3和第二弧段4的曲 率半径。
[0033] 所述=个弧段式永磁转子磁瓦结构的设计方法如下：
[0034] SI)、根据电机使用情况确定永磁转子磁瓦1中屯、弧段5的曲率半径R，第一弧段3 和第二弧段4相对于位于所述多段线中间的曲率半径在Y方向和X方向的偏屯、距离分别为 dii、di2,永磁转子磁瓦1的中屯、弧段的高度H可近似取hi/(n-1)，其中hi为S段圆弧的总高 度值，n= 3 ;
[0035] S2)、根据公式
[0037] 计算得出所述永