本发明涉及永磁电机领域， 尤其涉及内置式永磁电机的转子配置和使用上 述的转 子的内置式永磁电机。 背景技术

通常， 诸如无刷 DC电机的永磁电机具有安装在转子芯部上的永� ��体以产生旋转 驱动力。 基于永磁体如何安装到转子芯部上， 永磁电机被分类为表面安装式永磁电机 和内置式永磁电机。

典型地， 内置式永磁电机具有安装在转子芯部中的多个 永磁体。 图 1显示了传统 的内置式永磁电机 10的横截面视图。 该内置式永磁电机 10包括： 定子 1、 缠绕在所述 定子 1上的线圈 （未在图 1中示出） 以及转子 4， 所述转子 4可旋转地设置在定子 1中。

定子 1包括： 通过叠置多个硅钢片所形成的圆筒形定子铁芯 2 ; 形成在定子铁芯 2 中且沿其径向方向向内延伸的定子齿 9、 在所述多个定子齿之间分布的定子槽 3; 以及 缠绕定子齿 9的线圈 （未显示）。

转子 4包括： 通过叠置多个硅钢片所形成的转子铁芯 5， 转子铁芯 5设置在定子 1 的圆柱形腔体中， 同时以预定的距离与定子 1的圆柱形腔体分开； 形成在转子铁芯 5中 的多个永磁体孔 6; 以及多个永磁体 7， 所述永磁体 7分别插入到永磁体孔 6中。 通常， 在永磁体 7被插入到永磁体孔 6中之后， 在永磁体 7的端部上形成永磁体孔间隙 61。 旋 转轴 8被插入到形成在转子 4的中心的圆柱形腔体中， 并由此与转子铁芯 5—起旋转。

当电流被供给到缠绕在具有上述结构的传统永 磁电机 10的定子齿 9上的线圈时， 线圈的极性被顺序改变， 在定子 1与转子 4之间产生旋转磁场， 转子 4的磁场跟随该旋 转磁场旋转，并产生旋转驱动力。 因此， 使转子铁芯 5与旋转轴 8—起旋转。

在内置式永磁电机 10中， 由于定子 1的内圆周和转子 4的外圆周之间的间隙 dl的 长度是均匀的， 因此内置到转子 4中的永磁体 7通常会在间隙 dl上产生非正弦的气隙磁 密， 对于正弦波电流供电的永磁电机而言会增大转 矩波动。 结果， 在转子 4旋转时会 产生振动， 使噪音增加。 结果， 所述内置式永磁电机 10的效率降低。

在现有技术中， 为了产生正弦气隙磁场， 转子 4通常采用非规则圆形， 以在定子 的内圆周与转子的外圆周之间获得不均匀的气 隙。 这样， 会在一定程度上增加永磁电 机加工的难度且在永磁电机装配过程中， 很难保证定子和转子是同心的。

鉴于上述， 确有需要提供一种新型的内置式永磁电机的转 子， 其能够改变内置 式永磁电机的气隙磁场分布， 又避免了采用非规则圆形转子， 降低了装配时保证定子 和转子的同心的难度。 发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述 问题和缺陷的至少一个方面。 相应地， 本发明的目的之 -是提供改善内置式永磁电机的气隙磁场分布� �改变磁 通路径的内置式永磁电机转子。

本发明的另一目的是提供能够避免采用非规则 圆形转子的内置式永磁电机转子。 本发明的还一目的是提供降低装配时定子和转 子的同心的难度的内置式永磁电机 转子。

本发明的又一目的是提供使用上述的转子的内 置式永磁电机。

根据本发明的一个方面， 提供了一种用于内置式永磁电机的转子， 包括： 转子铁 芯； 多个永磁体， 所述多个永磁体被间隔地设置在所述转子铁芯 的内部； 多个空气 槽， 设置在相邻永磁体的端部且靠近所述转子外圆 周的位置， 用以在所述转子的外圆 周与所述内置式永磁电机的定子内圆周之间产 生近似正弦形气隙磁密。

具体地， 所述空气槽包括在所述永磁体的每一末端处设 置的永磁体槽空隙和设置 在所述永磁体槽空隙附近的狭槽。

在一个实施例中， 所述永磁体槽空隙为不规则或规则的多边形形 状。

此外， 在所述永磁体槽空隙的每一端处设置有两个相 对交错开的狭槽， 且所述狭 槽相对于所述永磁体是倾斜的长条形或杆状的 狭槽。

另外， 所述转子为规则圆柱形。

进一步地， 所述转子还包括设置在其中的多个永磁体槽， 所述永磁体被嵌入到所 述永磁体槽内。

具体地， 所述多个永磁体为四个具有相等尺寸的长方体 形的永磁体， 且所述多个 永磁体一起形成正方体形形状。

通常， 所述转子铁芯呈现圆筒形， 且由多个层叠放置的硅钢片制造。

在一个实施例中， 所述转子铁芯还包括设置在其中心处的转轴。

根据本发明的另一方面， 提供一种内置式永磁电机， 所述内置式永磁电机包括： 定子， 和根据上述的转子， 所述转子可旋转地设置在所述定子中， 且与所述定子间隔 开一距离。

进一步地， 所述定子包括圆筒形的定子铁芯、 多个沿所述定子的径向方向向内延 伸的定子齿、 在所述多个定子齿之间分布的定子槽以及缠绕 所述定子齿以产生旋转磁 场的线圈。

进一步地， 所述定子的内圆周和所述转子的外圆周之间的 气隙为均匀宽度的环形 气隙。

在永磁电机的设计中， 转矩波动的大小会影响永磁电机的运行性能， 因此设计时 会对其进行优化。 在本发明中， 通过改变内置式永磁电机的转子磁阻的大小来 改变气 隙磁密分布的方法， 达到了减小内置式永磁电机的转矩波动的目的 。 本发明的方法与 采用不均匀的气隙的方法相比， 具有加工方便、 简单、 容差大等优点， 且同时降低了 装配时转子和定子之间的同心的难度。 附图说明

现在参照随附的示意性附图， 仅以举例的方式， 描述本发明的实施例， 其中， 在 附图中相应的附图标记表示相应的部件。

图 1是现有技术中的内置式永磁电机的横截面示� �图；

图 2是根据本发明的一个实施例的内置式永磁电� �的横截面示意图；

图 3是分别示出图 1中的内置式永磁电机和图 2中显示的内置式永磁电机的定子 内圆周与转子外圆周之间的气隙磁密在 180° 电角度内的曲线图； 和

图 4是分别示出图 1中的内置式永磁电机和图 2中显示的内置式永磁电机的转矩 波动相对于时间的曲线图。 具体实施方式

下面通过实施例， 并结合附图 1-4， 对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 在说明书中， 相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件 。 下述参照附图对本发明 实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思 进行解释， 而不应当理解为对本发明的 一种限制。

下面参考附图对根据本发明的实施例的内置式 永磁电机进行说明。

参照图 2， 示出了根据本发明的一个实施例的内置式永磁 电机 20。 该内置式永磁 电机 20包括定子 21和转子 24， 所述转子 24可旋转地设置在所述定子 21 中， 且与 所述定子 21 间隔开一距离。 具体地， 所述转子 24设置在所述定子 21 的圆柱形腔体 中。 通常， 转子 24同心地设置在所述圆柱形腔体中。 所述定子 21与所述转子 24间 隔开一距离 d2设置。

所述定子 21 包括圆筒形的定子铁芯 22、 多个沿所述定子 21 的径向方向向内延 伸的定子齿 29、 在所述多个定子齿 29之间分布的定子槽 23 以及缠绕所述定子齿 29 以产生旋转磁场的线圈 （未示出）。 鉴于所述定子 21 为圆筒形， 所述定子 21 具有外 圆周 211和内圆周 212。

所述定子 21的内圆周 212和所述转子 24的外圆周 241 (之后描述） 之间的气隙 为均匀宽度的环形气隙或为径向长度为 d2的环形气隙。

如图 2所见， 转子 24包括转子铁芯 25 ; 多个永磁体 27， 所述多个永磁体 27被 间隔地设置在所述转子铁芯 25的内部； 和多个空气槽 30， 设置在所述相邻永磁体 27 的端部且靠近转子 24的外圆周 241 的位置处， 用以在所述转子的外圆周 241与定子 的内圆周 212之间产生近似正弦形气隙磁密。

在本发明中， 所述转子 24为规则圆柱形， 故转子 24具有外圆周 241。 所述转子 的外圆周 241与定子的内圆周 212之间间隔开距离或间隙 d2。 另外， 所述转子 24还 包括在其中心处设置的转轴 28。 或者说， 所述转轴 28设置在圆筒形转子铁芯 25 的 圆柱形腔体内。 所述转子铁芯 25的内圆周 242与所述转轴 28紧密贴合在一起， 且通 过转轴 28上的轴键 281配合在转子铁芯 25的轴键孔 （未示出） 中。 通常， 由多个层 叠放置的硅钢片制造呈现圆筒形的转子铁芯 25。 可以理解， 圆筒形的转子铁芯 25和 圆柱形的转轴 28通过轴键 281和轴键孔配合在一起， 且构成了圆柱形的转子 24。 如 图 2所示， 在本发明中通过四个螺钉或螺栓 243将转子铁芯 25固定在转子 24内。 应 当注意， 本领域技术人员可以明白转子 24与转轴 28的连接除了用轴键的方式之外， 也可以用热套和冷压的方式进行连接。

在图 2中示出， 转子 24还包括设置在转子铁芯 25 内的多个永磁体槽 26， 所述 永磁体 27被嵌入或插入到所述永磁体槽 26内。 在本实施例中， 所述永磁体 27为四 个具有相等尺寸的长方体形的永磁体， 相应地也设置了四个永磁体槽 26， 所述四个 永磁体 27 —起形成大致正方形或正方体形形状。 或者说， 在如图 2 所示的横截面 中， 所述四个永磁体 27 构成一个正方形。 然而， 如本领域技术人员已知的， 可以根 据需要在转子 24内设置任意数量的永磁体或永磁体槽。

永磁体 27在被插入到每一永磁体槽 26中之后， 在所述永磁体 27的每一端处形 成了永磁体槽空隙 31。 或者说， 在每一永磁体槽 26的每一末端处设置永磁体槽空隙 31。 所述永磁体槽空隙 31 被设置成不规则或规则的多边形形状。 在本实施例中， 永 磁体槽空隙 31设置成不规则的四边形。 当然， 可以理解， 永磁体槽空隙 31设置成规 则的三边形或矩形。

此外， 还在每一永磁体槽空隙 31 附近设置了狭槽 32。 具体地， 在所述永磁体槽 空隙 31的每一端处 （例如在其一端的一侧） 设置有两个相对交错开的狭槽 32且所述 狭槽 32相对 T所述永磁体 27是倾斜的长条形或杆状的狭槽。 如图 2可见， 在每 永 磁体槽空隙 31的远离相邻的另一永磁体槽空隙 31的一侧设置有两个交错布置的倾斜 的长条状狭槽 32。

可以理解， 在本发明中， 所述空气槽 30包括在所述永磁体 27的每一端处设置的 永磁体槽空隙 31和设置在所述永磁体槽空隙 31附近的狭槽 32。

在本发明中， 为了实现改变永磁体 27的磁通路径的目的， 所述狭槽 32应当集中 开设在永磁体 27的两端靠近转子外圆周 241的位置处。 可以根据实际永磁体 27与转 子外圆周 241的相对位置确定所述狭槽 32或空气槽 30的尺寸或大小， 以保证转矩机 械强度。 在本发明中， 空气槽的数量和倾斜方向可以与图 2中显示的不同， 且可以根 据试验或仿真结果确定空气槽 30的数量和倾斜方向。

在上述详细描述中， 主要描述了内置式永磁电机 20的定子 21和转子 24等主要 部件的设计， 可以理解内置式永磁电机 20还可以包括包含定子 21和转子 24的壳体 (未示出） 和基座以及其它通常具有的附件。 在此， 为了不混淆本发明的主要发明方 面， 不再对壳体或壳体与定子等的连接结构进行详 细描述。

参见图 3， 分别示出图 1 中的内置式永磁电机和图 2中显示的内置式永磁电机的 定子内圆周 212与转子外圆周 241之间的气隙磁密在 180° 电角度内的曲线图。 如图 3 中的曲线 a所示， 其显示出图 1 中的内置式永磁电机 10的定子内圆周与转子外圆 周之间的气隙磁密在 180° 电角度内的曲线， 且可知其气隙磁密在 180° 电角度内为 大致矩形平顶形状。 如图 3 中的曲线 b所示， 其显示出图 2中的内置式永磁电机 20 的定子内圆周 212与转子外圆周 241之间的气隙磁密在 180° 电角度内的曲线， 且可 知其气隙磁密在 180° 电角度内为近似正弦波形状或正弦波形状。 通过曲线 a与曲线 b的对比可知， 本发明中通过设置气隙狭槽 32或空气槽 30， 使得图 2中的内置式永 磁电机 20的气隙磁密更加接近正弦波形状。

如图 4所示， 分别示出图 1 中的内置式永磁电机 10的转矩波动相对于时间的曲 线 c和图 2中显示的内置式永磁电机 20的转矩波动相对于时间的曲线 d。 通过比较 曲线 c和 d可知， 相对于图 1 中显示的现有技术的内置式永磁电机 10， 本发明中的 具有狭槽 32的布置的内置式永磁电机 20转矩波动被有效地降低。

在永磁电机的设计中， 转矩波动的大小会影响永磁电机的运行性能， 因此设计时 会对其进行优化。 在本发明中， 通过改变内置式永磁电机 20 的转子磁阻的大小来改 变气隙磁密分布的方法， 达到了减小内置式永磁电机 20 的转矩波动的目的。 本发明 的方法与釆用不均匀的气隙的方法相比， 具有加工方便、 简单、 容差大等优点， 且同 时降低了装配时转子和定子之间的同心的难度 。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和 说明， 本领域普通技术人员将理 解， 在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况 下， 可对这些实施例做出改变， 本 实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限 定。