一种一体式错极磁瓦、永磁电机转子及永磁电机的制作方法

本发明涉及电机，尤其涉及一种一体式错极磁瓦、永磁电机转子及永磁电机。

背景技术：

1、永磁电机因功率密度高、效率高、控制性能好等优点，被广泛应用于新能源汽车、家用电器、工业伺服系统等领域。在表贴式永磁电机中，永磁体以磁瓦形式贴装于转子铁芯的外周面。由于定子铁芯开槽导致气隙磁导沿周向呈周期性变化，永磁体与定子齿之间会产生齿槽转矩，引起电机的转矩脉动、振动和噪声，影响电机的运行平稳性和控制精度。

2、为削弱齿槽转矩，现有技术中将每个磁极的永磁体沿轴向分割为若干段独立的块状磁体，各段磁体在装配时沿周向依次错开一定角度，以模拟斜极效果。该方案虽然避免了定子斜槽的工艺缺陷，但仍存在如下问题：其一，每个磁极需要多块独立磁体，零件数量成倍增加，装配工序繁琐，生产效率低；其二，各段磁体之间的错位角依赖装配工装保证，装配累积误差大，错位角一致性差，导致齿槽转矩的削弱效果在批量生产中难以稳定；其三，相邻段磁体之间不可避免地存在装配间隙和胶层，磁路在轴向上不连续，漏磁增大，气隙磁密下降，电机的反电势和输出转矩受到损失。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种零件少、装配误差小、磁路连续、可靠性好的一体式错极磁瓦、永磁电机转子及永磁电机。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种一体式错极磁瓦，用于永磁电机的转子，所述磁瓦为一体成型的永磁体，呈以所述转子的轴线为中心的圆弧瓦状；所述磁瓦具有两个周向侧边，每个所述周向侧边均包括至少三个沿轴向延伸的直边段以及连接相邻两个所述直边段的过渡边；同一所述周向侧边上，各所述直边段自所述磁瓦的轴向一端至轴向另一端沿同一周向方向依次错开，以使所述磁瓦的磁极沿轴向分为周向位置依次错开的多段，形成一体式错极结构。

4、进一步的，所述过渡边为沿大致周向延伸的台阶边，以使每个所述周向侧边沿轴向呈阶梯状延伸；或者，所述过渡边为相对于轴向倾斜延伸的斜边或圆弧边。

5、进一步的，同一所述周向侧边上，相邻两个所述直边段之间错开的、绕所述轴线的圆心角α均相等。

6、进一步的，所述磁瓦的一个周向侧边上的各过渡边与另一个周向侧边上的各过渡边沿轴向相互错开设置；所述磁瓦绕经过其几何中心且沿所述转子径向延伸的直线旋转180°后与其自身重合，使两个所述周向侧边呈关于所述几何中心的中心对称。

7、进一步的，同一所述周向侧边上，位于轴向两端的两个所述直边段的轴向长度不相等，且位于该两个直边段之间的其余各所述直边段的轴向长度均相等，以使一个所述周向侧边上的各过渡边相对于另一个所述周向侧边上按轴向顺序一一对应的各过渡边，均沿轴向同一方向错开相同的距离，并在所述磁瓦的周向两侧对应形成周向凸出部和周向凹入部。

8、一种永磁电机转子，包括转子铁芯以及多个如上述的一体式错极磁瓦；多个所述磁瓦沿周向间隔排布于所述转子铁芯的外周面，周向相邻的两个所述磁瓦之间形成与所述周向侧边的形状相适配地沿轴向延伸的周向间隔。

9、进一步的，周向相邻的两个所述磁瓦中，一个所述磁瓦的周向凸出部沿周向伸入另一个所述磁瓦的周向凹入部内，以使相邻两个所述磁瓦相互周向定位。

10、进一步的，所述转子铁芯的外周面上设有多个沿轴向延伸的定位凸棱，各所述定位凸棱一一对应地容置于各所述周向间隔内；所述定位凸棱沿轴向呈与所述磁瓦的周向侧边的形状相适配的延伸形态，所述定位凸棱的两侧分别与相邻两个所述磁瓦的周向侧边贴合。

11、进一步的，所述磁瓦通过粘接方式固定于所述转子铁芯的外周面；所述转子铁芯由多片硅钢片沿轴向叠压而成，所述转子铁芯的中心设有用于与电机轴配合的轴孔。

12、一种永磁电机，包括机壳、定子、电机轴以及上述的永磁电机转子；所述定子固定于所述机壳内并环绕设置于所述永磁电机转子的外周，所述定子的定子铁芯上设有多个沿轴向平直延伸的直槽，所述定子的绕组绕设于所述直槽内。

13、本发明的有益效果是：

14、本发明提供的一体式错极磁瓦，将现有技术中需由多块独立磁体拼接才能实现的分段错极结构集成为单一的一体成型零件。磁瓦的周向侧边包括沿轴向依次排布且彼此周向错开的多个直边段，以及连接相邻直边段的过渡边，从而在磁瓦自身上直接形成多个周向错位的磁极段。由此：其一，每个磁极仅需一个零件，零件数量和装配工序成倍减少，制造成本显著降低；其二，相邻直边段之间的错开量由成型模具直接保证，不再依赖装配工装，避免了拼接方案中的装配累积误差，齿槽转矩的削弱效果在批量生产中稳定可控、一致性好；其三，各错位段之间一体连接，段间不存在装配间隙和胶层，磁路轴向连续、漏磁减小，电机的反电势和输出转矩相对拼接方案得到提升；其四，单一零件整体固定于转子铁芯，避免了多块磁体个别脱落、窜动的风险，转子结构可靠性显著提高。

1.一种一体式错极磁瓦，用于永磁电机的转子，其特征在于，所述磁瓦为一体成型的永磁体，呈以所述转子的轴线为中心的圆弧瓦状；所述磁瓦具有两个周向侧边，每个所述周向侧边均包括至少三个沿轴向延伸的直边段以及连接相邻两个所述直边段的过渡边；同一所述周向侧边上，各所述直边段自所述磁瓦的轴向一端至轴向另一端沿同一周向方向依次错开，以使所述磁瓦的磁极沿轴向分为周向位置依次错开的多段，形成一体式错极结构。

2.根据权利要求1所述的一体式错极磁瓦，其特征在于，所述过渡边为沿大致周向延伸的台阶边，以使每个所述周向侧边沿轴向呈阶梯状延伸；或者，所述过渡边为相对于轴向倾斜延伸的斜边或圆弧边。

3.根据权利要求1或2所述的一体式错极磁瓦，其特征在于，同一所述周向侧边上，相邻两个所述直边段之间错开的、绕所述轴线的圆心角α均相等。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一体式错极磁瓦，其特征在于，所述磁瓦的一个周向侧边上的各过渡边与另一个周向侧边上的各过渡边沿轴向相互错开设置；所述磁瓦绕经过其几何中心且沿所述转子径向延伸的直线旋转180°后与其自身重合，使两个所述周向侧边呈关于所述几何中心的中心对称。

5.根据权利要求4所述的一体式错极磁瓦，其特征在于，同一所述周向侧边上，位于轴向两端的两个所述直边段的轴向长度不相等，且位于该两个直边段之间的其余各所述直边段的轴向长度均相等，以使一个所述周向侧边上的各过渡边相对于另一个所述周向侧边上按轴向顺序一一对应的各过渡边，均沿轴向同一方向错开相同的距离，并在所述磁瓦的周向两侧对应形成周向凸出部和周向凹入部。

6.一种永磁电机转子，其特征在于，包括转子铁芯以及多个如权利要求1-5中任一项所述的一体式错极磁瓦；多个所述磁瓦沿周向间隔排布于所述转子铁芯的外周面，周向相邻的两个所述磁瓦之间形成与所述周向侧边的形状相适配地沿轴向延伸的周向间隔。

7.根据权利要求6所述的永磁电机转子，其特征在于，所述磁瓦为如权利要求5所述的一体式错极磁瓦；周向相邻的两个所述磁瓦中，一个所述磁瓦的周向凸出部沿周向伸入另一个所述磁瓦的周向凹入部内，以使相邻两个所述磁瓦相互周向定位。

8.根据权利要求6所述的永磁电机转子，其特征在于，所述转子铁芯的外周面上设有多个沿轴向延伸的定位凸棱，各所述定位凸棱一一对应地容置于各所述周向间隔内；所述定位凸棱沿轴向呈与所述磁瓦的周向侧边的形状相适配的延伸形态，所述定位凸棱的两侧分别与相邻两个所述磁瓦的周向侧边贴合。

9.根据权利要求6所述的永磁电机转子，其特征在于，所述磁瓦通过粘接方式固定于所述转子铁芯的外周面；所述转子铁芯由多片硅钢片沿轴向叠压而成，所述转子铁芯的中心设有用于与电机轴配合的轴孔。

10.一种永磁电机，其特征在于，包括机壳、定子、电机轴以及如权利要求6-9中任一项所述的永磁电机转子；所述定子固定于所述机壳内并环绕设置于所述永磁电机转子的外周，所述定子的定子铁芯上设有多个沿轴向平直延伸的直槽，所述定子的绕组绕设于所述直槽内。