一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构制造技术

本发明专利技术提出了一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构，包括：定子与转子。所述转子由转轴和转子铁心构成，所述定子由定子铁心、永磁体与电枢绕组构成。所述定子铁心由“U”型硅钢片铁心单元构成。所述永磁体的长度与传统磁通切换永磁电机的永磁体相比有所减少，本发明专利技术结构的永磁体两侧（靠气隙侧和靠机壳侧）宽度减少并紧贴拼装在两个铁心单元之间。所述转子铁心为凸级结构。本发明专利技术提出的抑制永磁体局部不可逆退磁的磁通切换永磁电机结构，降低了磁通切换永磁电机中空载和负载两种情况下的永磁体不可逆退磁风险；永磁体用量减少，提高了永磁体的利用率；节约了电机的制造成本的同时保持了电机的输出转矩。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构
本专利技术涉及磁通切换永磁电机
，特别是涉及一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构。
技术介绍
随着全球变暖、化石燃料紧缺以及环境污染问题，如何更高效地利用能源成为人类发展过程中所必须面对的问题。永磁同步电机具有体积小、高功率密度、高效率、高输出转矩和运行可靠等优点，已经在许多领域内得到了广泛的应用，尤其是在汽车工业领域，永磁同步电机在新能源汽车的发展中发挥着重要的作用。传统永磁电机大多采用表面贴装式、插入式或嵌入式等工艺将永磁体固定于转子，这样，在电机运行过程中，就会产生散热困难、过高温升导致永磁体不可逆退磁，从而限制电机出力等问题。针对这一问题，早在上个世纪50年代，就有学者对定子永磁电机开展了研究。与转子永磁电机不同，定子永磁电机将永磁体和电枢绕组都置于定子，简单的转子结构不但提高了电机运行的可靠性，而且转子旋转时，也可以起到风扇的作用，使电机散热性能得到增强。1997年磁通切换永磁电机由法国学者E.Hoang首次提出。由于其转子结构坚固、转矩密度高、易于热管理等优点，近年来获得了大量的研究关注。然而，传统永磁电机存在局部不可逆退磁永磁体用量相对较大的问题：①电机输出转矩和输出功率下降；②负载气隙磁密波形发生畸变，转矩波动增大，电机的振动噪声增大；③永磁体利用率降低。因此，采用有效的方法提高磁通切换永磁电机的抗去磁能力具有重要的意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构，采用新结构的磁通切换永磁电机在电机各项性能与传统结构相差无几的情况下，提高了永磁体的利用率，降低了电机的制造成本。本专利技术提供一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构，包括定子与转子，所述转子由转子铁心和转轴构成，所述定子由永磁体、定子铁心与电枢绕组构成，所述转轴在转子铁心内，所述定子铁心由U型硅钢片铁心单元构成，所述定子铁心等角度绕转轴中心线布置，所述永磁体设置在相邻的定子铁心之间且通过电枢绕组固定，所述永磁体两侧即靠气隙侧与靠机壳侧的宽度减少并紧贴拼装在两个定子铁心的铁心单元之间。作为本专利技术的改进，所述新型磁通切换永磁电机结构的永磁体靠气隙侧的宽度减少了1%~10%。作为本专利技术的进一步改进，所述新型磁通切换永磁电机结构的永磁体靠气隙侧的宽度减少了5%。作为本专利技术的进一步改进，所述新型磁通切换永磁电机结构的永磁体在靠气隙侧的宽度减少了5%的基础下，另一侧（靠机壳侧）的宽度减少了1%~10%。作为本专利技术的进一步改进，所述新型磁通切换永磁电机结构的永磁体靠机壳侧的宽度减少了2%。作为本专利技术的进一步改进，在所述新型磁通切换永磁电机结构的永磁体靠气隙侧的宽度减少了5%，靠机壳侧的宽度减少了2%的基础下，所述转子铁心的齿宽与定子铁心的齿宽比为1.65。本专利技术提出的新型结构磁通切换永磁电机具有以下优点：（1）电机的不可逆退磁风险降低。（2）对传统磁通切换永磁电机中空载和负载两种情况下的永磁体退磁风险都起着一定的抑制作用。（3）采用新结构的磁通切换永磁电机的永磁体用量减少，降低了电机的制造成本，提高了永磁体的利用率，实现的工艺较为简单。（4）保持了电机的输出能力。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2是对本专利技术模型以及传统模型的电磁转矩仿真图。图3（a）与（b）为传统模型与本专利技术模型的永磁体靠气隙侧的磁密图。图4（a）与（b）为传统模型与本专利技术模型的永磁体靠机壳侧的磁密图。附图标记：1、永磁体；2、定子铁心；3、电枢绕组；4、转子铁心；5、转轴。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：本专利技术提供一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构，采用新结构的磁通切换永磁电机在电机各项性能与传统结构相差无几的情况下，提高了永磁体的利用率，降低了电机的制造成本。如图1所示，本专利技术提供一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构，所述电机包括永磁体（1）、定子铁心（2）、电枢绕组（3）、转子铁心（4）、转轴（5）。所述永磁体（1）的两侧宽度减少并紧贴拼装在两个定子铁心（2）之间。根据本专利技术较佳实施例，所述永磁体（1）靠气隙侧的宽度减少了1%~10%。进一步的，所述永磁体（1）靠气隙侧的宽度减少了5%。进一步的，在所述永磁体（1）靠气隙侧的宽度减少了5%的基础下，另一侧（靠机壳侧）的宽度减少了1%~10%。进一步的，所述永磁体（1）靠机壳侧的宽度减少了2%。进一步的，所述的转子铁心（4）齿宽与定子铁心（2）齿宽比为1.65，可以补偿由永磁体（1）长度缩短而导致的电磁转矩等性能的下降。如图2所示，本专利技术所述的一种抑制永磁体局部不可逆退磁的磁通切换永磁电机模型与传统模型相比，两者的电磁转矩的值相差无几，也就是说本专利技术在永磁体（1）用量减少的情况下，保持了电机的输出能力。如图3（a）所示，传统模型的永磁体（1）的磁通密度在靠气隙侧的部分趋向于零，尤其是永磁体（1）靠气隙侧的左下角和右下角两块区域，也就是说永磁体（1）在靠气隙侧易发生退磁现象。所以，如图3（b）所示，本专利技术模型的永磁体（1）靠气隙侧宽度减少5%（红框里面为优化后的永磁体），通过消除永磁体（1）靠气隙侧易发生不可逆退磁的区域，抑制了永磁体（1）的局部不可逆退磁风险。同时减少了永磁体的用量，节约了电机制造成本。如图4（a）所示，传统模型的永磁体（1）磁通密度在靠机壳侧的部分趋向于零，尤其是永磁体（1）靠机壳侧的左上角和右上角两块区域，也就是说永磁体（1）在靠机壳侧易发生退磁现象。所以，如图4（b）所示，本专利技术模型的永磁体（1）靠机壳侧宽度减少2%，通过消除永磁体（1）靠机壳侧易发生不可逆退磁的区域，抑制了永磁体（1）的局部不可逆退磁风险。同时减少了永磁体的用量，节约了电机制造成本。综上所述，本专利技术的技术方案通过使所述永磁体两侧宽度减少，抑制了磁通切换永磁电机里永磁体局部不可逆退磁的风险，永磁体用量减少，永磁体利用率提高，在电机制造成本下降的基础下保持了电机的输出。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例之一，并非是对本专利技术作任何其他形式的限制，而依据本专利技术的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本专利技术所要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构，包括定子与转子，其特征在于：所述转子由转子铁心（4）和转轴（5）构成，所述定子由永磁体（1）、定子铁心（2）与电枢绕组（3）构成，所述转轴（5）在转子铁心（4）内，所述定子铁心（2）由U型硅钢片铁心单元构成，所述定子铁心（2）等角度绕转轴（5）中心线布置，所述永磁体（1）设置在相邻的定子铁心（2）之间且通过电枢绕组（3）固定，所述永磁体（2）两侧即靠气隙侧与靠机壳侧的宽度减少并紧贴拼装在两个定子铁心（2）的铁心单元之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构，包括定子与转子，其特征在于：所述转子由转子铁心（4）和转轴（5）构成，所述定子由永磁体（1）、定子铁心（2）与电枢绕组（3）构成，所述转轴（5）在转子铁心（4）内，所述定子铁心（2）由U型硅钢片铁心单元构成，所述定子铁心（2）等角度绕转轴（5）中心线布置，所述永磁体（1）设置在相邻的定子铁心（2）之间且通过电枢绕组（3）固定，所述永磁体（2）两侧即靠气隙侧与靠机壳侧的宽度减少并紧贴拼装在两个定子铁心（2）的铁心单元之间。


2.根据权利要求1所述的一种抑制永磁体退磁的磁通切换永磁电机结构，其特征在于：所述永磁体（1）靠气隙侧的宽度减少了1%~10%。


3.根据权利要求2所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子辰，朱晓锋，丁树业，陈少先，周龙，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32