一种非对称混合表嵌-凸极式永磁电机制造技术

本发明专利技术公开一种非对称混合表嵌

An asymmetrical hybrid surface mounted salient pole permanent magnet motor

【技术实现步骤摘要】
一种非对称混合表嵌
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凸极式永磁电机


[0001]本专利技术属于永磁电机
，具体涉及一种非对称混合表嵌
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凸极式永磁电机。

技术介绍

[0002]随着生态环境的恶化和全球能源的衰竭，大力发展新能源汽车产业已成为一个关乎国民经济发展的关键举措。随着用户对于电动汽车的需求不断提高，内置式永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)因为其高功率密度、高效率以及更好的控制精度被广泛应用于电动汽车中，包括丰田Prius2017、宝马i3和特斯拉Model3等车型。
[0003]永磁电机中使用的昂贵稀土永磁材料不利于电动汽车的推广和发展，因此提高永磁利用率至关重要。而传统内置式电机的转子通常采用对称的结构，永磁转矩和磁阻转矩的d轴相差大致45度电角度，导致两者的利用率下降，限制了电机整体的功率密度。为此，一类磁轴偏移永磁电机被提出，此类电机可以令永磁转矩与磁阻转矩的d轴差角减小，从而实现转矩密度的提升。但为了弥补偏移过程中磁阻转矩峰值的下降，此类电机的磁阻结构日益复杂，提升了电机的制造与控制难度。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种可有效解决传统内置式永磁电机转矩分量利用率不高缺陷以及现有磁轴偏移电机结构复杂问题的轻量化非对称混合表嵌
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凸极式永磁电机。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种非对称混合表嵌
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凸极式永磁电机，所述电机包括中间部分隔有气隙的定子铁心以及混合表嵌
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凸极式永磁转子，所述定子铁心上阵列有若干三相电枢绕组，所述电机的中轴线处设有转轴，所述转子环绕设置在转轴的四周；
[0007]所述定子铁心包括定子齿、定子轭和定子槽，所述定子齿的一端靠近转子，所述定子齿远离转子的一端与定子轭连接，所述定子槽位于两个相邻的定子齿之间。
[0008]进一步的，所述三相电枢绕组为双层分布绕组，且三相电枢绕组穿过定子槽缠绕在定子齿上。
[0009]进一步的，所述转子分为内外两层，所述转子的外层包括转子凸极齿、表嵌式永磁体以及转子外槽，所述表嵌式永磁体位于转子外槽上，所述表嵌式永磁体的中轴线与转子外槽的中轴线之间存在角度α，且表嵌式永磁体不完全填充转子外槽，所述转子外槽中非永磁部分介质为空气，所述转子外槽对称设置在两个相邻的转子凸极齿之间。
[0010]进一步的，所述转子的内层为由转子内槽与转子轭构成的对称转子铁心，所述转子内槽与转子外槽的中轴线重合。
[0011]本专利技术的有益效果：
[0012]1、本专利技术在一定永磁体用量的前提下，运用永磁体的不对称分布使得永磁转矩和
磁阻转矩分量可以在相近的电流角下达到最大值，提高转矩分量利用率，提高转矩输出能力；此外在需要一定输出转矩的前提下可减少永磁体用量，虽然永磁转矩分量减小，但永磁转矩和磁阻转矩分量的最大值相互接近，提高磁阻转矩的比例，增强电机的弱磁扩速能力，有利于应用于电动汽车领域；
[0013]2、相较于现有的磁轴偏移电机，本专利技术电机结合了永磁表嵌式电机高永磁转矩和凸极式电机高磁阻转矩的优势，得到的混合磁极式电机同时具有高永磁转矩与磁阻转矩并且兼具两者结构简单的优势，具有“高转矩密度轻量化”的特点。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术的电机横截面结构示意图；
[0016]图2为本专利技术的电机空载磁力线分布及永磁d轴与磁阻d轴示意图；
[0017]图3为本专利技术的电机输出转矩分离图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]一种非对称混合表嵌
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凸极式永磁电机，如图1所示，该电机包括中间部分隔有气隙的定子铁心1以及混合表嵌
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凸极式永磁转子2，定子铁心1上阵列有若干三相电枢绕组3，电机的中轴线处设有转轴4，转子2环绕设置在转轴4的四周，转轴4用于穿设固定混合表嵌
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凸极式永磁转子，该电机上还设有外壳，其中定子、转子和转轴4均设于外壳内。
[0020]定子铁心1包括定子齿1.1、定子轭1.2和定子槽1.3，定子齿1.1的一端靠近转子2，定子齿1.1远离转子2的一端与定子轭1.2连接，定子槽1.3位于两个相邻的定子齿1.1之间，定子齿1.1和定子槽1.3绕定子中心轴线均匀布置，定子槽1.3与定子齿1.1的数量相同，且均为24个。三相电枢绕组3为双层分布绕组，且三相电枢绕组3穿过定子槽1.3缠绕在定子齿1.1上。
[0021]混合表嵌
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凸极式永磁转子2分为内外两层，转子2的外层包括转子凸极齿2.1、表嵌式永磁体2.4以及转子外槽2.5，表嵌式永磁体2.4位于转子外槽2.5上，表嵌式永磁体2.4的中轴线与转子外槽2.5的中轴线之间存在角度α，且表嵌式永磁体2.4不完全填充转子外槽2.5，转子外槽2.5中非永磁部分介质为空气，转子外槽2.5对称设置在两个相邻的转子凸极齿2.1之间。表嵌式永磁体2.4采用径向充磁方式，且相邻的两个表嵌式永磁体2.4的充磁方向相反，转子2的内层为由转子内槽2.3与转子轭2.2构成的对称转子铁心，且该转子铁心具有高凸极率，即高交轴电感与直轴电感差，因此可以提供高磁阻转矩，转子内槽2.3与转子外槽2.5的中轴线重合，且表嵌式永磁体2.4与两者的数量相同，均等于转子极对数pr的两倍。
[0022]理论上，当转子极对数pr与偏移角度α满足：
[0023]pr
×
α＝45
°
[0024]磁轴偏移效应最为显著，总转矩得到最大化。
[0025]在本实施案例中，表嵌式永磁体2.4的数量为四块，相应的，转子内槽2.3和转子外槽2.5数量也为四个，采用的永磁体为钕铁硼永磁，定子槽1.3的数量为二十四个，电枢绕组3为双层分布式设计。
[0026]请结合图2和图3，本实施例的非对称混合表嵌
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凸极式永磁电机的运行原理如下：
[0027]对于永磁磁场部分，永磁磁通的磁路由永磁体N极依次到达气隙、定子齿、定子轭、定子齿、气隙，永磁体S极，再通过转子轭部回到永磁N极形成闭合通路；由于转子旋转，该磁路会随转子旋转；同时定子通入三相电流能够形成与转子相等转速的旋转磁场，定、转子磁场的相互作用产生永磁转矩，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称混合表嵌
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凸极式永磁电机，其特征在于，所述电机包括中间部分隔有气隙的定子铁心(1)以及混合表嵌
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凸极式永磁转子(2)，所述定子铁心(1)上阵列有若干三相电枢绕组(3)，所述电机的中轴线处设有转轴(4)，所述转子(2)环绕设置在转轴(4)的四周；所述定子铁心(1)包括定子齿(1.1)、定子轭(1.2)和定子槽(1.3)，所述定子齿(1.1)的一端靠近转子(2)，所述定子齿(1.1)远离转子(2)的一端与定子轭(1.2)连接，所述定子槽(1.3)位于两个相邻的定子齿(1.1)之间；所述转子(2)分为内外两层，包括转子凸极齿(2.1)、转子轭(2.2)、转子内槽(2.3)、表嵌式永磁体(2.4)以及转子外槽(2.5)。2.根据权利要求1所述的一种非对称混合表嵌
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凸极式永磁电机，其特征在于，所述三相电枢绕组(3)为双...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳辉，葛永盛，林鹤云，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：