一种非对称周向排布型内置式永磁电机制造技术

本发明专利技术公开了一种非对称周向排布型内置式永磁电机，涉及电机技术领域。本发明专利技术包括：定子，所述定子上安装有电枢绕组；永磁转子，所述永磁转子转动连接在所述定子的内侧，所述永磁转子的中心位置安装有转轴；所述永磁转子包括转子铁心，所述转子铁心上安装有多个磁极组件，用于减小磁场偏移效应；每两个所述磁极组件设置为一组。本发明专利技术通过永磁体不对称的结构设计，进一步拓宽了转子结构设计空间，有效减少永磁体用量，并提升非对称磁场偏移效应，进一步提高电机转矩密度。一步提高电机转矩密度。一步提高电机转矩密度。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称周向排布型内置式永磁电机


[0001]本专利技术涉及电机
，具体为一种非对称周向排布型内置式永磁电机。

技术介绍

[0002]永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMachine，PMSM)采用了较高磁能积的传统稀土永磁材料(如钕铁硼)，具有高功率/转矩密度和高效率的优点，因而被广泛用于航空航天、舰船推进、电动汽车等众多高端装备领域。内置式永磁型电机具有高效率、高转矩密度和弱磁性能好等优势，在电动汽车、风力发电和航空航天领域得到了广泛应用。
[0003]传统内置式永磁型电机中，永磁磁轴和磁阻磁轴之间存在90电角度差，使其在永磁转矩与磁阻转矩分别达到峰值时相对应的电流角差值在45电角度左右，从而造成该电机转矩利用率受限等问题，为此，我们提出一种非对称周向排布型内置式永磁电机。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种非对称周向排布型内置式永磁电机，能够有效改善磁场偏移效应，使电机保持高转矩密度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种非对称周向排布型内置式永磁电机，包括：
[0006]定子，所述定子上安装有电枢绕组；
[0007]永磁转子，所述永磁转子转动连接在所述定子的内侧，所述永磁转子的中心位置安装有转轴；
[0008]所述永磁转子包括转子铁心，所述转子铁心上安装有多个磁极组件，用于减小磁场偏移效应；每两个所述磁极组件设置为一组，同组的两个磁极组件呈镜像对称分布，多组磁极组件整体呈周向不对称分布。
[0009]进一步的，所述磁极组件包括多个磁障以及安装在转子铁心上的第一永磁体和第二永磁体。
[0010]进一步的，所述多个磁障开口向外，等分布设于所述转子铁心的周向。
[0011]进一步的，所述第一永磁体与第二永磁体分别布设在磁障的两侧，且第一永磁体与第二永磁体之间形成夹角。
[0012]进一步的，所述定子包括定子轭，所述定子轭与永磁转子之间设置有定子齿，相邻的两个定子齿之间形成定子槽。
[0013]进一步的，所述电枢绕组为三相，且电枢绕组安装在所述定子齿上。
[0014]进一步的，所述同组磁极组件中呈镜像对称的两个第一永磁体之间形成串联磁路。
[0015]进一步的，所述相邻两组磁极组件中相邻的两个第二永磁体之间形成并联磁路。
[0016]进一步的，所述定子径向内侧与所述永磁转子径向外侧之间留有空气隙。
[0017]本专利技术至少具备以下有益效果：
[0018]1、本专利技术通过改变原本永磁体对称的V型结构，使V型永磁体其中一边永磁用量减小，有效减少永磁体用量，节省成本，易于制造。
[0019]2、本专利技术在一定永磁体用量的前提下，通过永磁体的不对称设计，使磁场偏移效应减小，使永磁转矩和磁阻转矩分量在比较相近的电流角下分别达到最大，提高了转矩分量利用率，从而提高了总输出转矩，提高了电机效率。
[0020]3、本专利技术通过永磁体的不对称设计，在需要一定量输出转矩的前提下可减少永磁体用量，永磁转矩分量减小，磁阻转矩分量增大。
[0021]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的电机横截面结构图；
[0023]图2为本专利技术的电机的空载磁力线分布图。
[0024]附图标记：
[0025]1、定子；11、定子轭；12、定子齿；13、定子槽；2、电枢绕组；3、永磁转子；31、转子铁心；32、第一永磁体；33、磁障；34、第二永磁体；4、转轴。
具体实施方式
[0026]下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
[0027]本专利技术将“非对称永磁设计”引入到内置式永磁型电机领域，从而提出一类基于磁场偏移效应的新型电机，较之传统对称型电机，新型磁场偏移型电机可以通过不对称的拓扑结构，使永磁磁轴发生偏移，从而使取得永磁转矩与磁阻转矩时对应的最优电流角差减小，提升两转矩分量的利用率，有效提升电机转矩密度。为了验证“非对称永磁设计技术”在内置式永磁型电机领域的适用性，探索最优的永磁设计方案，并基于磁场偏移效应进一步探索其内在的转矩提升机理。在一类具有不对称转子设计的内置式永磁电机的基础拓扑上，分析了不同永磁排布对于磁场偏移效应以及电机转矩提升能力的影响，筛选得到优化的永磁设计。
[0028]请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种非对称周向排布型内置式永磁电机，包括：
[0029]定子1，定子1上安装有电枢绕组2；
[0030]永磁转子3，永磁转子3转动连接在定子1的内侧，永磁转子3的中心位置安装有转轴4，转轴4由不导磁材质制成；
[0031]永磁转子3包括转子铁心31，转子铁心31上安装有多个磁极组件，用于减小磁场偏移效应；每两个磁极组件设置为一组，同组的两个磁极组件呈镜像对称分布，多组磁极组件整体呈周向不对称分布。
[0032]需要说明的是，磁极组件包括多个磁障33以及安装在转子铁心31上的第一永磁体32和第二永磁体34，多个磁障33开口向外等分布设于转子铁心31的周向，第一永磁体32与
第二永磁体34内嵌在磁障33的左右两侧，第一永磁体32与第二永磁体34之间形成夹角，针对于本申请的技术方案，该夹角为钝角；多个磁障33整体呈周向不对称分布，相邻的一对磁障33之间呈镜像对称。
[0033]进一步的，同组磁极组件中呈镜像对称的两个第一永磁体32之间形成串联磁路，相邻两组磁极组件中相邻的两个第二永磁体34之间形成并联磁路。
[0034]此外，定子1包括定子轭11，定子轭11与永磁转子3之间设置有定子齿12，相邻的两个定子齿12之间形成空腔即为定子槽13，用于放置缠绕在定子齿12上的三相电枢绕组2，定子1和永磁转子3之间留有空气隙。
[0035]本专利技术公开的非对称周向排布型内置式永磁电机的运行原理如下：
[0036]电机的磁力线分布如图2所示，永磁磁通的磁路由永磁体N极依次到达气隙、定子齿12、定子轭11、定子齿12、气隙，永磁体S极，再通过永磁转子3轭部回到永磁体N极形成闭合通路，电枢绕组2通入与永磁转子3转速相等的三相交流电流，定子1、永磁转子3形成的旋转磁场相互作用，从而产生永磁转矩，而永磁转子3交、直轴磁路的不同导致交直轴电感差异较大，从而产生磁阻转矩。
[0037]永磁转矩与磁阻转矩的大小均随着电流角的改变成正弦变化，且电流角为0
°
时取得永磁转矩峰值，电流角约为45
°
时取得磁阻转矩峰值，本专利技术通过永磁体的不对称性实现上述取得两峰值转矩时对应电流角的靠近，实现转矩利用率的提升以及总输出转矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称周向排布型内置式永磁电机，包括；定子(1)，所述定子(1)上安装有电枢绕组(2)；永磁转子(3)，所述永磁转子(3)转动连接在所述定子(1)的内侧，所述永磁转子(3)的中心位置安装有转轴(4)；所述永磁转子(3)包括转子铁心(31)，所述转子铁心(31)上安装有多个磁极组件，用于减小磁场偏移效应；每两个所述磁极组件设置为一组，同组的两个磁极组件呈镜像对称分布，多组磁极组件整体呈周向不对称分布。2.根据权利要求1所述的一种非对称周向排布型内置式永磁电机，其特征在于：所述磁极组件包括多个磁障(33)以及安装在转子铁心(31)上的第一永磁体(32)和第二永磁体(34)。3.根据权利要求2所述的一种非对称周向排布型内置式永磁电机，其特征在于：所述多个磁障(33)开口向外，等分布设于所述转子铁心(31)的周向。4.根据权利要求3所述的一种非对称周向排布型内置式永磁电机，其特征在于：所述第一永磁体(32)与第二永磁体(34)分别布设在磁障(...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢昱安，阳辉，安淇楚，刘聃睿，张雯，郭锡瑾，伍雨晴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：