一种高功率密度永磁同步电机结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高功率密度永磁同步电机结构，包括定子、转子和三相绕组，所述定子包括定子本体和设置在定子本体径向外壁且若干等分排列的T型的定子齿，相邻的所述定子齿之间形成定子槽，若干所述三相绕组分别设置在定子槽内，所述转子套接在定子上，所述转子内壁等分排列设置有若干永磁体，所述永磁体为表贴式，所述永磁体包括一块Ⅰ类永磁体和两块Ⅱ类永磁体，两块所述Ⅱ类永磁体呈对称结构设置在Ⅰ类永磁体两侧，所述Ⅰ类永磁体为等腰梯形，所述Ⅱ类永磁体近似为直角梯形。该结构在保证机械强度的前提下，降低涡流损耗，提高气隙磁密，降低谐波，并且保证电机其他性能不变。并且保证电机其他性能不变。并且保证电机其他性能不变。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率密度永磁同步电机结构


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机
，具体指一种高功率密度永磁同步电机结构。

技术介绍

[0002]目前我国无人机产业进入高速发展阶段，在发展过程中成本过高、体积过大、续航不足等都已成为无人机产业发展的绊脚石，因此我们需要突破这些问题。永磁同步电机具有高效率、高功率因数、体积小、重量轻等优点，可以显著提高功率因数。随着高性能永磁材料的不断应用，永磁同步电机的功率密度也大大提高，与同容量异步电机相比，其体积和重量有较大的减少。无人机多用外转子永磁电机，与内转子永磁同步电机相比，外转子永磁同步电机具有转动惯量大，电枢直径大可以提高输出功率以及散热比较好等特点。极对数多时有利于输出转矩的提高，定转子铁心轭部厚度较小，可以减小电机有效质量，提高功率密度，但是对于传统的永磁同步电机结构，会有较大的涡流损耗，以及谐波含量较大等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术的不足，提出一种高功率密度永磁同步电机结构，在保证机械强度的前提下，降低涡流损耗，提高气隙磁密，降低谐波，并且保证电机其他性能不变。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种高功率密度永磁同步电机结构，包括定子、转子和三相绕组，所述定子包括定子本体和设置在定子本体径向外壁且若干等分排列的T型的定子齿，相邻的所述定子齿之间形成定子槽，若干所述三相绕组分别设置在定子槽内，所述转子套接在定子上，所述转子内壁等分排列设置有若干永磁体，所述永磁体为表贴式，所述永磁体包括一块Ⅰ类永磁体和两块Ⅱ类永磁体，两块所述Ⅱ类永磁体呈对称结构设置在Ⅰ类永磁体两侧，所述Ⅰ类永磁体为等腰梯形，所述Ⅱ类永磁体近似为直角梯形。
[0006]上述技术方案中，永磁体为表贴式，所述永磁体采用磁能积较高的钕铁硼材料。
[0007]另外，所述永磁体的厚度为HM为3mm，Ⅰ类永磁体的长底长L1为5.5～5.6mm，短底长L2为2.7～2.8mm，Ⅱ类永磁体的短底长L3为2.2～2.3mm，长底长L4为3.48～3.55mm，永磁体内边切边圆半径R3为46.5mm，永磁体内边采用半径为R3＝46.5mm的圆进行磁钢修型，减少永磁体质量，所述Ⅰ类永磁体的梯形斜角为θ；Ⅱ类永磁体充磁角度Ang为60～72度。
[0008]上述技术方案中，定子齿与定子槽底部尖端用半径为R1和R2的圆进行优化处理，可提高槽满率，降低齿槽转矩。
[0009]上述技术方案中，设计为21对极36槽,极对数多时，有利于输出转矩的提高，定转子铁心轭部厚度较小，可以减小电机有效质量，提高功率密度。
[0010]上述技术方案中，所述定子铁心、定子齿、定子槽、三相分数槽绕组组成定子部分，位于电机内测。
[0011]优选的，所述三相电枢绕组采用分数槽集中绕组，其优点是绕组端部非常小，可以提高功率密度。
[0012]作为优选，所述永磁体由若干永磁体片轴向叠加而成。
[0013]作为优选，所述转子采用外转子结构，外转子结构电机转子惯量、输出力矩和输出功率比都较高，并且适合极对数较多的电机。
[0014]作为优选，所述永磁体采用Halbach充磁方式，相邻的所述Ⅰ类永磁体和Ⅱ类永磁体的磁极方向相反。
[0015]作为优选，所述定子由若干硅钢片叠加而成，所述硅钢片的厚度为0.27mm。
[0016]作为优选，所述定子的内半径r1为48.9mm，外半径r2为70.9mm。
[0017]作为优选，所述定子槽的高度HS1为15.4～15.6mm，定子轭厚为ST为3.4～3.5mm，定子齿宽TW为4～4.1mm，所述定子槽开口BS0为3～3.2mm。
[0018]作为优选，所述定子槽与定子齿尖端优化圆弧的半径为R1为0.5mm和R2为1.5mm。
[0019]本专利技术具有以下的特点和有益效果：
[0020](1)采用Halbach充磁可以增加气隙磁通，减小转子轭部磁通，相应可以减小转子轭部厚度，达到减小体积或质量的效果来提高功率密度。
[0021](2)梯形永磁体具有较好的聚磁效果，可以提高气隙磁密，降低谐波含量。
[0022](3)对定子槽与定子齿的优化可以降低齿槽转矩，减小定子质量，并且提高了槽满率，同时齿槽和永磁体的结构优化设计可以进一步优化气隙磁密，降低气隙磁密谐波，有利于提高功率密度。
附图说明
[0023]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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术永磁同步电机模型图；
[0025]图2是本专利技术永磁体结构示意图；
[0026]图3是本专利技术永磁体轴向分段示意图；
[0027]图4是原永磁同步电机结构示意图；
[0028]图5是本专利技术永磁电机定子结构尺寸图；
[0029]图6是本专利技术永磁体结构尺寸图；
[0030]图7是本专利技术定子各尺寸优选图；
[0031]图8是原永磁电机和本专利技术永磁电机空载反电势对比图；
[0032]图9是原永磁电机和本专利技术永磁电机气隙磁密对比图；
[0033]图10是原永磁电机和本专利技术永磁电机气隙磁密FFT对比图；
[0034]图11原永磁电机和本专利技术永磁电机损耗对比图。
[0035]图中，1为转子，2
‑
1为Ⅰ类永磁体，2
‑
2为Ⅱ类永磁体，3为定子轭，4为三相绕组，5为定子齿，6为定子槽。
具体实施方式
[0036]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。
[0037]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语
“Ⅰ
类”、
“Ⅱ
类”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有
“Ⅰ
类”、
“Ⅱ
类”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0038]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率密度永磁同步电机结构，其特征在于，包括定子、转子和三相绕组，所述定子包括定子本体和设置在定子本体径向外壁且若干等分排列的T型的定子齿，相邻的所述定子齿之间形成定子槽，若干所述三相绕组分别设置在定子槽内，所述转子套接在定子上，所述转子内壁等分排列设置有若干永磁体，所述永磁体为表贴式，所述永磁体包括一块Ⅰ类永磁体和两块Ⅱ类永磁体，两块所述Ⅱ类永磁体呈对称结构设置在Ⅰ类永磁体两侧，所述Ⅰ类永磁体为等腰梯形，所述Ⅱ类永磁体近似为直角梯形，所述定子槽的高度HS1为15.4～15.6mm，定子轭厚为ST为3.4～3.5mm，定子齿宽TW为4～4.1mm，所述定子槽开口BS0为3～3.2mm。2.根据权利要求1所述的一种高功率密度永磁同步电机结构，其特征在于，所述永磁体采用Halbach充磁方式，相邻的所述Ⅰ类永磁体和Ⅱ类永磁体的磁极方向相反。3.根据权利要求1所述的一种高功率密度永磁同步电机结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栋良，史恒，詹成根，陈黎君，孙立民，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：