[發(fā)明專利]一種永磁同步電機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010167860.6
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN102244446A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 余國權;孔昭松
• 申請（專利權）人: 天津市松正電動科技有限公司
• 主分類號: H02K21/02
• 分類號: H02K21/02;H02K1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及電機技術領域，特別涉及一種采用集中式繞組定子的永磁同步電機。

背景技術

現(xiàn)在常用的永磁同步電機，其定子結構按繞組形式可分為分布式繞組定子和集中式繞組定子。分布式繞組定子和永磁同步電機轉子結構相配合較易出正弦波形，但分布式繞組嵌線工藝復雜、繞組跨距大、端部尺寸大、電機長度通常較長。而當前使用的具有集中式繞組的分段定子鐵芯結構，繞線工藝簡單，繞組端部長度很短。對于對電機的空間尺寸要求極為苛刻的電動汽車和混合動力汽車來說，集中式繞組定子結構更為適用。但集中式繞組定子結構不易產(chǎn)生具有正弦特性的反電動勢波形，不容易控制設計。為了易于得到具有正弦特性的反電動勢波形，需要定子內表面和轉子外表面間具有規(guī)律變化的氣隙寬度，當前使用集中式繞組定子結構的永磁同步電機一般將轉子設計成外圓表面規(guī)律變化，如表貼式轉子，分段的表貼磁鋼使得轉子外圓凸凹不平；內嵌式轉子，則是將轉子鐵芯的外圓設計成凸凹規(guī)律變化的形狀。這種定轉子配合的結構方式，雖然易于得到正弦波形，但由于轉子外表面不光滑，電機轉矩脈動較大，一方面影響電機的運行的平穩(wěn)性，另一方面也會增大噪聲，不利于電機在電動汽車及混合動力汽車上的應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種有效降低噪聲、減小轉矩脈動、提高運行穩(wěn)定性的永磁同步電機。

本發(fā)明是采取以下技術方案實現(xiàn)的：一種永磁同步電機，采用集中式繞組的分段定子鐵芯結構，其特征在于：所述分段定子塊的齒部圓弧與定子外弧所在圓為非同心圓，整個定子鐵芯內孔由若干段均布的圓弧組成，定子齒部兩端的齒尖與轉子間的氣隙寬度為nδ，其中δ為定子齒部圓弧的中心部位與轉子間的氣隙寬度，n為倍數(shù)。

本發(fā)明還可以采取以下的技術方案：所述定子齒部兩端齒尖至定子齒部圓弧的中心部位，為平滑的圓弧形過渡。所述氣隙寬度倍數(shù)取n＝0.5～1。轉子鐵芯軸向外表面可以為光滑面。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、現(xiàn)有獲取正弦特性的反電動勢波形的方式，是通過加工轉子外表面來得到具有規(guī)律變化的氣隙寬度，本發(fā)明通過按特定形狀加工定子則達到了目的，省去了對轉子的特殊加工，簡化了加工工藝。

2、由于不需要對轉子進行特殊加工，即轉子表面為光滑柱面，因此大大減小了轉矩脈動，減小了電機噪聲，使得電機更好地平穩(wěn)運行，從而提高電機的使用效率及安全性能，延長使用壽命。

附圖說明

圖1是改進前永磁同步電機結構示意圖；

圖2是本發(fā)明永磁同步電機結構示意圖；

圖3是改進前定子結構示意圖；

圖4是本發(fā)明定子結構示意圖；

圖5是本發(fā)明永磁同步電機產(chǎn)生的反電動勢波形圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述：

如圖1-4所示：1是定子鐵芯，2是集中式繞組，3是轉子鐵芯，4是定子軛部圓弧，5是定子齒部圓弧。

圖1為目前常用的永磁同步電機集中式繞組定子與轉子配合結構圖，圖2為本發(fā)明的永磁同步電機采用改進后的集中式繞組定子與轉子配合的結構圖。集中式繞組定子即拼塊定子，已經(jīng)成為永磁同步電機的發(fā)展趨勢，當前使用的定子鐵芯其內孔為圓形內孔，即各個定子拼塊齒部圓弧5均在同一個圓上，并且與定子軛部圓弧4為同心圓，參見圖3，若配合光滑的轉子鐵芯3則定子齒部與轉子間的氣隙寬度則處處均等，都為δ。但這就不易得到具有正弦特性的反電動勢波形，因此將轉子外圓設計成規(guī)律變化的形狀。如表貼式轉子，分段的表貼磁鋼使得轉子外圓凸凹不平；內嵌式轉子，則是將轉子鐵芯的外圓設計成凸凹規(guī)律變化的形狀。

為了解決由于轉子表面不平滑而引起的電機運行不穩(wěn)定，噪聲大等問題，本發(fā)明對定子形狀進行了改進，參見圖4，保持定子齒部中心與轉子的距離不變仍為δ，而兩端齒尖與轉子的氣隙寬度增大(0.5～1)δ，定子齒部兩端齒尖至定子齒部圓弧的中心部位為平滑的圓弧形過渡，分段定子塊的齒部圓弧5與定子軛部圓弧4所在圓為非同心圓，整個定子鐵芯內孔由若干段均布的圓弧組成。本實施例中，δ為1mm，因此齒尖處的氣隙寬度增大0.8mm即寬度為1.8mm，定子齒部圓弧5上各點到轉子的氣隙寬度為規(guī)律變化。改進后的定子可以與光滑面的轉子配合使用，省去了對轉子的特殊加工，簡化了加工工藝，這種新型的永磁同步電機可以有效降低噪聲、減小轉矩脈動、提高運行穩(wěn)定性。

本發(fā)明的新型定子與光滑面轉子配合的永磁同步電機，易于產(chǎn)生具有較好正弦特性的反電動勢波形，參見圖5的波形圖，此為定子與轉子間最大氣隙在1.8δ時電機相、線反電動勢波形，其與標準正弦曲線的吻合程度約為0.98～1.05，便于控制，可得到較為平穩(wěn)的轉矩，電機在運行時平穩(wěn)性較好，且電機噪聲有所降低(降低約1～2dBA)。