[發明專利]內置式永磁同步電機

有效

• 申請號: 201210579675.7
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103078464A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 林德芳
• 申請（專利權）人: 上海特波電機有限公司;上海川也電機有限公司;寧德特波電機有限公司
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K1/27
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 林煒

技術領域

本發明涉及電機技術，特別是涉及一種內置式永磁同步電機的技術。

背景技術

機電一體化和自動化場合越來越要求高效、節能、低噪、智能化，對為其配套的電機提出高效率、低噪音、高出力、快響應的要求，而目前不少永磁電機存在電磁兼容性差、噪音大、出力小、力矩波動大、過載能力低和功率密度低等缺陷。

永磁同步電機的轉子上都鑲有轉子磁極，轉子磁極由多段磁鋼（通常為三段）弧帶狀布設而成，現有永磁同步電機的轉子磁極有兩種：1）平行取向的磁極，這種磁極中，各段磁鋼的磁化方向平行；2）徑向取向的磁極，這種磁極中，各段磁鋼的磁化方向均為法向，即垂直于磁鋼表面。現有永磁同步電機有很多優點，如取消機械換向器和電刷、維護少、效率高等，但其電樞磁場為非圓形跳躍式的旋轉磁場，力矩波動本來就較大，加上齒槽效應，存在更大的力矩波動，影響電機高效、寬調速、平穩低噪運行，因此現有永磁同步電機的綜合品質都較差。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能大幅提高電機綜合品質的內置式永磁同步電機。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種內置式永磁同步電機，包括定子和轉子，所述定子的內周面與轉子的外周面之間留有氣隙；

所述轉子上圍繞轉子的中心軸線軸對稱間隔設有多個永磁槽，每個永磁槽內都設有三個永磁體，每個永磁槽內的三個永磁體中，其中的一個永磁體為中間磁鋼，另兩個永磁體均為側部磁鋼；

在轉子的徑向截面中，單個永磁槽內的三個永磁體之間存在如下關系：永磁槽內的三個永磁體沿一圓弧線依次布設，且中間磁鋼位于兩個側部磁鋼之間，三個永磁體的中心點均落在該圓弧線上，該圓弧線為該永磁槽的磁體布設弧線，磁體布設弧線是一朝向轉子中心軸線弧形凸出的圓弧線，每個永磁體均由經過磁體布設弧線的弧心，且經過該永磁體自身中心點的直線均分成兩個形狀一致的區塊；

其特征在于，在轉子的徑向截面中，單個永磁槽內的三個永磁體之間還存在如下關系：

1）永磁槽內的三個永磁體的取向直線相交于一點，該點為該永磁槽內永磁體的磁化取向點；

永磁體的取向直線是指，平行于所屬永磁體的磁化方向，且經過所屬永磁體的中心點的直線；

2）中間磁鋼的取向直線經過永磁槽的磁體布設弧線的弧心，且經過轉子的軸心；

3）永磁槽的磁體布設弧線的弧心，與該永磁槽內永磁體的磁化取向點互不重合。

進一步的，在轉子的徑向截面中，單個永磁槽內的三個永磁體之間還存在如下關系：設永磁槽內永磁體的磁化取向點與該永磁槽內的中間磁鋼的中心點之間的間距為H，該永磁槽的磁體布設弧線的曲率半徑為R，則有H＞R，且H值在1.2倍R值至6倍R值之間。

進一步的，H值為3.6倍R值。

進一步的，在轉子的徑向截面中，單個永磁槽內的三個永磁體之間還存在如下關系：設永磁槽內永磁體的磁化取向點與該永磁槽內的中間磁鋼的中心點之間的間距為H，該永磁槽的磁體布設弧線的曲率半徑為，則有H＜R，且H值在0.5倍R值至0.8倍R值之間。

進一步的，H值為0.65倍R值。

本發明提供的內置式永磁同步電機，通過調整兩個側部磁鋼的磁化方向，優化磁鋼取向，使得永磁槽的磁體布設弧線弧心與永磁槽內永磁體的磁化取向點互不重合，能大幅提高電機的綜合品質；當永磁槽內永磁體的磁化取向點與中間磁鋼的中心點之間的間距大于磁體布設弧線的曲率半徑時，有“聚磁效應”，可顯著提高電機定轉子間的氣隙磁通密度，從而有效提高出力、過載能力、功率密度和效率；當永磁槽內永磁體的磁化取向點與中間磁鋼的中心點之間的間距小于磁體布設弧線的曲率半徑時，可改善電機氣隙磁密波形，減少諧波分量，特別是減少幅值較大的3次諧波分量，獲得正弦波磁場，降低力矩波動，減少噪音和震動，使電機即使采用均勻氣隙，也能顯著改善電機氣隙磁密波形，獲得正弦波磁場，既不減少出力，又能減小齒槽引起的力矩波動。本發明使電機綜合品質大幅度提高，實現高功率密度、高效、低波動、低噪和高精度平穩運行，實現電機小型輕量化。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例所提供的內置式永磁同步電機的徑向截面示意圖；

圖2、圖3是本發明第一實施例所提供的內置式永磁同步電機中的轉子的徑向截面示意圖；

圖4是本發明第二實施例所提供的內置式永磁同步電機中的轉子的徑向截面示意圖；

圖5是本發明第二實施例所提供的內置式永磁同步電機與現有電機之間的氣隙磁通密度波形比較圖；