[實(shí)用新型]永磁電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320877641.6
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN203674941U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖勇
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術(shù)研究中心有限公司
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K1/27;H02K29/03
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 陳振;李雙皓

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁電機(jī)。

背景技術(shù)

永磁體放置在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的永磁電機(jī)（IPM），其合成電磁轉(zhuǎn)矩包含了永磁轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩，永磁轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)子永磁體磁場與定子磁場作用所產(chǎn)生，磁阻轉(zhuǎn)矩為定子磁場與交、直方向電感存在差異的轉(zhuǎn)子鐵芯作用所產(chǎn)生，相比永磁體放置在轉(zhuǎn)子鐵芯表面的電機(jī)（SPM），正是因此增加了磁阻轉(zhuǎn)矩的利用，使得IPM電機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效率化。

轉(zhuǎn)子采用多層永磁體結(jié)構(gòu)的永磁輔助同步磁阻電機(jī)相比IPM電機(jī)進(jìn)一步加大了電機(jī)交、直軸電感差異，大幅度提升磁阻轉(zhuǎn)矩的利用，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的高效化，并且大大降低了電機(jī)的成本。例如ZL201210056204.8公開了一種能夠提升電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩利用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

但研究發(fā)現(xiàn)隨著電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩利用的提高，磁阻轉(zhuǎn)矩在合成電磁轉(zhuǎn)矩中比重的加大，會使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動的增加，這樣將引起電機(jī)的振動和噪聲問題，特別是在電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，需要進(jìn)行弱磁控制時(shí)，磁阻轉(zhuǎn)矩占比會更大，這一問題會更加明顯。

美國專利US20100079026公開了一種定子每對極槽數(shù)為奇數(shù)的永磁電機(jī)，并通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子永磁體夾角分布來改善轉(zhuǎn)子永磁體磁場分布，降低諧波含量，來減小渦流損耗和轉(zhuǎn)矩脈動，其改善的主要是轉(zhuǎn)子永磁體磁場分布，對于永磁轉(zhuǎn)矩的脈動是有所幫助的，但對于磁阻轉(zhuǎn)矩脈動的抑制是沒有作用的，且由于定子每對極槽數(shù)為奇數(shù)，實(shí)際上相當(dāng)于定子每極每相槽數(shù)（定子槽數(shù)/極對數(shù)/繞組相數(shù)/2）為分?jǐn)?shù)，現(xiàn)有研究表明定子每極每相槽數(shù)為分?jǐn)?shù)的電機(jī)比每極每相槽數(shù)為整數(shù)的電機(jī)，其定子磁場具有更多的諧波含量，因此更不利于磁阻轉(zhuǎn)矩脈動的降低。

轉(zhuǎn)子采用多層永磁體結(jié)構(gòu)的永磁輔助同步磁阻電機(jī)由于可以增加電機(jī)在交、直軸方向的電感差值，使得電機(jī)在磁阻轉(zhuǎn)矩利用相比單層永磁體結(jié)構(gòu)有了很大的提升，使得電機(jī)實(shí)現(xiàn)了更大的輸出轉(zhuǎn)矩和更高的效率，但隨著磁阻轉(zhuǎn)矩在整個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩比值的提高，也會產(chǎn)生一些問題，這主要是由于磁阻轉(zhuǎn)矩容易受定、轉(zhuǎn)子相對位置變化而產(chǎn)生脈動，這會使得電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的脈動也增大，從而導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)振動、噪聲加大的問題。

在現(xiàn)有技術(shù)中為了降低永磁輔助同步磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動常用的方法是增加電機(jī)定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子永磁體的層數(shù)，但這會使得電機(jī)的工藝性變得復(fù)雜，而且對轉(zhuǎn)矩脈動降低的幅度也是有限的。如圖1所示，永磁輔助同步磁阻電機(jī)由定子1和轉(zhuǎn)子4構(gòu)成，其中定子至少包含由導(dǎo)磁材料制成的定子鐵芯2和定子繞組3，轉(zhuǎn)子4至少包含一個(gè)轉(zhuǎn)子極有多個(gè)永磁體槽6a、6b的轉(zhuǎn)子鐵芯5和放置在永磁體槽內(nèi)的永磁體7a、7b。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，研究發(fā)現(xiàn)在電機(jī)帶負(fù)載旋轉(zhuǎn)過程中定子磁場總是在轉(zhuǎn)子磁場的位于旋轉(zhuǎn)方向的前側(cè)，如圖2所示，且定子磁場大多是集中在一定的角度范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子磁力線需要通過位于永磁體槽外段相鄰的導(dǎo)磁通道末端進(jìn)入定子，與定子磁力線連接。電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)候轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁通道相對定子齒位置的變化，會使得磁力線行走路線的磁阻發(fā)生變化，將產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的脈動，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁體槽末端擋住磁力線行走路線時(shí)，電機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩小于平均電磁轉(zhuǎn)矩，且擋住的時(shí)間越長，產(chǎn)生的最小峰值轉(zhuǎn)矩越小，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動越大。

本實(shí)用新型的目的在于提供一種永磁電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動相比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)大幅度下降。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種永磁電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子包括定子鐵芯和繞組，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體，在所述轉(zhuǎn)子的徑向方向上，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的每一磁極上均設(shè)置有多層弧形永磁體槽，相鄰的兩層所述永磁體槽之間形成一條q軸磁路，所述永磁體設(shè)置在永磁體槽內(nèi)；

所述轉(zhuǎn)子的相鄰的兩個(gè)磁極分別為第一磁極和第二磁極，所述第一磁極和第二磁極極性相反，所述第一磁極中的一個(gè)所述永磁體的外端部在遠(yuǎn)離q軸的一端為第一外端部，所述第二磁極中的一個(gè)所述永磁體的外端部在遠(yuǎn)離q軸的一端為第二外端部，所述第一外端部與第二外端部相對所述轉(zhuǎn)子圓心的夾角A小于80度電氣角度，其中定子槽數(shù)為N,轉(zhuǎn)子極對數(shù)為P,繞組相數(shù)為m，每極每項(xiàng)槽數(shù)N/2P/m為整數(shù)。

較優(yōu)地，在所述轉(zhuǎn)子的徑向方向上，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的每一磁極上均設(shè)兩層弧形永磁體槽，所述第一磁極中的外層所述永磁體的外端部在遠(yuǎn)離q軸的一端為第一外端部，所述第二磁極中的外層所述永磁體的外端部在遠(yuǎn)離q軸的一端為第二外端部。