[實用新型]磁環(huán)結(jié)構(gòu)及使用其的永磁同步電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420149204.7
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN203883566U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任武;許強(qiáng);劉纘閣
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北立銳機(jī)電有限公司
• 主分類號: H02K1/22
• 分類號: H02K1/22
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種永磁同步電機(jī)，更具體涉及一種優(yōu)化形狀的磁環(huán)結(jié)構(gòu)以及使用其的永磁同步電機(jī)。

背景技術(shù)

為了產(chǎn)生較高強(qiáng)度的氣隙磁場，永磁同步電機(jī)目前普遍使用性能較高的稀土永磁材料。對于小功率、小體積的永磁同步電機(jī)，勵磁永磁體普遍采用多極環(huán)形永磁體，即磁環(huán)。多極環(huán)形永磁體是指在圓環(huán)外圓周或內(nèi)圓周充以多對（≥2）磁極的磁體。圖1展示的是一種最常見的5對極的徑向充磁磁環(huán)，其特征是內(nèi)外表面均為圓形，且為同心圓，圓環(huán)厚度均勻一致。對應(yīng)的電機(jī)氣隙磁通密度波形如圖2所示。顯而易見，氣隙磁通密度波形正弦性較差，波形畸變嚴(yán)重，含有較為豐富的高次諧波。高次諧波不僅增加鐵心損耗，而且引起電機(jī)的震動、噪聲。此外，也降低電機(jī)的控制精度，導(dǎo)致電機(jī)的整體性能下降。

實用新型內(nèi)容

本實用新型為了解決上述問題而提出的，其主要目的在于產(chǎn)生較為正弦的氣隙磁通密度波形。本實用新型提出一種優(yōu)化形狀的磁環(huán)結(jié)構(gòu)及使用其的永磁同步電機(jī)。該磁環(huán)的永磁體磁極連接為一個整體，磁極的上表面形狀為圓弧，下表面形狀為圓形，兩極之間為粘性填充物，整體仍然是環(huán)形，該磁環(huán)直接熱套在轉(zhuǎn)子軸上。該磁環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計用于產(chǎn)生近似正弦形狀分布的氣隙磁場，降低或消除高次諧波，提高電機(jī)的整體性能。

本實用新型的第一方面提供了一種磁環(huán)結(jié)構(gòu)，包括粘性填充物、永磁材料、磁極，其特征在于：該磁環(huán)的磁極上表面形狀為圓弧，磁極下表面形狀為圓形，兩極之間為所述粘性填充物，整體仍然是環(huán)形；磁環(huán)的相鄰兩個磁極之間為非充磁的永磁材料，連接相鄰兩個磁極的最小厚度處形成一條直線。

優(yōu)選的，所述每個磁極占有的空間機(jī)械角度：θ=360°/M，其中，M為磁極數(shù)。

優(yōu)選的，該磁環(huán)磁極的充磁部分的機(jī)械角度為θ₁，該磁環(huán)磁極的非充磁部分的機(jī)械角度為θ₂，其中，θ₁和θ₂之間的關(guān)系為：θ₁=(0.75～0.9)θ，θ₂=θ-θ₁。

優(yōu)選的，當(dāng)該磁環(huán)結(jié)構(gòu)用于M=10、N=12的永磁同步電機(jī)，所述θ₁=31°、θ₂=5°。

優(yōu)選的，磁環(huán)磁極厚度最大值為h_Max，最小值為h_Min，則最大值和最小值之間關(guān)系為：h_Min=(0.4～0.0.65)h_max。

優(yōu)選的，磁環(huán)磁極厚度最大值和最小值的關(guān)系為：h_Min=0.54h_max。

優(yōu)選的，基于θ₁、h_Max和h_Min來確定磁環(huán)磁極外圓弧半徑。

優(yōu)選的，非充磁的永磁材料的表面形狀是平面結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述磁環(huán)的磁極的充磁方式為平行充磁或徑向充磁。

優(yōu)選的，磁極最大厚度處粘性填充物厚度為0.1～1mm，優(yōu)選的，0.3mm。

本實用新型的第二方面，提供了一種永磁同步電機(jī)，包括：電機(jī)繞組、電機(jī)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子，其特征在于，該電機(jī)還包括上述磁環(huán)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，采用熱套的工藝，將磁環(huán)結(jié)構(gòu)直接安裝在轉(zhuǎn)子上。

本實用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下：該磁環(huán)的設(shè)計用于產(chǎn)生近似正弦形狀分布的氣隙磁場，降低或消除高次諧波，提高電機(jī)的整體性能。

附圖說明

圖1是---現(xiàn)有技術(shù)中的磁環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是---現(xiàn)有技術(shù)中的電機(jī)氣隙磁通密度波形圖。

圖3是---現(xiàn)有技術(shù)中的電機(jī)氣隙磁通密度波形的諧波幅值。

圖4是---本實用新型的實施例磁環(huán)2-D示意圖。

圖5是---本實用新型的實施例磁環(huán)3-D結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是---本實用新型磁環(huán)的磁極平行充磁示意圖。

圖7是---本實用新型磁環(huán)的磁極徑向充磁示意圖。

圖8是---本實用新型實施例電機(jī)的氣隙磁通密度波形圖。

圖9是---本實用新型實施例電機(jī)的氣隙磁通密度波形的諧波幅值。

圖10是---本實用新型實施例永磁同步電機(jī)示意剖面圖。

附圖標(biāo)記說明：