[發明專利]一種矩角逼近型永磁電機

有效

• 申請號: 201510090614.8
• 申請日: 2015-03-01
• 公開（公告）號: CN104767338B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 劉國海;陳前;吉敬華;徐高紅;邵明明
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K1/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電工、電機等技術領域，特指一種矩角逼近型永磁電機。

背景技術

近年來隨著全球環境和能源問題的不斷加劇，永磁電機由于其高功率密度和高效率已被應用于多個領域。目前常用的轉子永磁電機主要有兩類：表面貼/嵌裝式和內嵌式。內嵌式轉子永磁電機，特別是V型轉子結構--兩塊永磁體相對構成V形置于轉子內部，由于其獨特的結構，其具有高凸極率和低永磁體損耗，特別是適合高速和寬調速的家用電器和電動汽車等行業。

對內嵌式轉子永磁電機而言，其轉矩一般分為永磁轉矩和磁阻轉矩兩部分，永磁轉矩是由永磁體產生的，而磁阻轉矩是由于電機dq軸存在差異產生的。理論上而言，永磁轉矩和磁阻轉矩在不同的電流角度達到各自的最大值，這兩電流角存在一定的角度差，因此，永磁電機合成轉矩是永磁轉矩和磁阻轉矩的矢量和，而不是代數和，只有一部分的永磁轉矩和磁阻轉矩得到了有效的利用。文獻“Torque analysis of interior permanent-magnet synchronous motors by considering cross-magnetization：Variation in torque components with permanent-magnet configurations”中(公開發表于2014年IEEE Transactions on Industrial Elecrronics 61卷，7期，3192-3201頁)采用凍結磁導率法分析了V型轉子結構的永磁轉矩、磁阻轉矩和由于磁場飽和引起的橫向永磁轉矩和橫向磁阻轉矩，驗證了永磁轉矩和磁阻轉矩在達到各自最大值時存在一定的電流角度差。此外，文獻“Optimal design of a novel v-type interior permanent magnet motor with assisted barriers for the improvement of torque characteristics”(公開發表于2014年IEEE Transactions on Magnetics 50卷，11期，出版中)詳細分析了永磁轉矩和磁阻轉矩的形成原因，特別是在相鄰兩極之間增加了輔助的隔磁磁障來調節永磁轉矩和磁阻轉矩達到最大值的電流角度，通過優化隔磁磁障來實現永磁轉矩和磁阻轉矩在相同或者相近的電流角同時達到各自的最大值，此時，永磁電機合成轉矩是是永磁轉矩和磁阻轉矩的代數和，可以很好地提高永磁電機的轉矩輸出能力，還可使永磁體得到更有效充分的利用。

發明內容

本發明的目的是給出一種既能具有提高電機轉矩輸出能力，又能有效地調節轉矩輸出范圍的永磁電機。基于以上兩點要求，本發明提出一種矩角逼近型永磁電機。該新型永磁電機是指該電機既能提高電機轉矩的輸出能力，又能有效調節轉矩輸出范圍。

本發明采用的技術方案是：

一種矩角逼近型永磁電機，包括外定子和內轉子；所述外定子上放置分布式繞組；所述內轉子由多個凸極轉子及多個V型轉子交替排列組成的，所述凸極轉子嵌裝永磁材料，所述V型轉子內嵌裝兩個長方體釹鐵硼永磁材料構成V型永磁結構，所述凸極轉子嵌裝的永磁材料存在一定的偏移，形成一個永磁體偏移角，所述凸極轉子中存在用作隔磁磁障的空氣槽偏移角。

進一步，所述凸極轉子和所述V型轉子均為四個，且每一個所述凸極轉子和V型轉子所占機械角度均為45°。

進一步，所述凸極轉子嵌裝的永磁材料為圓弧形，所述永磁材料為釹鐵硼材料。

進一步，所述外定子和內轉子均為鐵芯，采用國內常用的M19_29G材料沖片疊壓而成。

本發明具有以下有益效果：

1)本發明的電機內轉子是由凸極轉子和V型轉子相間排布構成的，電機轉子易于加工。

2)本發明的凸極轉子嵌裝環形永磁材料及V型轉子內嵌裝長方體永磁材料，永磁材料易于加工和安裝。

3)本發明調節凸極轉子嵌裝永磁體偏移角可有效地改變轉矩幅值，改變空氣槽偏移角度，可改變轉矩幅值隨定子電流角變化趨勢，提高永磁電機的轉矩輸出能力。

附圖說明

圖1是本發明結構簡圖；

圖2是Pruis 2010結構簡圖；

圖3本發明電機轉矩幅值隨永磁體偏移角變化圖；

圖4本發明電機轉矩在不同空氣槽偏移角時隨定子電流角變化圖；

圖5本發明電機與Pruis2010轉矩對比圖。