[實用新型]一種可產生正弦磁通的永磁電機磁極排列結構

有效

• 申請號: 201720516336.2
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN206759192U
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 陳拯民;楊思雨
• 申請（專利權）人: 合肥硬核派科技有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/24
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙)11535
• 代理人: 張祖萍

技術領域

本實用新型涉及電機領域，具體涉及一種可產生正弦磁通的永磁電機磁極排列結構，適用于電氣工程的電機領域尤其涉及永磁電機電磁設計。

背景技術

目前，大部分永磁電機所采用的轉子結構所產生的轉子磁場波形呈方波形式，其中含有大量的高次諧波。磁場的高次諧波會對永磁電機性能產生不良影響，主要包括：(1)在電機鐵芯中產生高頻鐵損，降低電機效率；(2)使電機的反電勢諧波含量增高，影響電機控制精度；(3)使電機電磁轉矩產生較大波動；(4)高次諧波分散磁極磁場能量，削弱基波能量，降低磁鋼利用率。因此，提高轉子磁場的正弦度對提高永磁電機性能具有重要意義。

在電機轉子結構設計中，有文獻提出對磁極進行優化設計的方法來改善轉子磁場波形。主要包括兩種轉子類型的永磁電機的轉子結構優化：

(1)內嵌式永磁電機

對于磁鋼內嵌式永磁電機，為提高轉子磁場正弦度，主要采用的方法包括調整內嵌式磁鋼的磁極夾角，個數，磁極層數以及改變轉子硅鋼片外形等方法。此類方法僅能對特定尺寸的電機進行設計，若電機尺寸參數改變，所對應的優化變量也要相應改變，因此不具有通用性，會提高電機設計的開發成本。在電機運行的同時，由于轉子硅鋼片可能產生的飽和效應，氣隙磁場會產生畸變，不能夠達到設計時所確定的正弦度。與此同時，對于內嵌式永磁電機的磁場優化會增加電機結構的復雜性，造成電機加工難度的增加，提高電機加工成本。

(2)表貼式永磁電機

對于表貼式永磁電機，為提高轉子磁場正弦度，目前主要采用的方法包括采用Halbach磁極陣列或采用類似于PWM波形的分段式磁極陣列。其中，Halbach型磁鋼充磁難度大，成品率低，且需要的磁鋼體量較大，會造成電機成本的提高。對于PWM波形分段的磁極排列方法，磁場優化變量較多，優化難度較大，且優化參數隨電機尺寸改變，同樣不具有通用性。

實用新型內容

為解決上述技術問題，使各相繞組中所交鏈的永磁體磁通量呈正弦形式變化，提高電機的反電勢波形正弦度，提高電磁轉矩的平穩度。本實用新型通過對表貼式磁鋼的外形進行特定約束，提出一種可在電機電樞繞組中產生正弦磁通的表貼式永磁電機的轉子結構。

本實用新型的可產生正弦磁通的永磁電機磁極排列結構包括導磁背板和多個磁極，所述磁極呈具有一定厚度的條葉狀，多個磁極基本沿各自長度方向依次連續平放固定在導磁背板上，每個磁極在其與長度方向垂直的寬度方向上的長度呈前半周期的正弦規律變化，相鄰的兩個磁極的內部磁場方向相反，所述多個磁極的內部磁場方向與導磁背板垂直。

進一步，多個磁極端部對接設置且依次平放固定在導磁背板上。

其中，每個磁極為中心對稱結構，具有頂面、底面和兩個對置的側邊部，兩個側邊部均與頂面和底面垂直。

其中，每個磁極的一個側邊部的兩端與另一個側邊部的兩端分別相連，形成兩個呈尖角狀的端部。

進一步，多個磁極沿長度方向呈兩行設置在導磁背板上，相鄰磁極在其寬度方向上錯開且平行設置。

其中，每個磁極為中心對稱結構，具有頂面、底面和兩個對置的側邊部，兩個側邊部均與頂面和底面垂直。

其中，每個磁極的一個側邊部的兩端與另一個側邊部的兩端分別相連，形成兩個呈尖角狀的端部。

進一步，所述側邊部具有光滑結構。

進一步，所述側邊部具有臺階狀結構。

進一步，所述側邊部具有臺階狀結構，每個磁極的兩個端部形成有呈凸出平頭狀的端部結構。

本實用新型提出的磁極排列結構能夠實現以下有益效果：

(1)本實用新型提出的永磁電機磁極排列結構在電機工作時能夠在電樞繞組中產生按正弦變化的磁通量，使得電機反電動勢波形具有極高的正弦度，提高電機電磁轉矩的平穩性。

(2)本實用新型提出的永磁體形狀約束條件參數較少，適合于各種電機尺寸，具有很強的通用性。

附圖說明

圖1是本實用新型的可產生正弦磁通的永磁電機磁極排列結構的第一實施例的立體圖；

圖2是本實用新型的可產生正弦磁通的永磁電機磁極排列結構的第二實施例的立體圖；

圖3是本實用新型的可產生正弦磁通的永磁電機磁極排列結構的又一實施例的平面圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。但本領域技術人員知曉，本實用新型并不局限于附圖和以下實施例。

第一實施例：