[發明專利]一種非對稱轉子型永磁電機

在審

• 申請號: 201810203005.2
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108418321A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 陽輝;王偉嘉;林鶴云;李亞
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K1/16
• 分類號: H02K1/16;H02K1/27;H02K1/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種非對稱轉子型永磁電機，包括定子和內部永磁呈非對稱排布的轉子，定子設在轉子外部，定子與轉子之間設有氣隙，轉子固定在轉軸上；定子包括定子鐵芯和三相電樞繞組；定子鐵芯包括定子軛以及由定子軛向轉子方向伸出的定子齒，相鄰的定子齒間形成定子槽；轉子上設有多個永磁單元結構，其包括空氣磁障、內置于轉子軛上的第一永磁體以及設置于空氣磁障中的第二永磁體；永磁單元結構的中軸線為過轉軸中心的轉子徑向軸線R1，該中軸線將永磁單元結構分為結構相異的左側永磁單元結構和右側永磁單元結構。本發明通過轉子部分第二永磁體的不對稱設置解決了傳統內置式電機永磁轉矩和磁阻轉矩利用率不高的缺點，從而提高電機的轉矩輸出能力。

技術領域

本發明涉及電機設備，特別是涉及一種非對稱轉子型永磁電機。

背景技術

隨著生態環境的惡化和全球能源的衰竭，大力發展新能源汽車產業已成為一個關乎國民經濟發展的關鍵舉措。隨著用戶對于電動汽車的需求不斷提高，內置式永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)因為其高功率密度、高效率以及更好的控制精度被廣泛應用于電動汽車領域，包括豐田Prius，本田Insight等車型。

不過傳統內置式永磁電機存在永磁漏磁較多，利用率不高，同時由于稀土永磁材料價格昂貴，這對于電動汽車的推廣和發展是不利的。另一方面，由于傳統內置式電機的轉子通常采用對稱的結構，永磁轉矩和磁阻轉矩的d軸相差大致45度電角度，導致兩者的利用率下降，進一步降低了電機整體的功率密度。為了在降低永磁用量及成本的情況下實現電機的高功率密度，如何進一步提升磁阻轉矩分量成為了電機領域的研究熱點。

近幾年，美國威斯康辛大學麥迪遜分校的電機學者托馬斯.李泊(T.A.Lipo)教授提出了一種磁阻偏移式電機的概念。這種電機通過改變轉子的結構使得永磁轉矩和磁阻轉矩接近在同一電流角下達到最大值，從而能夠產生更大的輸出轉矩，并有效降低稀土永磁使用量；與此同時，由于磁阻轉矩在總輸出轉矩中所占比例增大，電機的弱磁能力提高。然而磁阻偏移式永磁同步電機無論在運行機理探究還是在工程應用層次均尚未成熟，所以值得深入研究。

發明內容

發明目的：為解決現有技術的不足，提供一種非對稱轉子型永磁電機。

技術方案：本發明提供了一種非對稱轉子型永磁電機，該電機包括定子和內部永磁呈非對稱排布的轉子，定子設在轉子外部，所述定子與轉子之間設置有氣隙，轉子固定在轉軸上；

所述定子包括定子鐵芯和三相電樞繞組；定子鐵芯包括定子軛以及由定子軛向轉子方向伸出的定子齒，相鄰的定子齒間形成了定子槽；

所述轉子上設有多個永磁單元結構，所述永磁單元結構包括空氣磁障、內置于轉子軛上的第一永磁體以及設置于空氣磁障中的第二永磁體；永磁單元結構的中軸線為過轉軸中心的轉子徑向軸線R1，該中軸線將永磁單元結構分為結構相異的左側永磁單元結構和右側永磁單元結構。

其中，所述空氣磁障包括第一空氣磁障組和第二空氣磁障組，所述第一空氣磁障組中的兩個第一空氣磁障以及第二空氣磁障組中的兩個第二空氣磁障均分別以永磁單元結構的中軸線為對稱軸軸對稱設置于左右兩側的永磁單元結構中。

所述第一永磁體內置于轉子軛上，以永磁單元結構的中軸線為對稱軸呈軸對稱設置，位于第二空氣磁障組中的兩個第二空氣磁障之間，且所述第一永磁體徑向充磁。

所述第二永磁體設置于右側永磁單元結構中的第一空氣磁障中，第二永磁體充磁方向垂直于第一空氣磁障的長邊，該長邊與轉子徑向軸線R1方向存在預定夾角。

所述第一空氣磁障與第二空氣磁障相鄰的邊平行設置，所述第二空氣磁障與第一永磁體相鄰的邊平行設置，所述第二空氣磁障的每條邊之間用圓弧連接。

所述第一永磁體呈“一”字型。

所述第一永磁體和第二永磁體均采用NdFeB永磁體。