[發明專利]混合極轉子及電機

有效

• 申請號: 201810832330.5
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN108880038B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 李健;王凱;張涵;劉闖
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種混合極轉子及電機，包括表面式永磁體、內置式永磁體、轉子鐵心和轉軸；轉子鐵心采用導磁材料制成，轉子鐵心套裝在轉軸的外周；內置式永磁體沿徑向插設在轉子鐵心中，表面式永磁體沿周向嵌套在轉子鐵心的外圓周表面；當p=2i時，表面式永磁體的數量為2i個，內置式永磁體的數量為i個，i為正整數。當p=3i時，表面式永磁體的數量為2i個，內置式永磁體的數量為2i個，i為正整數。當p=5i時，表面式永磁體的數量為4i個，內置式永磁體的數量為2i個，i為正整數。本發明在降低電機成本和保證轉矩輸出能力的同時，不存在單極性漏磁及其引起的磁化問題。

技術領域

本發明涉及電機設計技術領域，特別是一種混合極轉子及電機。

背景技術

永磁電機采用永磁體取代電勵磁而帶來了結構簡單、體積小、質量輕、功率密度高、效率高和噪聲低等諸多優點，已被廣泛應用于家電、電動汽車、風力發電和航空航天等場合。

目前，高性能的永磁電機必須采用釹鐵硼或釤鈷等稀土永磁材料。盡管我國的稀土存儲量較多，但是稀土是不可再生能源；加上全球新能源產業的發展，必然推動了稀土價格的進一步上漲。

為了提高永磁材料的利用率，并降低其成本，申請號為200710010915.0的發明專利，提供了一種表面式永磁伺服電機轉子，永磁體與“假極”交替布置，永磁體的數量僅為傳統表面式永磁電機的一半，節省了永磁材料和加工成本，從而降低了電機的總成本。這種電機的一個極對包含一個永磁體和一個鐵心極，也被成為“交替極電機”。

然而，正如IEEE磁學會刊發表的文章：Comparative Analysis of End Effect inPartitioned Stator Flux Reversal Machines Having Surface-Mounted andConsequent Pole Permanent Magnets，所指出的，交替極永磁電機的端部漏磁比較嚴重。

而且，由于交替極永磁電機所有永磁體的極性沿徑向相同，導致端部漏磁呈單極性，這使得電機端部的機械部件被磁化，將對整個電機系統的可靠性和安全性產生影響。發明專利201611011019.1提出采用轉子分段的方法，在轉子和轉軸內部提供漏磁路徑，削弱了電機端部的單極性漏磁以及磁化。然而，兩段轉子交界處存在軸向漏磁，會降低轉矩輸出能力，永磁體的利用率較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種混合極轉子，該混合極轉子在降低電機成本和保證轉矩輸出能力的同時，不存在單極性漏磁及其引起的磁化問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種混合極轉子，混合極轉子的極對數為p，p為任意正整數，混合極轉子包括表面式永磁體、內置式永磁體、轉子鐵心和轉軸。

轉子鐵心采用導磁材料制成，轉子鐵心套裝在轉軸的外周；內置式永磁體沿徑向插設在轉子鐵心中，表面式永磁體沿周向嵌套在轉子鐵心的外圓周表面。

當p=2i時，表面式永磁體的數量為2i個，內置式永磁體的數量為i個，其中，i為正整數；i個內置式永磁體沿轉子鐵心周向均勻布設，相鄰兩個內置式永磁體充磁方向沿周向相同；相鄰兩個內置式永磁體之間的轉子鐵心外圓周表面設置一組表面式永磁體組；每組表面式永磁體組均包括兩個相鄰接的表面式永磁體，兩個相鄰接的表面式永磁體的鄰接處均設置有磁障；相鄰兩個表面式永磁體的充磁方向沿徑向相反。

當p=3i時，表面式永磁體的數量為2i個，內置式永磁體的數量為2i個，其中，i為正整數；2i個內置式永磁體沿轉子鐵心周向均勻布設，相鄰兩個內置式永磁體充磁方向沿周向相反；相鄰兩個內置式永磁體之間的轉子鐵心外圓周表面設置一個表面式永磁體；相鄰兩個表面式永磁體充磁方向沿徑向相反。