[實用新型]一種少永磁體高性能永磁磁阻同步電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821416206.2
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN208767862U
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張超;陳麗香;王世偉;唐任遠(yuǎn);孫寧;王曉宇;王凱東
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02K1/16
• 分類號: H02K1/16;H02K1/27;H02K21/14;H02K29/03
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

本實用新型公開了一種少永磁體高性能永磁磁阻同步電機(jī)，包括機(jī)殼、定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、電樞繞組、端蓋、軸承、轉(zhuǎn)軸和永磁體；定子鐵心嵌入機(jī)殼內(nèi)固定，電樞繞組位于定子鐵心槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子鐵心裝配于轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸穿過機(jī)殼兩端的端蓋并通過端蓋內(nèi)的軸承進(jìn)行支撐；轉(zhuǎn)子鐵心沿圓周方向加工2p個磁極組槽，各磁極組槽沿轉(zhuǎn)子鐵心周向均勻分布；磁極組槽內(nèi)設(shè)有永磁體，相鄰磁極組槽內(nèi)永磁體極性相反，相隔磁極組槽結(jié)構(gòu)相同，相隔磁極組槽內(nèi)相應(yīng)的永磁體也相同。本實用新型有利于提高電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩利用率，減少永磁體用量，提高電機(jī)效率，增加電機(jī)調(diào)速范圍，增強(qiáng)轉(zhuǎn)子機(jī)械可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于徑向磁通電機(jī)領(lǐng)域，主要涉及一種少永磁體高性能永磁磁阻同步電機(jī)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)通常在轉(zhuǎn)子內(nèi)設(shè)置一層永磁體，該結(jié)構(gòu)主要利用永磁體產(chǎn)生的永磁轉(zhuǎn)矩，對磁阻轉(zhuǎn)矩的利用率較低，存在永磁體使用量大、弱磁困難、電機(jī)轉(zhuǎn)速受限、電機(jī)功率密度低等問題。尤其是電機(jī)在高速區(qū)反電動勢過高，一旦失控將會損壞驅(qū)動系統(tǒng)，影響電機(jī)高速運(yùn)行下的安全性能。因此，有必要研發(fā)一種高效、高功率密度、寬調(diào)速范圍的高性能永磁電機(jī)。

稀土類永磁體價格昂貴，其中含有的稀土元素不可再生，同時稀土元素的開采對環(huán)境污染較大。

許多研究人員提出了永磁磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但都存在不同程度的缺陷，制約電機(jī)的綜合性能：

（1）中國專利CN102761222A提出了一種永磁輔助同步磁阻電機(jī)及其轉(zhuǎn)子以及該電機(jī)的安裝方法。該輔助同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子在圓周方向均勻分布四個永磁體槽組，每個永磁體槽組至少包含兩層永磁體槽，為了提高電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩的利用率，發(fā)明對電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體層放入轉(zhuǎn)子的深度進(jìn)行了設(shè)計。該發(fā)明的特點是：每個永磁體槽組中永磁體槽層數(shù)的增加提高了磁阻轉(zhuǎn)矩利用率，但發(fā)明中的永磁體槽呈弧形，弧形永磁塊的加工制造成本增加，且該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不適合采用高性能永磁體；

（2）中國專利CN105958692A公開了一種高轉(zhuǎn)矩密度永磁磁阻同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子圓周均勻設(shè)置通槽組，每組通槽包含3層U形通槽，將永磁體嵌入U形通槽的直底邊。該發(fā)明的特點是：3層U形通槽提高了電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩利用率，有利于提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度，但該發(fā)明所提出的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)氣隙磁密波形畸變率增加，導(dǎo)致電機(jī)損耗與轉(zhuǎn)矩脈動增加，而且由于缺乏加強(qiáng)筋，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受限；

（3）中國專利CN105846579A公開了一種永磁磁阻式電機(jī)，在轉(zhuǎn)子每極上沿徑向方向?qū)ΨQ排布設(shè)置若干隔磁槽，提高了電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩利用率，永磁體位于隔磁槽法線方向，通過在隔磁槽間設(shè)置肋片減小轉(zhuǎn)子離心力，并且在轉(zhuǎn)子外加裝保護(hù)套筒避免轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)行中受離心力作用而損壞。該發(fā)明的特點是：多層隔磁槽增加了電感差值提高了磁阻轉(zhuǎn)矩利用率，肋片與保護(hù)套保證了電機(jī)高速運(yùn)行下的安全可靠性，但該結(jié)構(gòu)的永磁體放置方式導(dǎo)致氣隙磁密畸變率增加，電機(jī)損耗與轉(zhuǎn)矩脈動增加，同時由于轉(zhuǎn)子外加裝了不導(dǎo)磁的保護(hù)套筒導(dǎo)致電機(jī)有效氣隙增加，限制了磁阻轉(zhuǎn)矩的利用；

（4）中國專利CN107979197A提出了一種非對稱轉(zhuǎn)子沖片永磁輔助同步磁阻電機(jī)，永磁磁阻轉(zhuǎn)子每個磁極均有一個永磁體組，永磁體組沿磁極軸線排列，在永磁體兩側(cè)設(shè)置關(guān)于磁極軸線不對稱的磁阻槽。該發(fā)明的特點是：提高了磁阻轉(zhuǎn)矩利用率，減少了永磁體用量，降低了電機(jī)材料成本，通過不對稱的磁路結(jié)構(gòu)減小了電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動，但該結(jié)構(gòu)分層數(shù)多且磁路不平衡，制造加工工藝復(fù)雜；

（5）中國專利CN202872490U提出了一種聚磁式永磁磁阻轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子每個槽組包含4個槽，4個槽均放置永磁體，該發(fā)明的特點是：具有聚磁能力，提高了凸極率，增加了永磁體的利用率，但由于第一層永磁體缺乏加強(qiáng)筋的保護(hù)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子可靠性較差，同時，下層永磁體填充過多導(dǎo)致氣隙磁密波形畸變率增加；