[發明專利]一種周徑向脈振助磁配合多路風冷的高速永磁電機

有效

• 申請號: 202010064592.9
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111211626B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王立坤;李淵;隋義;戈寶軍;寇寶泉;蔡蔚
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02K1/20
• 分類號: H02K1/20;H02K3/24;H02K3/28;H02K9/08
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

一種周徑向脈振助磁配合多路風冷的高速永磁電機，屬于電機技術領域。本發明解決了定子液冷和單軸向風冷對永磁體溫度較高較易退磁處和定子繞組冷卻效果差的問題，通過采用定子鐵芯周向分段，形成徑向進、出風通道，冷卻氣體可通過較短路徑直接到達溫度較高較易退磁的永磁體表面、軸向中部部位和定子繞組散熱較難部位，冷卻氣體流通性好，對永磁體溫度較高較易退磁處降溫效果明顯。在定子鐵芯段之間增加通單相交流電的周、徑向助磁繞組產生周、徑向脈振磁通，對定子繞組在定子鐵芯產生的周、徑向磁通起到了增強的作用，在保證電機功率密度的基礎上進一步提高了電機的冷卻效果，同時降低了電機的制造成本。

技術領域

本發明涉及一種風冷高速永磁電機，具體涉及一種周徑向脈振助磁配合多路風冷的高速永磁電機，屬于電機技術領域。

背景技術

高速永磁電機由于轉速較高，體積小且功率密度大，應用極其廣泛。但由于定子鐵芯齒槽結構造成的氣隙不均勻和定子電流電樞反應磁場的諧波分量，將在永磁轉子、轉子護套和轉子軛中產生較大附加損耗，特別在永磁體表面產生較多的熱量，有研究表明，永磁體溫度較高、散熱較難、較易退磁的位置往往在永磁體表面、軸向中部位置，即磁體渦流損耗分布最大值出現的位置附近。但目前采用較多的單相軸向風冷和定子液冷結構，雖能夠有效減少定子繞組產生的溫升，但對轉子的降溫效果非常有限，尤其是永磁體溫度較高處，且由于轉子在運行過程中處于高速旋轉狀態，采用轉子液冷會存在旋轉密封不夠的問題，可靠性較低；采用單相軸向風冷，冷卻風需經過較長路徑達到永磁體溫度較高部位，無法對永磁體溫度較高部位進行針對性冷卻，而且單相風冷冷卻氣體循環性差，對永磁體軸伸端和非軸伸端散熱效果不一致，對轉子散熱十分有限。而高溫易造成永磁體不可逆退磁， 嚴重威脅電機運行的安全性與可靠性，轉子溫升又是限制高速永磁電機容量的關鍵要素，因此，良好的散熱結構對高速永磁電機的穩定運行至關重要。

基于上述，現有技術中存在的問題是：高速永磁電機液冷對轉子降溫效果不明顯，可靠性低和單軸向風冷對永磁體溫度較高部位和定子繞組冷卻效果差。

發明內容

在下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

鑒于此，為了解決現有的高速永磁電機液冷對轉子降溫效果不明顯，可靠性低和單軸向風冷對永磁體溫度較高部位和定子繞組冷卻效果差的技術問題，本發明提出一種周徑向脈振助磁配合多路風冷的高速永磁電機，可以實現對高速永磁電機永磁體溫度較高處和定子繞組的有效冷卻，通過采用周、徑向脈振助磁，提高了電機功率密度和電機的冷卻效果，同時降低了電機制造成本。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：一種周徑向脈振助磁配合多路風冷的高速永磁電機，包括機殼，周向助磁鐵芯，定子繞組，轉子鐵芯，永磁體，定子鐵芯，周向助磁繞組，徑向助磁繞組，所述定子鐵芯安裝在機殼內，轉子鐵芯安裝在定子鐵芯內，轉子鐵芯外周安裝永磁體，轉子鐵芯與定子鐵芯構成氣隙，定子繞組安裝于定子鐵芯上；

所述定子鐵芯沿周向分為n段，n為大于2的偶數，周向相鄰的兩個定子鐵芯段之間通過周向助磁鐵芯連接，周向相鄰的兩個定子鐵芯段之間形成徑向進風通道或徑向出風通道，所述周向助磁鐵芯的周向跨度小于定子鐵芯段的周向跨度，周向助磁鐵芯上安裝有周向助磁繞組，定子鐵芯段的齒部繞有徑向助磁繞組；所述高速永磁電機共三套繞組進行勵磁，之一為在定子鐵芯上沿圓周分布的定子繞組，用于建立周向旋轉的磁場，之二為繞周向助磁鐵芯沿圓周分布的周向助磁繞組，對定子繞組在定子鐵芯段軛部產生的周向磁通起到增強的作用，之三為徑向助磁繞組，用于在相鄰定子鐵芯段之間的徑向出風通道、徑向進風通道建立徑向輔助磁場，對定子繞組在定子鐵芯齒部產生的徑向磁通起到增強的作用。