[發明專利]具有弓形永磁體的空心杯結構電機

有效

• 申請號: 202110388926.2
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN112865459B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 孫津濟;孫皓熙;邢亙;鄭世強;徐學平
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京航空航天大學寧波創新研究院
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K29/03
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 王娟

本公開涉及電機技術領域，尤其涉及一種具有弓形永磁體的空心杯結構電機。本公開提供的具有弓形永磁體的空心杯結構電機包括：機殼、空心杯定子、外轉子鐵心、多個永磁體、內轉子鐵心和轉子軸；沿所述轉子軸的徑向截面，所述永磁體包括弧形邊，一字型邊和兩側邊，所述弧形邊的對邊為所述一字型邊，所述弧形邊和所述一字型邊的兩端分別與所述側邊連接，所述弧形邊與所述外轉子鐵心的內廓抵接，所述內轉子鐵心的外廓與所述一字型邊之間形成電機氣隙，改善了電機氣隙磁密波形，減小氣隙磁場中諧波含量，使氣隙磁場接近正弦波，從而改善了空心杯型電機反電動勢波形，降低了轉矩脈動，提升了電機性能。

技術領域

本公開涉及電機技術領域，尤其涉及一種具有弓形永磁體的空心杯結構電機。

背景技術

空心杯型永磁電機多應用與高轉速場合，需要較高的調速精度，因此多具有正弦波相電流驅動控制，正弦波相電流需要與正弦波相反電動勢相互作用，以減小電磁轉矩脈動。而傳統的空心杯型永磁電機，其反電動勢波形中3、5、7次諧波含量較大，使電機產生電磁轉矩脈動，影響電機性能與效率。空心杯型永磁電機反電動勢波形諧波含量較大的主要原因是電機氣隙磁場波形的正弦型較差，混入了較多的奇次諧波，使電機的氣隙磁場接近梯形，因此反電動勢波形的諧波含量較大。由此看來，優化電機結構，降低氣隙磁場波形諧波含量，使氣隙磁場波形接近正弦波是至關重要的。

傳統的空心杯電機由于其氣隙徑向厚度均一，導致徑向氣隙磁阻一致，影響氣隙磁場分布，使得氣隙磁場諧波含量較大，正弦性較差，影響電機性能。

發明內容

為了解決上述技術問題或者至少部分地解決上述技術問題，本公開提供了一種具有弓形永磁體的空心杯結構電機。

本公開提供了一種具有弓形永磁體的空心杯結構電機，包括：機殼、空心杯定子、外轉子鐵心、多個永磁體、內轉子鐵心和轉子軸；

所述外轉子鐵心、所述內轉子鐵心和所述轉子軸由外向內依次同軸設置，且所述外轉子鐵心和所述內轉子鐵心均與所述轉子軸固定連接，所述外轉子鐵心的徑向內側設有所述多個永磁體，多個所述永磁體沿所述外轉子鐵心的徑向內側依次設置，相鄰兩個所述永磁體的極性相反，相鄰兩個所述永磁體的側面相抵接，所述內轉子鐵心的外側與所述永磁體之間形成電機氣隙，所述空心杯定子設置于所述電機氣隙內并與機殼固定連接；

其中，沿所述轉子軸的徑向截面，所述永磁體包括弧形邊，一字型邊和兩側邊，所述弧形邊的對邊為所述一字型邊，所述弧形邊和所述一字型邊的兩端分別與所述側邊連接，所述弧形邊與所述外轉子鐵心的內廓抵接，所述內轉子鐵心的外廓與所述一字型邊之間形成電機氣隙。

進一步的，沿所述轉子軸的徑向截面，所述內轉子鐵心的外廓呈圓形。

進一步的，沿所述轉子軸的徑向截面，所述外轉子鐵心的外側與所述轉子軸固定連接；

所述外轉子鐵心的內側與所述多個永磁體的外側固定連接；

所述內轉子鐵心的內側與所述轉子軸的外側固定連接。

進一步的，沿所述轉子軸的徑向截面，所述外轉子鐵心呈形狀為圓環形；多個所述永磁體的內廓呈正多邊形，多個所述永磁體的外廓呈圓形，所述內轉子鐵心的內廓和外廓均呈圓形。

進一步的：所述永磁體的兩側邊間夾角α_p滿足：

其中，p為電機極對數。

進一步的：所述弧形邊與所述一字型邊徑向的最大距離H_max滿足：R_w[1-cos(α_p/2)]≤H_max≤1.5R_w[1-cos(α_p/2)]；

其中，R_w為所述外轉子鐵心的內徑。