[發(fā)明專利]基于永磁體和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方波轉(zhuǎn)子

有效

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• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN113541353B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓坤;蘇森;王志強(qiáng);陳勝林
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽華馳動(dòng)能科技有限公司
• 主分類號(hào): H02K1/2791
• 分類號(hào): H02K1/2791;H02K1/2753;H02K16/02;H02K21/02
• 代理公司: 合肥廣源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34129
• 代理人: 李俊

本發(fā)明涉及于電機(jī)或發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種基于永磁體和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方波轉(zhuǎn)子；包括外轉(zhuǎn)子鐵心、偏心永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子軸，多個(gè)偏心永磁體沿外轉(zhuǎn)子鐵心的徑向內(nèi)側(cè)交替放置，偏心永磁體由圓弧邊外廓，偏心圓弧內(nèi)廓以及兩側(cè)邊組成，內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)廓為圓形、外廓由一組偏心圓弧組成，內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心的徑向外側(cè)與偏心永磁體之間構(gòu)成了環(huán)形氣隙；本發(fā)明采用了基于永磁體和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的轉(zhuǎn)子，使得飛輪發(fā)電機(jī)的徑向氣隙兩側(cè)邊的長度邊的不均勻，氣隙徑向兩側(cè)邊的長度變化更為合理，改善了飛輪發(fā)電機(jī)氣隙磁密波形，使氣隙磁場接近方波，從而改善了空心杯型飛輪發(fā)電機(jī)反電動(dòng)勢波形，降低了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及于發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種基于永磁體和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方波轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的方波儲(chǔ)能飛輪發(fā)電機(jī)多應(yīng)用于低轉(zhuǎn)速高負(fù)載場合，由方波相電流驅(qū)動(dòng)控制，方波相電流需要與方波相反電動(dòng)勢相互作用，以減小電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。而傳統(tǒng)的空心杯型方波儲(chǔ)能飛輪發(fā)電機(jī)，其反電動(dòng)勢波形與方波差異較大，使儲(chǔ)能飛輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，影響儲(chǔ)能飛輪發(fā)電機(jī)性能與效率。由此看來，優(yōu)化儲(chǔ)能飛輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，降低氣隙磁場波形諧波含量，使氣隙磁場波形接近方波是至關(guān)重要的。

現(xiàn)有授權(quán)的國家發(fā)明專利已公開了一種無定子鐵心無刷直流電動(dòng)機(jī)，其中的空心杯定子結(jié)構(gòu)可用于無刷直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，使得內(nèi)偏心外轉(zhuǎn)子鐵心都隨偏心永磁體同步旋轉(zhuǎn)，從而不會(huì)在鐵心中產(chǎn)生損耗，同時(shí)空心杯定子使得定子成為無齒槽結(jié)構(gòu)，可以消除齒槽轉(zhuǎn)矩和齒諧波；但是該無定子鐵心無刷直流電動(dòng)機(jī)由于其氣隙徑向兩側(cè)邊的長度均一，導(dǎo)致徑向氣隙磁阻一致，影響氣隙磁場分布，使得氣隙磁場波形與方波差異較大，由于偏心永磁體之間直接接觸，產(chǎn)生極間漏磁，影響飛輪發(fā)電機(jī)性能。因此，針對傳統(tǒng)的方波儲(chǔ)能飛輪發(fā)電機(jī)以及現(xiàn)有無定子鐵心無刷直流電動(dòng)機(jī)的上述不足，設(shè)設(shè)計(jì)一種用于發(fā)電機(jī)中能夠降低氣隙磁場波形諧波含量，使氣隙磁場波形接近方波的轉(zhuǎn)子是一項(xiàng)有待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是針對傳統(tǒng)的方波儲(chǔ)能飛輪以及現(xiàn)有無定子鐵心無刷直流電動(dòng)機(jī)的上述不足，設(shè)計(jì)一種用于發(fā)電機(jī)中能夠降低氣隙磁場波形諧波含量，使氣隙磁場波形接近方波的轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于永磁體和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方波轉(zhuǎn)子，包括外轉(zhuǎn)子鐵心、偏心永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子軸，所述外轉(zhuǎn)子鐵心的徑向外側(cè)安裝在轉(zhuǎn)子軸的外端，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心的徑向內(nèi)側(cè)安裝在轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)端，多個(gè)所述偏心永磁體沿外轉(zhuǎn)子鐵心的徑向內(nèi)側(cè)交替放置，且相鄰兩塊偏心永磁體的充磁方向相反，所述偏心永磁體由圓弧邊外廓，偏心圓弧內(nèi)廓以及兩側(cè)邊組成，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)廓為圓形、外廓由一組偏心圓弧構(gòu)成，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心上偏心圓弧的個(gè)數(shù)與偏心永磁體的個(gè)數(shù)相同，且內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心上偏心圓弧的位置與偏心永磁體一一對應(yīng)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心的徑向外側(cè)與偏心永磁體之間構(gòu)成了環(huán)形氣隙；

其中，所述外轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)外廓、偏心永磁體的外廓和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心的圓形內(nèi)廓同心設(shè)置，且該同心點(diǎn)為轉(zhuǎn)子的幾何中心，所述偏心永磁體上偏心圓弧內(nèi)廓的圓心在自身中點(diǎn)與幾何中心的連線上，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心上偏心圓弧的兩端點(diǎn)在對應(yīng)偏心永磁體兩側(cè)邊與幾何中心連線上，且內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心上偏心圓弧的中點(diǎn)與自身圓心的連線經(jīng)過幾何中心。

作為上述方案的進(jìn)一步設(shè)置，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心上偏心圓弧的兩端點(diǎn)到幾何中心的距離為，滿足關(guān)系式：，其中為外轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)廓的半徑，為偏心永磁體的兩側(cè)邊的長度。

作為上述方案的進(jìn)一步設(shè)置，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心上偏心圓弧的圓心與幾何中心之間的距離為偏心值，滿足關(guān)系式:

，其中為極對數(shù)。

作為上述方案的進(jìn)一步設(shè)置，所述偏心永磁體上偏心圓弧內(nèi)廓的半徑為，滿足關(guān)系式：

，其中為外轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)廓的半徑，為偏心永磁體的兩側(cè)邊的長度。