[發(fā)明專(zhuān)利]一種高功率因數(shù)永磁游標(biāo)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111361769.2
• 申請(qǐng)日: 2021-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114123560B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李大偉;趙鈺;任翔;曲榮海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02K1/14
• 分類(lèi)號(hào): H02K1/14;H02K1/2781;H02K1/2783;H02K1/02;H02K21/02;H02K21/16
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

本發(fā)明公開(kāi)一種高功率因數(shù)永磁游標(biāo)電機(jī)，屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域。包括：包括同軸套設(shè)的定子組件和轉(zhuǎn)子組件，兩者之間有氣隙，定子組件包括定子鐵心和繞組，定子鐵心靠近氣隙側(cè)周向均勻設(shè)有多個(gè)定子齒，定子鐵心為開(kāi)口槽結(jié)構(gòu)，繞組繞制于定子齒外周，轉(zhuǎn)子組件包括：轉(zhuǎn)子第一永磁體、轉(zhuǎn)子第二永磁體、轉(zhuǎn)子第一鐵心和轉(zhuǎn)子第二鐵心；轉(zhuǎn)子第一永磁體位于氣隙側(cè)，采用輻軸式切向充磁永磁體，相鄰兩塊永磁體充磁方向相反；轉(zhuǎn)子第二永磁體位于轉(zhuǎn)子軛部側(cè)，采用徑向充磁永磁體，相鄰兩塊永磁體充磁方向相反；轉(zhuǎn)子第一鐵心位于氣隙側(cè)，采用模塊化結(jié)構(gòu)位于轉(zhuǎn)子第一永磁體間隙；轉(zhuǎn)子第二鐵心為轉(zhuǎn)子軛部連接橋。本發(fā)明中的電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度輸出和高功率因數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高功率因數(shù)永磁游標(biāo)電機(jī)。

背景技術(shù)

與常規(guī)永磁同步電機(jī)相比，永磁游標(biāo)電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、反電勢(shì)正弦度好、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小等特點(diǎn)，是當(dāng)前最受關(guān)注的新型電機(jī)拓?fù)渲弧Ｏ噍^于常規(guī)永磁同步電機(jī)，永磁游標(biāo)電機(jī)采用開(kāi)口槽定子結(jié)構(gòu)。其定子齒除起到勵(lì)磁磁場(chǎng)的引導(dǎo)作用外，還起到了對(duì)氣隙磁密的調(diào)制作用。

在常規(guī)永磁同步電機(jī)中，其定子采用半閉口槽結(jié)構(gòu)，對(duì)氣隙磁密的調(diào)制作用可以忽略不計(jì)。通常，通過(guò)增加永磁體厚度，可以起到增強(qiáng)勵(lì)磁作用，從而獲得較高的反電勢(shì)與轉(zhuǎn)矩。與此同時(shí)，電機(jī)的等效氣隙長(zhǎng)度較大，電機(jī)電樞反應(yīng)弱，電機(jī)的功率因數(shù)也較高。

然而，在永磁游標(biāo)電機(jī)中，雖然增加永磁體厚度，會(huì)增強(qiáng)勵(lì)磁能力，但同時(shí)也削弱了電機(jī)的調(diào)制作用。因此，永磁游標(biāo)電機(jī)的設(shè)計(jì)，應(yīng)該兼顧勵(lì)磁和調(diào)制的雙重作用。通常，永磁游標(biāo)電機(jī)對(duì)應(yīng)的最優(yōu)永磁體厚度較小。此時(shí)，一方面電機(jī)等效氣隙較小，另一方面，電樞磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)較低，電樞反應(yīng)較強(qiáng)，使得該類(lèi)電機(jī)的功率因數(shù)往往較低。

低功率因數(shù)，一方面造成驅(qū)動(dòng)器容量大幅提升；另一方面帶來(lái)磁路易飽和、過(guò)載能力差、隨負(fù)荷增大功率因數(shù)明顯減小等系列寄生效應(yīng)，嚴(yán)重阻礙了高轉(zhuǎn)矩密度永磁游標(biāo)電機(jī)的工程應(yīng)用。因此，亟需解決永磁游標(biāo)電機(jī)低功率因數(shù)這一技術(shù)瓶頸。相應(yīng)地，本領(lǐng)域亟需尋找針對(duì)性的解決方案，以便更好地滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中面臨的以上技術(shù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有永磁游標(biāo)電機(jī)功率因數(shù)低的缺陷和改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種高功率因數(shù)永磁游標(biāo)電機(jī)，其目的在于兼顧勵(lì)磁與調(diào)制效果，使得永磁游標(biāo)電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度輸出和高功率因數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種高功率因數(shù)永磁游標(biāo)電機(jī)，包括同軸套設(shè)的定子組件和轉(zhuǎn)子組件，所述定子組件和所述轉(zhuǎn)子組件之間有氣隙，所述定子組件包括定子鐵心和繞組，所述定子鐵心靠近氣隙側(cè)周向均勻設(shè)置有多個(gè)定子齒，所述定子鐵心為開(kāi)口槽結(jié)構(gòu)，所述繞組繞制在所述定子齒外周，所述定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心由兩面絕緣的硅鋼片軸向疊壓而成，

所述轉(zhuǎn)子組件包括：轉(zhuǎn)子第一永磁體、轉(zhuǎn)子第二永磁體、轉(zhuǎn)子第一鐵心和轉(zhuǎn)子第二鐵心；所述轉(zhuǎn)子第一永磁體位于氣隙側(cè)，采用輻軸式切向充磁永磁體，相鄰兩塊永磁體充磁方向相反；所述轉(zhuǎn)子第二永磁體位于轉(zhuǎn)子軛部側(cè)，采用徑向充磁永磁體，相鄰兩塊永磁體充磁方向相反；所述轉(zhuǎn)子第一鐵心位于氣隙側(cè)，采用模塊化結(jié)構(gòu)位于轉(zhuǎn)子第一永磁體間隙；所述轉(zhuǎn)子第二鐵心為轉(zhuǎn)子軛部連接橋，為永磁游標(biāo)電機(jī)的磁場(chǎng)提供通路。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子第一永磁體厚度小于所述轉(zhuǎn)子第二永磁體厚度。

有益效果：本發(fā)明通過(guò)上述厚度關(guān)系，確保轉(zhuǎn)子第二永磁體為主要的勵(lì)磁來(lái)源，從而減少漏磁，確保磁通路徑均穿過(guò)第二永磁體和轉(zhuǎn)子第二鐵心，達(dá)到高轉(zhuǎn)矩輸出和高功率因數(shù)的效果。

優(yōu)選地，所述定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心由兩面絕緣的硅鋼片軸向疊壓而成。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子第一永磁體和轉(zhuǎn)子第二永磁體材料為釹鐵硼或釤鈷。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子第一永磁體和轉(zhuǎn)子第二永磁體材料不同。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子第一永磁體和轉(zhuǎn)子第二永磁體材料相同。