[發(fā)明專利]一種內(nèi)置式游標(biāo)永磁電機(jī)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111388587.4
• 申請(qǐng)日: 2021-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN114123584A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高玉婷;李大偉;小坂卓;曲榮海;劉洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/276
• 分類號(hào): H02K1/276;H02K1/16;H02K3/28;H02K3/12;H02K21/14
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種內(nèi)置式游標(biāo)永磁電機(jī)，屬于電機(jī)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。包括：同軸套裝的定子和轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯以及在轉(zhuǎn)子鐵芯的圓周均勻分布的多個(gè)V形永磁體，在相鄰所述V形永磁體之間設(shè)置有輻條形永磁體，工作時(shí)，相鄰V形永磁體之間的勵(lì)磁方向相反；相鄰輻條形永磁體之間的勵(lì)磁方向相反。本發(fā)明的內(nèi)置式游標(biāo)永磁電機(jī)，內(nèi)置式V形和輻條形組成的結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明的電極輸出轉(zhuǎn)矩不僅包含永磁轉(zhuǎn)矩分量，還有磁阻轉(zhuǎn)矩分量。而傳統(tǒng)游標(biāo)永磁電機(jī)僅具有永磁轉(zhuǎn)矩分量，因此本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)游標(biāo)永磁電機(jī)具有更高的轉(zhuǎn)矩密度。同時(shí)，本發(fā)明的齒槽轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相比傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁電機(jī)更小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種內(nèi)置式游標(biāo)永磁電機(jī)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩密度高、調(diào)速性能好、效率高等優(yōu)勢(shì)，因此內(nèi)置式永磁同步電機(jī)適用于多種場(chǎng)合，例如：電動(dòng)汽車、航空航天等。

現(xiàn)有的內(nèi)置式永磁電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大，齒槽轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的振動(dòng)噪聲。同時(shí)，現(xiàn)有設(shè)計(jì)難以進(jìn)一步提升內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度，傳統(tǒng)方法如采用先進(jìn)永磁材料、提升電機(jī)散熱能力等雖然可提升電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度，但不可避免的增加了電機(jī)的加工難度與成本。

傳統(tǒng)內(nèi)置式永磁電機(jī)包括一個(gè)定子及一個(gè)轉(zhuǎn)子，定子的定子鐵芯為半閉口槽；轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和一組V形永磁體，相鄰V形永磁體的勵(lì)磁方向相反，該電機(jī)極槽配合關(guān)系需要滿足：永磁體極對(duì)數(shù)Pm＝繞組極對(duì)數(shù)Pa。傳統(tǒng)內(nèi)置式永磁電機(jī)的這種結(jié)構(gòu)關(guān)系使其線反電勢(shì)諧波大，且其定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)諧波序列沒有相互錯(cuò)開而使得耦合效應(yīng)較強(qiáng)，諧波磁場(chǎng)的耦合作用會(huì)導(dǎo)致齒槽轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大。傳統(tǒng)游標(biāo)永磁電機(jī)的永磁體多為表貼式，這種結(jié)構(gòu)使得其凸極比為1，僅有永磁轉(zhuǎn)矩分量，無磁阻轉(zhuǎn)矩分量，轉(zhuǎn)矩密度低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種內(nèi)置式游標(biāo)永磁電機(jī)，其目的在于提升電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種內(nèi)置式游標(biāo)永磁電機(jī)，包括：同軸套裝的定子和轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯以及在轉(zhuǎn)子鐵芯的圓周均勻分布的多個(gè)V形永磁體，在相鄰所述V形永磁體之間設(shè)置有輻條形永磁體，工作時(shí)，相鄰V形永磁體之間的勵(lì)磁方向相反；相鄰輻條形永磁體之間的勵(lì)磁方向相反。

進(jìn)一步地，所述定子包括定子鐵芯和電樞繞組，所述定子鐵芯為開口槽，所述電樞繞組位于所述開口槽內(nèi)，所述V形永磁體個(gè)數(shù)及定子齒數(shù)滿足以下關(guān)系：

轉(zhuǎn)子永磁體總極對(duì)數(shù)＝V形永磁體個(gè)數(shù)/2，定子齒數(shù)＝|轉(zhuǎn)子永磁體總極對(duì)數(shù)±繞組極對(duì)數(shù)|。

進(jìn)一步地，所述電樞繞組為集中式繞組或分布式繞組。

進(jìn)一步地，所述電樞繞組為單層繞組或雙層繞組。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)的結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)、直線電機(jī)結(jié)構(gòu)或者圓筒電機(jī)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述定子或轉(zhuǎn)子的材料為實(shí)心鋼、硅鋼片、非晶態(tài)鐵磁復(fù)合材料或者SMC軟磁復(fù)合材料。

進(jìn)一步地，所述定子套裝在轉(zhuǎn)子外，或者定子套裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)是電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，能夠取得以下有益效果：

(1)本發(fā)明的內(nèi)置式游標(biāo)永磁電機(jī)，轉(zhuǎn)子永磁體為內(nèi)置式V形和輻條形，此種結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明的輸出轉(zhuǎn)矩不僅包含永磁轉(zhuǎn)矩分量，還有磁阻轉(zhuǎn)矩分量，而傳統(tǒng)游標(biāo)永磁電機(jī)僅具有永磁轉(zhuǎn)矩分量，因此本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)游標(biāo)永磁電機(jī)具有更高的轉(zhuǎn)矩密度。

(2)另外，本發(fā)明中的定子槽為開口槽，定子齒起到磁場(chǎng)調(diào)制作用，定子繞組極對(duì)數(shù)Pa≠轉(zhuǎn)子永磁體極對(duì)數(shù)Pm，使得磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速增加，這種變極加速效應(yīng)使得本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度更高。