[發(fā)明專利]一種不對稱內置式交替極結構的異步起動永磁同步電機

在審

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• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115642720A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設計）人: 仇志堅;李卓;酈江;程海龍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H02K1/26
• 分類號: H02K1/26;H02K1/2746;H02K3/12;H02K3/28
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發(fā)明公開了屬于永磁電機技術領域的一種不對稱內置式交替極結構的異步起動永磁同步電機。該電機轉子鐵心(1)由沖片疊壓而成，表面設置有間隔排布的若干個槽型尺寸相同的轉子槽，內部混合設置有非導磁鼠籠繞組(2)及導磁鼠籠繞組(3)。轉子鐵心(1)內側間隔嵌放有若干個轉子永磁體(4)，轉子永磁體(4)對應的永磁極與鐵極沿周向交替設置。所述非導磁鼠籠繞組(2)、導磁鼠籠繞組(3)的排布為，永磁極中軸線一側若干鼠籠繞組為導磁鼠籠繞組(3)，其余鼠籠繞組為非導磁鼠籠繞組(2)。間隔排布的鼠籠繞組之間為不對稱鐵極(5)。本發(fā)明可以有效提高電機的起動性能，保證電機的輸出轉矩，并有效降低氣隙磁密中的諧波含量及齒槽轉矩。

技術領域

本發(fā)明屬于永磁電機技術領域，具體涉及一種不對稱內置式交替極結構的異步起動永磁同步電機，適用于某型號民用飛機相關機載設備。

背景技術

根據相關標準CCAR-25-R4《運輸類飛機適航標準》和GJB299C-2006《電子設備可靠性預計手冊》，應用于民用飛機的電機必須運行可靠、便于維護、能夠減輕起飛重量。因此具備自起動能力、重量輕、結構簡單、效率高、功率因數(shù)高的異步起動永磁同步電機，在民用飛機相關機載設備的應用具備明顯優(yōu)勢。

目前，異步起動永磁同步電機多為內置式永磁轉子，其應用仍存在一些問題：起動過程中，由于定子磁場與永磁體磁場存在轉差率，產生制動轉矩，影響電機起動性能；由于鼠籠繞組的存在，永磁體體積受限，無法得到足夠的輸出轉矩；鼠籠繞組在起動過程中會產生較大的電流，增加了永磁體退磁的風險；電機定轉子雙邊開槽，導致電機齒槽轉矩較大以及氣隙磁場諧波含量的增加。

對于自啟動永磁同步電機，CN201110046135.8提供了一種具有復合材料起動導條的自啟動永磁同步電機，該專利通過采用由黃銅和銅鐵合金兩種材料復合，增大單根鼠籠導條的轉子電阻的方法，使得該電機具有較小的起動電流和適中的起動轉矩。但是這種電機增加了電機加工工藝的難度，降低了電機的穩(wěn)態(tài)性能。

對于交替極結構的永磁同步電機，CN113489200A提供了一種磁鋼不對稱的交替極轉子，該專利轉子每一極中包含至少兩塊磁鋼，磁鋼尺寸不對稱，得到的交替極結構的永磁同步電機輸出大且平穩(wěn)。但是，該專利的轉子結構強度較低，且存在氣隙磁密幅值不等的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了克服目前異步起動永磁同步電機起動性能較差、輸出轉矩不足、起動電流大、齒槽轉矩及氣隙磁場諧波較高的問題，為此，本發(fā)明提供了一種不對稱內置式交替極結構的異步起動永磁同步電機。

這種不對稱內置式交替極結構的異步起動永磁同步電機，包括包括轉子鐵心、非導磁鼠籠繞組、導磁鼠籠繞組、轉子永磁體、不對稱鐵極。轉子鐵心表面設置有間隔排布的若干個槽型尺寸相同的轉子槽，其內部設置有非導磁鼠籠繞組、導磁鼠籠繞組。轉子鐵心內側間隔嵌放有若干個轉子永磁體，轉子永磁體對應的永磁極與鐵極沿周向交替排布。非導磁鼠籠繞組、導磁鼠籠繞組的排布為，永磁極中軸線一側若干鼠籠繞組為導磁鼠籠繞組，其余鼠籠繞組均為非導磁鼠籠繞組。間隔排布的鼠籠繞組之間為不對稱鐵極。

進一步的，所述鼠籠繞組，所采用的非導磁材料，磁導率低電導率高，材料包括但不限于鑄鋁或黃銅；所采用的導磁材料，磁導率高電導率低，包括但不限于1010鋼筋或鐵硅鋁合金。

進一步的，所述轉子永磁體的尺寸、充磁方向均相同，在轉子永磁體的端部設置有隔磁橋；磁極結構包括但不限于V型、雙極式、W型、一字型磁極。

進一步的，所述不對稱鐵極，極弧寬度不等，靠近導磁鼠籠繞組一側鐵極極弧寬度更大。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)勢在于：采用交替極結構，減小了起動過程中產生的制動轉矩，提高了永磁體利用率，改善了起動性能；永磁極中軸線一側設置導磁鼠籠繞組，利用磁場偏移效應，提升了輸出轉矩，降低了轉矩脈動，且所選用的導磁材料電阻率高，降低了起動電流，提高起動性能；不對稱鐵極結構削弱了氣隙磁場諧波含量，降低了電機的齒槽轉矩。

附圖說明