[發明專利]一種基于分裂式定子永磁的諧波畸變抑制型永磁電機

在審

• 申請號: 202211542136.6
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115987044A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 王海濤;王昕;丁樹業
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: H02K21/02
• 分類號: H02K21/02;H02K21/14;H02K1/24;H02K1/14;H02K1/16;H02K1/17;H02K3/52;H02K3/48
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發明公開了一種基于分裂式定子永磁勵磁的諧波畸變抑制型永磁電機，包括定子、分裂式定子永磁勵磁結構、硅鋼片疊壓的轉子、電樞繞組和不導磁轉軸，定子和轉子分別采用分裂永磁和凸極結構，轉子旋轉時定子齒上的分裂式定子永磁體中總有兩塊徑向向外充磁的永磁體和兩塊徑向向內充磁的永磁體正對轉子凸極，構成電機內主要磁路通路；此四塊永磁體與轉子凸極間氣隙構成四個磁阻，此四個磁阻與永磁體、定轉子鐵心共同組成差動磁路結構，可降低氣隙磁場內高次諧波對諧波分布的擾動，有效抑制氣隙磁場內諧波畸變，提升轉矩輸出能力并降低轉矩脈動。本發明具有大輸出轉矩、低轉矩脈動、高效率的優點。

技術領域

本發明涉及電機設計領域，尤其涉及一種基于分裂式定子永磁的諧波畸變抑制型永磁電機。

背景技術

隨著電機行業的發展，永磁電機以其高效、高功率密度以及高可靠性等優勢在工業和交通領域有了大量應用。永磁電機按照永磁位置常可分為轉子永磁電機和定子永磁電機，其中以轉子永磁電機發展的更早且更成熟。近幾十年內，隨著永磁材料和電力電子技術的不斷發展，定子永磁電機展現出高可靠性，高轉矩密度的特點，從而得到了科研人員的廣泛關注和研究。

定子永磁電機利用永磁體勵磁，無勵磁電樞繞組銅損耗，效率相對更高、適合高速運行和高溫工況，且無電勵磁電樞繞組帶來的摩擦噪聲、電火花問題，可靠性更高；其轉子質量輕，轉動慣量小，加減速響應更快。其定子電樞繞組多為集中式電樞繞組，加工制造方便，且集中電樞繞組電磁隔離較好，容錯性能佳；其電樞繞組系數更小，電感更小，電氣時間常數更短。

然而傳統定子永磁電機的氣隙磁場諧波含量高，從而導致其轉矩脈動大，轉矩脈動會引起噪聲振動，使得定位出現誤差。因此抑制定子永磁電機氣隙磁場的諧波畸變，降低其轉矩脈動成為了定子永磁電機領域的研究熱點。

近年來，國內外學者圍繞著定子永磁電機氣隙諧波畸變抑制做了大量研究。其中，東南大學的林明耀教授提出轉子不對稱齒能夠有效改善氣隙結構，但不對稱齒的結構容易造成轉子偏心；漢陽大學的金太實教授提出永磁體倒角的方法來抑制氣隙諧波畸變，然而永磁體倒角會導致永磁體成型困難；山東大學的學者李陶波提出轉子齒面優化的方法來降低氣息諧波含量。上述方法都能有效抑制諧波畸變，但都是從電機結構參數變化的角度對定子永磁型電機進行優化，容易導致電機結構上的復雜，無論是從制造工藝還是成品化大規模生產而言，都面臨巨大的挑戰。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種基于分裂式定子永磁的諧波畸變抑制型永磁電機。

為實現本發明的目的，提供一種基于分裂式定子永磁的諧波畸變抑制型永磁電機，包括：轉子和定子，所述轉子和定子為同軸套設；

所述轉子包括：不導磁轉軸、轉子軛和若干轉子凸極；所述不導磁轉軸和轉子軛為同軸套設；所述轉子軛和若干轉子凸極為一體成型；所述若干轉子凸極按照周向均勻設置在所述轉子軛的環形內圈表面；

所述定子包括：若干定子齒、定子軛、若干分裂式定子永磁體、若干電樞繞組和若干定子槽；所述若干定子齒沿周向均勻設置在所述定子軛的環形內圈表面，所述若干定子齒和定子軛為一體成型；所述若干分裂式定子永磁體設置在所述定子齒的弧形內圈表面；所述定子槽為相鄰的所述定子齒之間形成的空腔；所述電樞繞組纏繞在所述定子齒上并置于所述定子槽中；所述若干分裂式定子永磁體跟所述若干轉子凸極之間留有氣隙。

轉子旋轉時總有四塊分裂式定子永磁體與轉子凸極正對，分裂式定子永磁體與轉子凸極在氣隙間構成四個磁阻，此四個磁阻與分裂式定子永磁體、轉子軛、轉子凸極、定子齒、定子軛共同組成差動磁路結構，降低氣隙磁場內高次空間諧波對諧波分布的擾動。

轉子旋轉時，定子齒上的分裂式永磁體總有兩塊徑向向外充磁的永磁體和兩塊徑向向內充磁的永磁體正對轉子凸極，構成電機內主要磁路通路。

進一步地，所述若干分裂式定子永磁體包括：若干徑向向外充磁的分裂式定子永磁體和若干徑向向內充磁的分裂式定子永磁體，且所述若干分裂式定子永磁體的極弧系數相等。