本发明属于永磁电机
技术领域：
，具体涉及一种组合表面插入式永磁电机及交替极永磁电机。
背景技术：
永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、功率因数高以及功率密度高等优点，广泛应用在各种领域中。但是永磁电机的磁化方向通常只有径向和平行充磁两种，再加上齿槽影响，使得气隙磁密波形含有很多谐波成分。虽然理想的halbach永磁电机气隙磁密接近正弦波，但是永磁段数太多，工程上实现较为困难。实际上，只有两段和三段halbach永磁电机得到了工程应用。中国专利201711077852.0公开了一种具有最优磁化角的两段式halbach永磁电机，所述电机的转子结构是两段式halbach阵列。该电机可以提高输出转矩和功率密度。但是该电机为表贴式结构，且两段永磁为相同材料和相同体积，充磁角相等。永磁电机可分为表贴式、表面插入式以及埋入式等几种结构，各自都有其优缺点，适用场合也不同。本发明涉及表面插入式永磁电机。技术实现要素：本发明的目的在于：为了提高现有表面插入式永磁电机的电磁性能，本发明提供组合表面插入式永磁电机及交替极永磁电机。本发明采用的技术方案如下：一种组合表面插入式永磁电机，包括定子和转子，转子的每极永磁包括相同/不同材料、相同/不同体积的两段永磁，平行充磁，极弧系数小于或等于1；n极第一段永磁的充磁角θ1为充磁方向与顺时针圆周切向方向的夹角；n极第二段永磁的充磁角θ2为充磁方向与逆时针圆周切向方向的夹角；s极第一段永磁的充磁角θ1为充磁方向与逆时针圆周切向方向的夹角；s极第二段永磁的充磁角θ2为充磁方向与顺时针圆周切向方向的夹角；对于相同材料且相同体积的两段永磁，θ1与θ2相等；对于不同材料或不同体积的两段永磁，θ1与θ2不相等。所述的组合表面插入式永磁电机，经过计算可以得到优化的θ1与θ2，使得永磁电机的径向气隙磁密波形更接近正弦波，谐波含量小，从而提高了电机的电磁性能。所述的组合表面插入式永磁电机，适用于内转子永磁电机和外转子永磁电机。一种组合表面插入式交替极永磁电机，包括定子和转子，转子的n极永磁包括相同/不同材料、相同/不同体积的两段永磁，平行充磁，极弧系数小于或等于1，s极由转子铁心构成；n极第一段永磁的充磁角θ1为充磁方向与顺时针圆周切向方向的夹角；n极第二段永磁的充磁角θ2为充磁方向与逆时针圆周切向方向的夹角；对于相同材料且相同体积的两段永磁，θ1与θ2相等；对于不同材料或不同体积的两段永磁，θ1与θ2不相等。所述的组合表面插入式交替极永磁电机，经过计算可以得到优化的θ1与θ2，使得永磁电机的径向气隙磁密波形更接近正弦波，谐波含量小，从而提高了电机的电磁性能。所述的组合表面插入式交替极永磁电机，适用于内转子永磁电机和外转子永磁电机。一种组合表面插入式交替极永磁电机，包括定子和转子，转子的s极永磁包括相同/不同材料、相同/不同体积的两段永磁，平行充磁，极弧系数小于或等于1，n极由转子铁心构成；s极第一段永磁的充磁角θ1为充磁方向与逆时针圆周切向方向的夹角；s极第二段永磁的充磁角θ2为充磁方向与顺时针圆周切向方向的夹角；对于相同材料且相同体积的两段永磁，θ1与θ2相等；对于不同材料或不同体积的两段永磁，θ1与θ2不相等。所述的组合表面插入式交替极永磁电机，经过计算可以得到优化的θ1与θ2，使得永磁电机的径向气隙磁密波形更接近正弦波，谐波含量小，从而提高了电机的电磁性能。所述的组合表面插入式交替极永磁电机，适用于内转子永磁电机和外转子永磁电机。在永磁体积和单位体积平均剩磁都相等的前提下，与相同结构参数的现有常规表面插入式永磁电机相比，本发明的有益效果在于：本发明电机的径向气隙磁密波形谐波含量小，正弦度更好，反电势波形正弦度也更好，电磁转矩波动较小，从而提高了电机的电磁性能。附图说明图1是常规表面插入式永磁电机的结构示意图。图2是本发明一种组合表面插入式永磁电机的结构示意图。图3和图4是常规表面插入式交替极永磁电机的结构示意图。图5是本发明一种组合表面插入式交替极永磁电机的结构示意图。图6是本发明一种组合表面插入式交替极永磁电机的结构示意图。图7是本发明一种组合表面插入式永磁电机与常规表面插入式永磁电机的径向气隙磁密波形对比图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。一种组合表面插入式永磁电机，包括定子和转子。转子包括轴1、转子铁心2和永磁。转子铁心为凸极结构，外径与永磁外径相同，从而构成表面插入式结构。每极永磁包括两段相同/不同材料、相同/不同体积的永磁，平行充磁，极弧系数小于或等于1。n极第一段永磁3、7的充磁角θ1为充磁方向与顺时针圆周切向方向的夹角；n极第二段永磁4、8的充磁角θ2为充磁方向与逆时针圆周切向方向的夹角；s极第一段永磁5、9的充磁角θ1为充磁方向与逆时针圆周切向方向的夹角；s极第二段永磁6、10的充磁角θ2为充磁方向与顺时针圆周切向方向的夹角。对于相同材料且相同体积的两段永磁，θ1与θ2相等；对于对于不同材料或不同体积的两段永磁，θ1与θ2不相等。一种组合表面插入式交替极永磁电机，包括定子和转子。转子包括轴1、转子铁心2和n极永磁。n极永磁包括相同/不同材料、相同/不同体积的两段永磁，平行充磁，极弧系数小于或等于1，s极由转子铁心构成。n极第一段永磁3、7的充磁角θ1为充磁方向与顺时针圆周切向方向的夹角；n极第二段永磁4、8的充磁角θ2为充磁方向与逆时针圆周切向方向的夹角。对于相同材料且相同体积的两段永磁，θ1与θ2相等；对于对于不同材料或不同体积的两段永磁，θ1与θ2不相等。一种组合表面插入式交替极永磁电机，包括定子和转子。转子包括轴1、转子铁心2和s极永磁。s极永磁包括相同/不同材料、相同/不同体积的两段永磁，平行充磁，极弧系数小于或等于1，n极由转子铁心构成。s极第一段永磁5、9的充磁角θ1为充磁方向与逆时针圆周切向方向的夹角；s极第二段永磁6、10的充磁角θ2为充磁方向与顺时针圆周切向方向的夹角。对于相同材料且相同体积的两段永磁，θ1与θ2相等；对于对于不同材料或不同体积的两段永磁，θ1与θ2不相等。为了说明本发明电机的优点，忽略齿槽作用，图7给出了实例永磁电机与常规永磁电机的空载径向气隙磁密的仿真波形。该电机为6槽4极结构，定子内径和外径分别为40mm和80mm，转子外径为39.4mm，永磁厚度为3mm，永磁都为铁氧体，相对磁导率都为1.05，但两段永磁牌号不相同，即两段永磁材料不相同，剩磁分别为0.38t和0.42t，第一段永磁与第二段永磁的体积比为8：7。永磁极弧系数为0.667。经过计算，当充磁角θ1与θ2分别71°和66°，气隙磁密波形正弦度较好。为了与常规表面插入式永磁电机进行比较，比较前提是结构参数相同，永磁体积相同，且单位体积平均剩磁也相等。常规表面插入式永磁电机永磁极弧系数也为0.667，永磁剩磁为0.4t。图7中电机气隙磁密波形的计算结果列于表1中。不难看出，如果忽略齿槽作用，与常规表面插入式永磁电机相比，本发明表面插入式永磁电机的气隙磁密波形不仅基波幅值略有提高，而且正弦度更好。表1空载径向气隙磁密比较气隙磁密基波幅值/t气隙磁密thd常规表面插入式0.371228.83％本发明表面插入式0.372223.61％此外，如果考虑齿槽作用，利用卡特系数可知，本发明电机的径向气隙磁密正弦度同样优于常规电机。因此，可以得出结论，本发明电机的电磁性能较好。当前第1页12