组合磁极式内置径向一字型永磁同步电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种组合磁极式的转子结构，属于永磁电机领域。
【背景技术】
[0002] 随着环境与能源危机等问题的日益严重，高效节能的电气设备成为发展趋势，由 此极大的促进了高功率密度、高效率的稀土永磁同步电机的发展。但稀土永磁材料的价格 一直居高不下，而稀土永磁电机受稀土永磁材料价格波动影响较大，因此稀土永磁电机的 成本也随之受到影响，较高的成本大大压缩了稀土永磁同步电机的发展空间。而且稀土材 料属于不可再生资源，电机系统中过多的稀土材料用量也会对环境造成破坏。因此，在保证 电机性能的前提下，研究少稀土材料的高效节能电机系统，不仅是能源战略的需要，更是出 于环境保护的考虑。
[0003] 对于正弦波驱动的稀土永磁同步电机，永磁材料产生的气隙磁场分布总会含有谐 波成分，这些谐波磁场会引起额外的铁损以及转矩波动；而稀土永磁材料在使用中易出现 局部不可逆退磁，尤其是在高温情况下，永磁材料不可逆退磁将导致电机性能的下降。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是为了解决正弦波驱动的稀土永磁同步电机气隙磁场存在谐波和易 出现局部不可逆退磁的问题，尤其是在高温情况下，永磁材料不可逆退磁将导致电机性能 的下降的问题，提供了一种组合磁极式内置径向一字型永磁同步电机。在不影响电机输出 性能前提下，既降低稀土永磁电机成本，又能提高稀土永磁电机气隙磁场正弦度、解决高温 退磁问题就极具现实意义了。
[0005] 本发明包括两个技术方案：
[0006] 第一个技术方案为单层磁极结构：所述组合磁极式内置径向一字型永磁同步电机 包括转子和定子，转子设置在定子的内部，转子和定子之间留有径向气隙，定子包括定子铁 心和定子绕组，定子铁心的内部定子槽中设置定子绕组；转子包括多个转子磁极和转子铁 心，转子铁心沿圆周方向均布一层一字型永磁体安装槽，每个一字型永磁体安装槽内设置 一个转子磁极，一字型永磁体安装槽沿轴向延伸；
[0007] 转子磁极包括稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极；稀土永磁磁极的两个左右端 面分别设置一个铁氧体永磁磁极，稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极构成连续一字形磁 极结构；稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极的充磁方向均为平行充磁，充磁方向相同。
[0008] 第二个技术方案为双层磁极结构：所述组合磁极式内置径向一字型永磁同步电 机，包括转子和定子，转子设置在定子的内部，转子和定子之间留有径向气隙，定子包括定 子铁心和定子绕组，定子铁心的内部定子槽中设置定子绕组；转子包括多个转子磁极和转 子铁心，转子铁心沿圆周方向均布η层一字型永磁体安装槽，每个一字型永磁体安装槽内 设置一个转子磁极，一字型永磁体安装槽沿轴向延伸；与同一半径上的η个一字型永磁体 安装槽相互平行，η为大于或等于2的自然数；
[0009] 转子磁极3包括稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极；稀土永磁磁极的两个左右 端面分别设置一个铁氧体永磁磁极，稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极构成连续一字形 磁极结构；稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极的充磁方向均为平行充磁，充磁方向相同。
[0010] 本发明的优点：在传统内置径向一字型稀土永磁同步电机的基础上，用铁氧体永 磁材料代替一部分稀土永磁材料，将铁氧体材料放置于稀土永磁材料两侧。由于铁氧体材 料剩磁低于稀土永磁材料剩磁，通过组合可以使气隙磁密波形更加接近正弦波，降低气隙 磁场的谐波含量，从而可以降低磁场谐波引起的定子铁损和转矩波动。此外，铁氧体永磁材 料的抗退磁能力强于稀土永磁材料，且铁氧体永磁材料抗退磁能力随温度升高而加强，将 铁氧体放置于稀土材料两侧能大大降低原本稀土永磁材料的局部退磁风险，提高电机运行 可靠性。该组合磁极式永磁电机利用成本低廉的铁氧体永磁材料代替一部分稀土永磁材 料，降低了成本，同时使效率和运行可靠性增加。
【附图说明】
[0011] 图1是一种传统内置径向一字型稀土永磁同步电机结构示意图，单层磁极结构；
[0012] 图2是一种传统内置径向一字型稀土永磁同步电机结构示意图，双层磁极结构；
[0013] 图3是实施方式一所述组合磁极式内置径向一字型永磁同步电机的结构示意图， 单层磁极结构；
[0014] 图4是实施方式二所述组合磁极式内置径向一字型永磁同步电机的结构示意图， 双层磁极结构；
[0015] 图5是本发明电机的组合式的转子磁极的具体结构示意图；
[0016] 图6是本发明的组合磁极式内置径向一字型永磁同步电机与传统的内置径向一 字型型稀土永磁同步电机的气隙磁密波形对比图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0017] 一：下面结合图3、图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述组 合磁极式内置径向一字型永磁同步电机，包括转子和定子，转子设置在定子的内部，转子和 定子之间留有径向气隙，定子包括定子铁心1和定子绕组2,定子铁心1的内部定子槽中设 置定子绕组2 ;转子包括多个转子磁极3和转子铁心4,转子铁心4沿圆周方向均布一层一 字型永磁体安装槽3-3,每个一字型永磁体安装槽3-3内设置一个转子磁极3, 一字型永磁 体安装槽3-3沿轴向延伸；
[0018] 转子磁极3包括稀土永磁磁极3-1和两个铁氧体永磁磁极3-2 ;稀土永磁磁极3-1 的两个左右端面分别设置一个铁氧体永磁磁极3-2,稀土永磁磁极3-1和两个铁氧体永磁 磁极3-2构成连续一字形磁极结构；稀土永磁磁极3-1和两个铁氧体永磁磁极3-2的充磁 方向均为平行充磁，充磁方向相同。
[0019] 稀土永磁磁极3-1和两个铁氧体永磁磁极3-2构成连续一字形磁极结构的总宽度 为a+b ;其中：稀土永磁磁极3-1的宽度为a，铁氧体永磁磁极3-2的宽度为b/2,二者满足 如下条件：
[0020]
[0021 ] 式中：c为转子磁极3的极距；
[0022] Br2S稀土永磁磁极3-1在工作温度下剩磁密度；Br i为铁氧体永磁磁极3-2在工 作温度下剩磁密度；且满足Βγ2>ΒΓι。
[0023] 按上述公式对稀土永磁磁极3-1和铁氧体永磁磁极3-2的尺寸进行合理配比，使 其产生正弦度最好的气隙磁场波形，从而有利于降低铁损和转矩波动。
[0024] 放置于稀土永磁磁极3-1两侧的铁氧体永磁磁极3-2抗退磁能力较强，且其矫顽 力具有正温度系数，高温时抗退磁能力会进一步加强，能够改善实际应用时稀土永磁材料 高温易退磁问题。
[0025] 本发明所述的磁极部分3的总宽度和厚度与图1中的稀土永磁磁极相同；由如图 6可知，本发明提出的组合磁极式内置径向一字型永磁同步电机气隙磁密波形畸变率明显 变小，但其磁密幅值也因引入剩磁较小的铁氧体材料而随之变小，为保证电机的输出能力 与图1所示的内置径向一字型稀土永磁同步电机保持一致，增加了组合磁极电机的轴向长 度，但组合磁极式电机成本依然比纯稀土永磁电机低。由图6可知，本发明提出的