组合磁极式轴向磁通永磁同步电机的制作方法

文档序号:9670230阅读:415来源:国知局
组合磁极式轴向磁通永磁同步电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设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±永磁同步电机的发展。但稀±永磁材料的价格 一直居高不下,而稀±永磁电机受稀±永磁材料价格波动影响较大,因此稀±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±永磁同步电机的发展空间。而且稀±材 料属于不可再生资源,电机系统中过多的稀±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±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±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,运些谐波磁场会引起额外的铁损W及转矩波动;而稀±永磁材料在使用中易出现 局部不可逆退磁,尤其是在高溫情况下,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±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,尤其是在高溫情况下,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轴向磁通永磁同步电机。在不影响电机输出性能前 提下,既降低稀±永磁电机成本,又能提高稀±永磁电机气隙磁场正弦度、解决高溫退磁问 题就极具现实意义了。
[0005] 本发明所述组合磁极式轴向磁通永磁同步电机,包括转子和定子,且平行相对设 置,转子和定子之间存在轴向气隙,定子包括定子铁屯、和定子绕组,定子铁屯、为圆盘形结 构,定子铁屯、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屯、,转子铁屯、 为圆盘形结构,转子铁屯、面向定子的表面沿圆周方向表贴式均匀设置有多个转子磁极;
[0006] 转子磁极为圆弧形结构,转子磁极包括稀±永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极;稀 ±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±永磁磁极和两个铁氧体永 磁磁极构成连续圆弧状磁极结构;稀±永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极的充磁方向均为轴 向充磁,且充磁方向相同。
[0007] 本发明的优点:本发明提出的组合磁极式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁密波形 比传统轴向磁通稀±永磁同步电机更加正弦,从而降低了定子铁耗和转矩波动。此外,铁氧 体材料的强抗退磁能力降低了电机运行时退磁风险,提高了电机的可靠性。
[000引在传统轴向磁通稀±永磁同步电机的基础上,用铁氧体永磁材料代替一部分稀± 永磁材料,将铁氧体放置于稀±永磁材料两侧。由于铁氧体材料剩磁低于稀±永磁材料剩 磁,通过组合可W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W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±永 磁材料,且铁氧体永磁材料抗退磁能力随溫度升高而加强,将铁氧体放置于稀±材料两侧 能大大降低原本稀±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±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】
[0009] 图1是轴向磁通稀±永磁同步电机结构示意图;
[0010] 图2是图1的转子结构示意图,是传统轴向磁通稀±永磁同步电机的结构;
[0011] 图3是图1的转子结构示意图,是本发明所述组合磁极式轴向磁通永磁同步电机的 转子结构示意图;
[0012] 图4是图3中组合式的转子磁极的具体结构示意图;
[0013] 图5是本发明的组合磁极式轴向磁通永磁同步电机与传统的轴向磁通稀±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】 [0014] 一:下面结合图1至图5说明本实施方式,本实施方式所述组合磁极 式轴向磁通永磁同步电机,包括转子和定子,且平行相对设置,转子和定子之间存在轴向气 隙,定子包括定子铁屯、1和定子绕组2,定子铁屯、1为圆盘形结构,定子铁屯、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和转子铁屯、4,转子铁屯、4为圆盘形结构,转子铁屯、 4面向定子的表面沿圆周方向表贴式均匀设置有多个转子磁极3;
[0015] 转子磁极3为圆弧形结构,转子磁极3包括稀±永磁磁极3-1和两个铁氧体永磁磁 极3-2;稀±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±永磁磁极 3-1和两个铁氧体永磁磁极3-2构成连续圆弧状磁极结构;稀±永磁磁极3-1和两个铁氧体 永磁磁极3-2的充磁方向均为轴向充磁,且充磁方向相同。
[0016] 本发明的电机结构如图1、图3和图4所示,放置于稀±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,且其矫顽力具有正溫度系数,高溫时抗退磁能力会进一步加 强,能够改善实际应用时稀±永磁材料高溫易退磁问题。
[0017] 本实施方式所述的磁极部分3的总宽度和厚度与图1中的稀±永磁磁极相同;为保 证电机的输出能力与图1所示的传统表贴式稀±永磁同步电机保持一致,需要增加组合磁 极电机的轴向长度,但组合磁极式电机成本依然比纯稀±永磁电机低。
[0018] 由图5可知,本实施方式提出的组合磁极式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁密波 形比传统轴向磁通稀±永磁同步电机更加正弦,从而降低了定子铁耗和转矩波动。此外,铁 氧体材料的强抗退磁能力降低了电机运行时退磁风险,提高了电机的可靠性。
[0019] 【具体实施方式】二:本实施方式对实施方式一作进一步说明,稀±永磁磁极3-1圆弧 角度为a,铁氧体永磁磁极3-2圆弧角度为b/2,二者满足如下条件:
[0021] 式中:化2为稀±永磁磁极(3-1)在工作溫度下剩磁密度;Bri为铁氧体永磁磁极(3- 2)在工作溫度下剩磁密度;且满足化2〉Bri。
[0022] 按上述公式对稀±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。
【主权项】
1. 组合磁极式轴向磁通永磁同步电机,包括转子和定子,且平行相对设置,转子和定子 之间存在轴向气隙,定子包括定子铁心(1)和定子绕组(2),定子铁心(1)为圆盘形结构,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)为圆盘形结构,转子铁心(4)面向定子的表面沿圆周方向表贴式均匀设置有多 个转子磁极(3); 其特征在于,转子磁极(3)为圆弧形结构,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)构成连续圆弧状磁极结构;稀土永 磁磁极(3-1)和两个铁氧体永磁磁极(3-2)的充磁方向均为轴向充磁,且充磁方向相同。2. 根据权利要求1所述组合磁极式轴向磁通永磁同步电机,其特征在于,稀土永磁磁极 (3-1)圆弧角度为a,铁氧体永磁磁极(3-2)圆弧角度为b/2,二者满足如下条件:式中:Br2为稀土永磁磁极(3-1)在工作温度下剩磁密度;Br1为铁氧体永磁磁极(3-2)在 工作温度下剩磁密度;且满足Br2>Bn。
【专利摘要】组合磁极式轴向磁通永磁同步电机,属于永磁电机领域,本发明为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。本发明包括转子和定子,且平行相对设置,转子铁心面向定子的表面沿圆周方向表贴式均匀设置有多个转子磁极;转子磁极为圆弧形结构,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圆弧状磁极结构;稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极的充磁方向均为轴向充磁,且充磁方向相同。该结构的永磁同步电机使得气隙磁场谐波含量降低,提高了电机效率,同时铁氧体永磁材料价格便宜,降低了成本。
【IPC分类】H02K1/02, H02K21/00
【公开号】CN105429409
【申请号】CN201510968521
【发明人】佟诚德, 程路明, 宋志翌, 王明峤, 田孟娇
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月21日
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