一种永磁辅助同步磁阻电机

1.本实用新型涉及电机结构技术领域，特别涉及一种永磁辅助同步磁阻电机。


背景技术：

2.传统的永磁电机一般使用高性能稀土材料作为永磁体进行励磁，因而具有功率因数高、效率高、调速范围广等优点。但作为全球稀有材料，稀土的价格在近年来持续走高，同时，随着国家“双碳”政策的正式推行，越来越多的企业开始寻求一种能够具有稀土永磁电机相似性能且成本低廉的替代电机。于是，不使用稀土材料的同步磁阻电机得到了一定的研究关注。但该种电机由于不使用永磁体进行励磁，功率因素较低，同样转矩密度和效率也较低，一般低于相同功率等级的永磁同步电机。
3.永磁辅助同步电机结合了传统永磁电机和同步磁阻电机二者的特点，充分利用了磁阻转矩和永磁转矩，具有功率密度高、效率高、调速范围宽及体积小、成本低，重量轻等显著优点。
4.现有永磁辅助同步电机的转子结构较为复杂，加工以及永磁体的安装难度较大，机械结构强度较为薄弱，且高温时永磁体可能会发生不可逆的退磁现象，导致电机出现一定程度的性能下降。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种永磁辅助同步磁阻电机，以解决上述问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种永磁辅助同步磁阻电机，包括定子铁芯、转子铁芯和磁极单元；转子铁芯上设置有沿转子铁芯圆周均匀分布的若干磁极单元；定子铁芯套设转子铁芯外围并与转子铁芯之间留有间隙。
8.进一步的，磁极单元包括磁障和铁氧体；磁障为多层结构，多层磁障两侧处均内嵌有铁氧体。
9.进一步的，磁障包括第一层磁障、第二层磁障和第三层磁障，其中第一层磁障、第二层磁障和第三层磁障中心对称处均设有径向磁钢；每组磁障均嵌入设置有八块铁氧体，构成一个磁极单元。
10.进一步的，第二层磁障的厚度大于或等于第三层磁障宽度的1.3倍。
11.进一步的，铁氧体包括第一层铁氧体、第二层铁氧体和第三层两侧铁氧体；第一层磁障、第二层磁障的中间和两端均对应设置有第一层铁氧体、第二层铁氧体；第三层磁障仅在两端设置第三层两侧铁氧体。
12.进一步的，定子铁芯内侧沿圆周方向均匀开设有若干个槽，形成定子齿，在槽中布置双层绕组。
13.进一步的，定子铁芯的内径与其外径之比大于或等于0.67；定子铁芯与转子铁芯沿着圆周的间距大于或等于0.6mm且小于或等于0.8mm。
14.进一步的，磁障为u形。
15.进一步的，第一层铁氧体和第三层铁氧体中间处分为两段。
16.与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：
17.本实用新型电机转子采用多层磁障结构可以充分利用电机的磁阻转矩；每层磁障中间布置了径向磁钢，增加了转子的机械强度；转子磁障内嵌入铁氧体不仅可以为电机提供永磁转矩，而且可以提高电机的功率因数，降低电机转矩脉动；第三层中间不内嵌铁氧体不仅可以降低电机的成本和重量，减少永磁体安装难度，还能够加强电机转子部分的散热，削弱铁氧体退磁对电机造成的性能下降，提高电机运行效率。
附图说明
18.图1示出了本实用新型的一种采用新型转子结构的永磁辅助同步电机的剖面图；
19.图2示出了本实用新型的一种采用新型转子结构的永磁辅助同步电机定子的剖面图；
20.图3示出了本实用新型的一种采用新型转子结构的永磁辅助同步电机转子的剖面图；
21.定子铁芯1、槽11、定子齿12、转子铁芯2、磁障3、铁氧体4、第一层磁障31、第二层磁障32、第三层磁障33、径向磁钢5、第一层铁氧体 41、第二层铁氧体42、第三层铁氧体43。
具体实施方式
22.以下结合附图对本实用新型进一步说明：
23.请参阅图1至图3：
24.一种采用新型转子结构的永磁辅助同步电机，包括：定子铁芯1，所述定子铁芯1环绕在转子铁芯2外围并与所述转子铁芯2存在一定间隙，包括在定子铁芯2内侧圆周均匀开出多个槽11，形成定子齿12，在槽中规则布置双层绕组；转子铁芯2，所述转子铁芯2内设置有沿转子铁芯2圆周均匀分布的磁极单元；
25.每组磁极单元包括多层径向分布的磁障3，每层磁障中内嵌有铁氧体4。
26.所述磁障有三层，其中第一层磁障31和第二层磁障32有径向磁钢5，第三层磁障33有径向磁钢6，每组磁障有八块铁氧体4嵌入其中，构成一个磁极单元，包括第一层铁氧体41，第二层铁氧体42，第三层铁氧体43。
27.第二层磁障32的厚度大于或等于第三层磁障33厚度的1.3倍。
28.所述定子2的内径与其外径之比大于或等于0.57。
29.所述定子2的内径与其外径之比小于或等于0.66。
30.所述定子2与所述转子1沿着圆周的间距大于或等于0.6mm且小于或等于0.8mm。
31.所述磁障4为u形，并且在第一磁障31和第二层磁障32中间对称处设置有径向磁钢5，第三层磁障中间对称处设置有径向磁钢6，以保证转子机械强度。
32.第一层中间侧铁氧体41和第二层中间侧铁氧体42分为两段，一个磁极单元下有八块铁氧体组成。
33.图1中示出了本实用新型的一种转子6极的永磁辅助同步电机的剖面图，该电机包括转子铁芯，转子铁芯内设置有沿其圆周均匀分布的磁障组，这些磁障组构成转子的磁极
单元，按照n极和s极交替排列分布；定子铁芯绕在转子铁芯外围并与转子铁芯存在一定间隙，包括在定子铁芯内侧圆周均匀开出多个槽，形成定子齿，在槽中规则布置双层绕组；每个磁障组分为三层磁障，且每层磁障都有径向磁钢，每组磁障有八块铁氧体嵌入其中，构成一个磁极组，包括第一层铁氧体、第二层铁氧体和第三层铁氧体。
34.为了提高电机的散热和铁氧体抗退磁能力，第三层中间侧不放置铁氧体。为了充分利用磁阻转矩，需要尽量增大d、q轴的电感差值，本实用新型采取的设计方式是第二层磁障的厚度大于第三层磁障的厚度，两者厚度关系，前者大于或等于后者的1.3倍。
35.为提高转子的机械强度，在每层磁障中间对称处均布置有径向磁钢。
36.图2和图3分别示出了电机的定子和转子，在选择定子绕组时，需要尽可能提高基波绕组系数，所以选择磁动势分布更加正弦的分布绕组；然后需要考虑尽量提高奇数次谐波的次数，查阅资料可知，采用分数槽绕组的奇数次谐波次数通常更高，本实用新型选择6极27槽的分数槽双层分布绕组。
37.根据本实用新型的一种采用新型转子结构的永磁辅助同步电机，具有如下有益效果：
38.本实用新型电机的转子采用多层磁障结构可以充分利用电机的磁阻转矩；每层磁障均布置了径向磁钢，增加了转子的机械强度；转子磁障嵌入铁氧体不仅可以为电机提供永磁转矩，而且可以提高电机的功率因数，降低电机转矩脉动；第三层中间不内嵌铁氧体不仅可以降低电机的成本和重量，减少永磁体安装难度，还能够加强电机转子部分的散热，削弱永磁体退磁对电机造成的性能下降，提高电机运行效率。
39.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以以各种方式进行修改和变化。依照本实用新型的精神和原则所作的改动或修改，均应列入本实用新型的保护范围之内。