一种内置式永磁同步电机的转子结构

本发明涉及电机设计领域，具体涉及一种永磁同步电机的转子结构。

背景技术：

1、永磁同步发电机因具有结构简单、运行可靠、高效率、高转矩密度、低振动噪声等优点,成为发电领域的研究热点。空载反电势波形畸变率是衡量发电机性能的重要指标,永磁同步发电机中的空载反电势是由空载气隙磁通在电枢绕组中感应产生。但由于永磁同步发电机本身的磁路特点,其气隙磁场波形并非正弦分布,谐波含量较大,造成空载反电势波形畸变率大,易影响电网的电能质量。因此如何降低空载反电势波形畸变率，达到改善电能质量的目的是该电机的研究热点之一。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提出一种内置式永磁同步电机的转子结构，该永磁同步电机有效地降低空载反电动势和气隙磁密波形的畸变率并提高输出转矩。

2、技术方案：本发明的一种内置式永磁同步电机的转子结构，包括转子铁芯、转子永磁体、转轴和磁障，转子铁心绕转轴转动；所述转子铁芯沿圆周均匀设置梯形槽，梯形槽内设置矩形稀土永磁体。在靠近梯形槽左右两侧对称设置成对弧形槽，弧形槽内设置弧形稀土永磁体，每对弧形槽弧形开口横向相对设置且弧形槽弧形部分同圆心。

3、进一步地，所述转子铁芯圆周均匀设置的梯形槽内的矩形稀土永磁体充磁方向采用径向交替充磁方式。所述弧形槽内的弧形稀土永磁体充磁方向采用横向交替充磁方式。当矩形稀土永磁体为径向向外充磁时，弧形永磁体沿着弧线开口的方向横向向内充磁；反之，矩形稀土永磁体为径向向内充磁时，弧形永磁体沿着弧线开口的方向横向向外充磁。

4、进一步地，所述矩形稀土永磁体的左右两侧和弧形稀土永磁体靠近转子铁芯外径侧都设置有磁障。

5、进一步地，所述弧形稀土永磁体靠近梯形槽的上边线和矩形稀土永磁体的下边线在一条直线上，避免漏磁。

6、进一步地，所述稀土永磁体的材料采用钕铁硼材料，转子铁芯采用高导磁率硅钢片材料，磁障采用环氧树脂基复合材料。

7、本发明具有如下显著优点:

8、1、本发明提出一种内置式永磁同步电机的转子结构，利用弧形稀土永磁体和矩形永磁体的导磁和磁障的隔磁作用，将弧形稀土永磁体和矩形稀土永磁体形成串联磁路，并流经气隙参与电机的机电能量耦合，提高电机的输出性能。

9、2、本发明提出一种内置式永磁同步电机的转子结构，与传统的内置“v”型永磁同步电机对比，可以有效地降低空载反电动势和气隙磁密波形的畸变率并提高输出转矩。

技术特征：

1.一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，包括转子铁芯(1)、弧形稀土永磁体(2)、矩形稀土永磁体(3)、转轴(4)和磁障(5)，转子铁心(1)绕转轴(4)转动；所述转子铁芯(1)沿圆周均匀设置梯形槽(7)，梯形槽(7)内设置矩形稀土永磁体(3)；在靠近梯形槽左右两侧对称设置成对弧形槽(6)，弧形槽(6)内设置弧形稀土永磁体(2)，每对弧形槽(6)弧形开口横向相对设置且弧形槽(6)弧形部分同圆心。

2.根据权利要求1所述一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，弧形稀土永磁体(2)靠近梯形槽(7)侧的上边线和矩形稀土永磁体(3)的下边线在一条直线上。

3.根据权利要求1所述一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，矩形稀土永磁体(3)的左右两侧和弧形稀土永磁体(2)靠近转子铁芯(1)外径侧都设置有磁障(5)。

4.根据权利要求1所述一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，转子铁芯(1)沿圆周均匀设置的梯形槽(7)内的矩形稀土永磁体(3)充磁方向采用径向交替充磁方式。

5.根据权利要求1所述一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述弧形槽(6)内的弧形稀土永磁体(2)充磁方向采用横向交替充磁方式。

6.根据权利要求4或5所述一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，当矩形稀土永磁体(2)为径向向外充磁时，弧形永磁体(2)沿着弧线开口的方向横向向内充磁；反之，矩形稀土永磁体(3)为径向向内充磁时，弧形永磁体(2)沿着弧线开口的方向横向向外充磁。

7.根据权利要求1所述一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述弧形稀土永磁体(2)采用稀土钕铁硼材料。

8.根据权利要求1所述一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述矩形稀土永磁体(3)采用稀土钕铁硼材料。

9.根据权利要求1所述一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，磁障(5)采用环氧树脂基复合材料。

10.根据权利要求1所述一种内置式永磁同步电机的转子结构，其特征在于，转子铁芯(1)采用高导磁率硅钢片材料。

技术总结
一种内置式永磁同步电机的转子结构，包括转子铁芯、转子永磁体、转轴和磁障。所述转子铁芯沿圆周均匀设置梯形槽，梯形槽内设置矩形稀土永磁体。在靠近梯形槽左右两侧对称设置成对弧形槽，弧形槽内设置弧形稀土永磁体，每对弧形槽弧形开口横向相对设置且弧形槽弧形部分同圆心。所述梯形槽内的矩形稀土永磁体充磁方向采用径向交替充磁方式。所述弧形槽内的弧形稀土永磁体采用横向交替充磁方式，矩形稀土永磁体的左右两侧和弧形稀土永磁体靠近转子铁芯外径侧都设置有磁障。本发明提出的一种内置式永磁同步电机的转子结构，该永磁同步电机有效地降低空载反电动势和气隙磁密波形的畸变率并提高输出转矩。

技术研发人员：张科地,王四维,莫丽红,王浩,朱希同,赵泽卿,秦通,赖巧巧
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15