[发明专利]一种永磁辅助同步磁阻电机的转子结构及设计方法

说明书

本发明属于永磁电机技术领域，涉及一种永磁辅助同步磁阻电机的转子结构及设计方法。所述的转子结构包括转轴、转子铁心和永磁体块，所述转子铁心设有中心孔，所述转轴穿过转子铁心的中心孔并与转子铁心固接；所述的转子铁心均匀分割成偶数个极，每个极内设有不少于两层U形磁障。每个极内的U形磁障构成的外圆的圆心O₁与转子铁心外圆圆心O₂相距为h，h＞0，每个极内的U形磁障形成的磁极中心线过圆心O₁和圆心O₂。由此构建不均匀气隙和非等宽磁桥转子结构。本发明提高了电机中气隙磁密的正弦度，优化了气隙磁密波形，解决了永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动问题，转矩脉动明显减小，能够保证电机在电气传动系统中更加平稳、高效地运行。

技术领域

本发明属于永磁电机技术领域，涉及一种永磁辅助同步磁阻电机的转子结构及设计方法。

背景技术

目前，电气传动领域大多采用异步电机系统，相对于异步电机系统，永磁电机系统具有低损耗、高效率的特点，是下一代传动系统的发展趋势。由于普通的永磁同步电机反电动势高，高速运行时存在损坏逆变器的危险，因此永磁辅助同步磁阻电机受到青睐。

永磁辅助同步磁阻电机兼具永磁同步电机和同步磁阻电机的特点，除具有转矩密度高、可靠性高、体积小、重量轻等显著优点外，还能够充分利用电机的磁阻转矩，大大减少永磁体的用量，使电机的反电动势大大降低，提高了系统的可靠性，因此成为替代永磁电机和磁阻电机的最佳选择，被越来越多地应用于电动汽车等电气传动系统中。

但是转矩脉动大是永磁辅助同步磁阻电机的一个主要缺点，在应用于某些高性能传动系统时，难以满足系统平稳运行的要求，成为限制其应用和发展的一个技术难题。近年来，国内外对抑制永磁辅助同步磁阻电机的转矩脉动进行了大量的研究，但是其效果并不理想，因此需要发明一种有效抑制永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动的方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种永磁辅助同步磁阻电机的转子结构及设计方法，以解决现有永磁辅助同步磁阻电机在运行过程中转矩脉动较大的难题，提高电机控制精度，从而实现电机的平稳、高效运行，更好的应用于电气传动系统。

本发明的技术方案：

一种永磁辅助同步磁阻电机的转子结构，包括转轴、转子铁心和永磁体块，所述转子铁心设有中心孔，所述转轴穿过转子铁心的中心孔并与转子铁心固接；所述的转子铁心均匀分割成偶数个极，每个极内设有不少于两层U形磁障，每层U形磁障中心设有永磁体槽，永磁体槽内置永磁体块。每个极内的U形磁障构成的外圆的圆心O₁与转子铁心外圆圆心O₂相距为h，h＞0，每个极内的永磁体块形成的磁极中心线过圆心O₁和圆心O₂。

一种永磁辅助同步磁阻电机的转子结构的设计方法，步骤如下：

定转子间最小气隙与最大气隙的比值为气隙比，通过不同气隙比和非均匀磁桥宽度相配合可有效抑制电机的转矩脉动。

第一步：构建不等宽磁桥

转子结构的每个极内U形磁障对应的磁桥宽度不等，通过转子铁心外圆弧与U形磁障外圆弧设计成非同心圆结构，实现构建不等宽磁桥；各U形磁障对应的磁桥宽度随两圆弧偏心距离变化而变化，两圆弧间最小距离AB根据最小磁桥宽度及电机要求的机械强度选取，U形磁障层数不少于两层。

第二步：转子结构的每个极下的转子铁心外圆弧为以偏移转轴中心O₁距离h的点O₂为圆心的圆弧线，h＞0，偏心圆圆心O₂在磁极中心线上，则转子铁心外圆弧半径长度(O₂A)R₃：

R₃＝R₂-h-g_min