[发明专利]一种双转子永磁同步磁阻电机及配置方法

说明书

本发明公开了一种双转子永磁同步磁阻电机及配置方法，包括由内向外依次是转轴、磁阻转子、定子、永磁转子，定子内外均匀开有定子槽，定子在永磁转子和磁阻转子中间；d轴被定义为永磁转子铁氧体的中心线，q轴被定义磁阻转子凸极的中心线，两个转子在转轴上的安装角度被定义为d轴和q轴之间的夹角；调整永磁转子和磁阻转子之间的安装角度来改变转矩分量的叠加机制，以使永磁转矩和磁阻转矩在相同的电流相位角达到它们的最大值。在不增加电机机械制造和冷却难度的前提下，全面提升电磁转矩和功率密度、效率及抑制转矩脉动等电磁性能，而且转子结构设计灵活、加工工艺简单，机械强度高。

技术领域

本发明属于电机设备领域，尤其涉及一种双转子永磁同步磁阻电机及配置方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

永磁电机由于其高转矩密度、高效率等特点被广泛应用于各种领域。然而，稀土永磁材料存在价格昂贵和供应有限等问题，这给永磁电机的发展带来了巨大挑战。因此，研究具有较少或零稀土永磁体的高性能电机势在必行。

同步磁阻电机由于不使用永磁体、转子结构坚固且成本低，被认为是可代替的选择之一，但它与永磁电机相比降低了转矩密度，效率和功率因数。为了提高同步磁阻电机的性能，同步磁阻电机的转子磁障可插入适量的永磁体，从而研究出一种永磁辅助式同步磁阻电机。尤其是，采用铁氧体辅助的永磁辅助同步磁阻由于其低成本，高转矩密度和宽调速范围而更具吸引力。

然而，研究者们也发现永磁辅助式同步磁阻电机也有一些缺点，其总转矩分为永磁转矩和磁阻转矩两部分，它们分别在不同的电流相位角处达到各自的最大值，理论上相差45°，如图1。因此，不能充分利用两个转矩分量来获得总转矩。所以非对称永磁体和非对称隔磁桥设计被应用到这些电机中，通过使永磁转矩和磁阻转矩在相同的电流相位角处达到最大值，进一步提高电机的性能。然而，这些电机不但结构复杂，而且气隙磁通密度弱并且带有高次谐波，导致永磁转矩低并且有较高的转矩波动。此外，插入的永磁体会使隔磁桥肋条的应力状况恶化，并且以相对较低的显着比限制隔磁桥设计。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种双转子永磁同步磁阻电机，在不增加电机机械制造和冷却难度的前提下，全面提升电磁转矩和功率密度、效率及抑制转矩脉动等电磁性能。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种双转子永磁同步磁阻电机，

包括由内向外依次是转轴、磁阻转子、定子、永磁转子，定子内外均匀开有定子槽，定子在永磁转子和磁阻转子中间；

d轴被定义为永磁转子铁氧体的中心线，q轴被定义磁阻转子凸极的中心线，两个转子在转轴上的安装角度被定义为d轴和q轴之间的夹角；

调整永磁转子和磁阻转子之间的安装角度来改变转矩分量的叠加机制，以使永磁转矩和磁阻转矩在相同的电流相位角达到它们的最大值。

进一步的技术方案，所述定子包括定子铁心和定子绕组，定子铁心内外表面均有开槽，每个槽间距和槽宽相同，槽内放有定子绕组并缠绕在定子轭上。

进一步的技术方案，所述永磁转子包括永磁转子铁心和永磁体，永磁体规格相同并沿圆周方向均匀分布，永磁体为径向充磁，向里或向外，相邻永磁体充磁方向相反。

进一步的技术方案，所述内转子仅由磁阻转子铁心构成，带有多个凸极结构，每个凸极结构相同并沿圆周方向均匀分布。

或，内转子由磁阻转子铁心和U型隔磁桥构成，采用多极结构，每极结构相同并沿圆周方向均匀分布；