[发明专利]一种永磁削极磁通反向电机

说明书

本发明公开了一种永磁削极磁通反向电机，包括定子和内凸极转子，定子齿内表面均匀分布有极弧相等的永磁体，每个永磁体的内表面为正弦加3次谐波的削极结构，相邻永磁体的充磁方向相反，永磁体的数量与定子齿的数量相等，定子上放置有绕制在定子齿上的电枢绕组，定子齿内表面上的永磁体与内凸极转子之间形成气隙。本发明通过优化永磁体的边缘厚度、极弧大小、3次谐波注入比例以及定、转子结构参数减小电机的转矩脉动，并提高电机的转矩密度，可广泛应用于高精度伺服驱动，风力发电和电动汽车等牵引系统。

技术领域

本发明属于电机领域，特别涉及了一种磁通反向电机。

背景技术

永磁体贴于定子齿内表面的磁通反向电机由于高转矩密度、转子机械强度大、永磁体贴在定齿子内表面上易于散热等优点受到了广泛的研究，在电动车等应用领域具有广泛的应用前景。2015年发表于IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS的文献“NovelElectrical Machines Having Separate PM Excitation Stator”指出磁通反向电机存在转矩密度低、转矩脉动大的问题。2014年发表于IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS的文献“Torque Enhancement of Surface-Mounted Permanent Magnet Machine Using Third-Order Harmonic”指出正弦加三次谐波形永磁结构可以有效降低电机的转矩脉动，然而相应的电机转矩密度要下降约7.6％。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种永磁削极磁通反向电机，降低电机的转矩脉动，并且提高电机的转矩密度。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种永磁削极磁通反向电机，包括定子和内凸极转子，定子齿内表面均匀分布有极弧相等的永磁体，每个永磁体的内表面为正弦加3次谐波的削极结构，相邻永磁体的充磁方向相反，永磁体的数量与定子齿的数量相等，定子上放置有绕制在定子齿上的电枢绕组，定子齿内表面上的永磁体与内凸极转子之间形成气隙；通过优化永磁体的边缘厚度、极弧大小、3次谐波注入比例以及定、转子结构参数减小电机的转矩脉动，并提高电机的转矩密度。

基于上述技术方案的优选方案，每个定子齿内表面的中间位置设有极弧可调的小齿，各永磁体嵌于相邻两个所述小齿之间，所述小齿的高度与永磁体边缘厚度相等。

基于上述技术方案的优选方案，所述定子齿内表面的小齿与定子齿一体加工形成。

基于上述技术方案的优选方案，各永磁体的中轴线与对应定子槽的中轴线对齐。

基于上述技术方案的优选方案，所述定子和/或内凸极转子采用硅钢片叠压或者SMC复合软磁材料制成。

基于上述技术方案的优选方案，所述永磁体为钕铁硼永磁体或者铁氧永磁体。

基于上述技术方案的优选方案，所述定子采用12槽结构，12块永磁体形成6对极永磁体；所述内凸极转子为10凸极结构。

基于上述技术方案的优选方案，所述电枢绕组为集中式绕组。

基于上述技术方案的优选方案，每个电枢绕组的跨距为一个定子齿。

采用上述技术方案带来的有益效果：

(1)本发明永磁体内表面采用正弦加3次谐波的削极结构，可以减小气隙磁密中的三次谐波，而该三次谐波产生负的电磁转矩，可以提高电机的转矩密度；永磁体内表面的削极不仅可以降低电机的转矩脉动，而且可以增强主磁场，提高电机的转矩密度，可广泛应用于高精度伺服驱动、风力发电和电动汽车等牵引系统；