[发明专利]一种具备径轴向聚磁特性的永磁电机转子在审

专利信息
申请号: 202011116679.2 申请日: 2020-10-19
公开(公告)号: CN112398249A 公开(公告)日: 2021-02-23
发明(设计)人: 耿伟伟;张钧;王瑞智;汪望勤;王帅;张志刚;张玉彬;王亚辉 申请(专利权)人: 郑州佛光发电设备有限公司;南京理工大学
主分类号: H02K1/27 分类号: H02K1/27
代理公司: 郑州联科专利事务所(普通合伙) 41104 代理人: 段朝磊
地址: 450001 河南*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 具备 轴向 特性 永磁 电机 转子
【说明书】:

本发明公开了一种具备径轴向聚磁特性的永磁电机转子,包括:电机轴、径向永磁体阵列、径向磁轭阵列、轴向永磁体阵列以及轴向背轭。径向永磁体阵列含有多个第一永磁体,第一永磁体呈圆周阵列分布环绕在电机轴外圆柱面上,每个第一永磁体都切向充磁,相邻两个第一永磁体充磁方向相反;径向磁轭阵列包括多个柱体磁轭,第一永磁体嵌入到相邻的两个柱体磁轭之间;轴向永磁体阵列包括多个沿轴向充磁的第二永磁体,相邻的两个第二永磁体充磁方向相反。切向和轴向充磁的第一永磁体、第二永磁体充磁方向各自相反,抑制了轴向端部漏磁并形成径轴向混合聚磁磁路,增大了气隙磁密。

技术领域

本发明属于电机技术领域,具体是一种具备径轴向聚磁特性的永磁电机转子。

背景技术

永磁电机具有高转矩密度、高效率,被广泛应用于电动汽车、风力发电和航空航天等场合。由于内置式永磁电机的永磁体置于转子铁心内部,当转子高速运行时,仍能保证转子的安全性。并且内置式永磁电机的转子铁心中插入永磁体,可以根据不同性能要求设计永磁体形状,有效利用转子铁心空间。但是,现有技术中的内置式永磁电机,其铁心结构存在漏磁通,造成磁性能的部分浪费,比如一种切向充磁的轮辐状永磁体阵列,阵列中相邻磁体充磁相反,两个永磁体截面对气隙提供每极磁通,从而提高了气隙磁密,但是该结构内外圆侧存在严重的漏磁。

针对内置式存在漏磁的现象,很多工程技术人员进行了研究,提出了多种方法。比如专利CN 110676961 A公开了一种抑制隔磁桥漏磁的永磁电机转子,转子本体上分布有若干极的永磁体,每极的永磁体内径端设有隔磁桥,其上缠绕一定匝数的线圈,线圈中通入恒定直流电流在隔磁桥处感应恒定磁场,磁场方向与永磁体经过该隔磁桥的漏磁场方向相反,磁场抵消,从而减小隔磁桥处漏磁场的强度。这种方式增加了铜损,降低了电机运行效率;专利CN 106357027 A公开了一种电机转子结构,对转子铁心进行加工使其具有多个外缘,外缘第一端距离转子铁心中心距离小于第二端离铁心中心的距离,使得一端气隙小另一端气隙大,降低了永磁体端部位置的磁路饱和度,电机铁损减小且抑制了漏磁。这种方式对转子铁心加工有要求,增加了工艺难度;内置式结构由于存在磁桥,相邻永磁体之间有间隔增加了漏磁,但减小磁桥宽度又会增加铁心加工难度,针对这种矛盾的情况,专利CN109546775 A公开了一种内嵌式无磁桥转子及永磁电机结构,内嵌式无磁桥转子通过将固定磁轭和转子主轭分体间隔布置,两者之间不连通无磁桥,没有磁路存在。因此大大降低了漏磁。该方式对转子铁心的加工提出了更高要求,也增加了转子铁心装配难度。还有专利也提出了其他方案,虽有一定抑制漏磁的效果,但会带来其他方面诸如加工工艺变难或损耗加大、效率变低等问题,内置式永磁电机存在的漏磁抑制问题,仍然需要进一步深入研究。

另为了实现高转矩密度,径、轴向磁通叠加形成混合磁通的方法也被多项专利提及。比如专利CN 105790470 A公开了一种双定子复合结构转子径轴向混合磁路永磁同步电机及方法,电机包含径向、轴向定子,存在两套槽和绕组。专利CN 110120716 A公开了一种组合阵列式外转子轴径向混合磁通永磁电机,定子齿包括轴向和径向齿,其上分别对应缠绕轴向、径向线圈。两个专利的方案,虽都形成了混合磁路改善了转矩品质,但都使电机结构复杂,且两套绕组增加了铜损降低了效率。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足,提供一种径轴向聚磁特性的永磁电机转子结构,无需开槽、整个装配工艺简单,具备径轴向聚磁特性,有效抑制了端部漏磁。

为解决以上技术问题,本发明采用的技术方案是:

一种具备径轴向聚磁特性的永磁电机转子,包括:

电机轴,作为结构支撑和动力输出的基础;

径向永磁体阵列,含有多个第一永磁体,所述第一永磁体呈圆周阵列分布环绕在所述电机轴外圆柱面上,所述第一永磁体呈长方体形,每个所述第一永磁体都切向充磁,相邻两个第一永磁体充磁方向相反;

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