[发明专利]一种永磁同步电机及其聚磁转子结构

说明书

本发明公开一种聚磁转子结构，包括转子内铁芯、转子外铁芯、磁钢组件，转子外铁芯套装于转子内铁芯的外部，转子外铁芯与转子内铁芯之间具有磁钢槽，磁钢组件设置于磁钢槽内；磁钢组件包括两块切向磁钢和一块径向磁钢，两块切向磁钢位于径向磁钢的两侧，切向磁钢切向充磁且两块切向磁钢的充磁方向相反，径向磁钢径向充磁，磁钢组件的径向截面为U形，磁钢组件的开口方向背向转子内铁芯的轴线方向设置。在保证相同电机极弧系数下，磁钢组件能够降低磁钢用量，提高聚磁能力。本发明还提供一种包括上述聚磁转子结构的永磁同步电机，在相同工作条件下提高电机输出转矩能力，使电机具有较高气隙磁密等优势的特点。

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机及其聚磁转子结构。

背景技术

永磁电机由于诸多优点广泛应用于生活生产领域。根据转子拓扑结构和永磁体位置可以将永磁电机分为表贴式和内置式。表贴式电机由于交、轴电感相等弱磁能力较差。内置式永磁电机由于磁路不对称导致交、轴电感不等因而在电机运行中产生磁阻转矩，有利于提高电机功率密度和过载能力，弱磁扩速能力远优于表贴式永磁电机。但传统磁钢内置，存在转子漏磁大，转矩/功率密度不高等问题。

公开号为CN107579638A的中国专利，公开了一种双定子聚磁—磁阻混合转子电机，通过传统切向充磁磁钢和多层磁阻磁障配合，将定直轴中心偏移使永磁转矩和磁阻转矩分量在功率因数角相同时达到最大值，提高空间利用率，进一步提高转矩密度；公开号为CN102208853A的中国专利，公开了一种具有永磁体和聚磁作用的同步旋转电机，转子采用组合型切向充磁磁钢达到聚磁目的，但该方案中转子结构存在大量桥接，转子刚度存在问题。

随着永磁电机技术的不断发展，其转矩密度的提升成为工业和学术界研究和追求的热点。提高永磁电机转矩密度最直接的方式就是提高电机气隙磁密和充分利用内置式永磁电机的磁阻转矩。对于传统整数槽分布绕组永磁同步电机，转子结构直接决定了电机气隙磁密的大小和电机凸极比，进而影响电机的转矩密度。

因此，如何提高转子的聚磁能力，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种永磁同步电机及其聚磁转子结构，以解决上述现有技术存在的问题，提高转子的聚磁能力和电机工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种聚磁转子结构，包括转子内铁芯、转子外铁芯、磁钢组件，所述转子外铁芯套装于所述转子内铁芯的外部，所述转子外铁芯与所述转子内铁芯之间具有磁钢槽，所述磁钢组件设置于所述磁钢槽内，所述磁钢组件的数量为多组，多组所述磁钢组件绕所述转子内铁芯的轴线周状均布；

所述磁钢组件包括两块切向磁钢和一块径向磁钢，两块所述切向磁钢位于所述径向磁钢的两侧，所述切向磁钢切向充磁且两块所述切向磁钢的充磁方向相反，所述径向磁钢径向充磁，所述磁钢组件的径向截面为U形，所述磁钢组件的开口方向背向所述转子内铁芯的轴线方向设置。

优选地，所述切向磁钢为矩形磁钢，所述径向磁钢为瓦片形磁钢。

优选地，所述切向磁钢与所述径向磁钢相抵接，所述切向磁钢与所述径向磁钢之间的夹角为90°。

优选地，所述聚磁转子结构，还包括导磁铁芯，所述导磁铁芯设置于相邻的所述磁钢组件之间，多个所述导磁铁芯绕所述转子内铁芯的轴线周状均布，所述导磁铁芯与所述转子内铁芯或所述转子外铁芯相连。

优选地，所述磁钢组件产生的极弧系数为α_p1，极弧系数转换为极弧角度为θ₁，θ₁满足：3/4·τθ₁5/6·τ，其中，τ＝180°/P，P为电机极数。

优选地，所述切向磁钢的径向尺寸为L1，切向尺寸为L2，L2≤0.5L1。