[发明专利]一种高功率因数永磁游标电机

说明书

本发明公开一种高功率因数永磁游标电机，属于永磁电机领域。包括：包括同轴套设的定子组件和转子组件，两者之间有气隙，定子组件包括定子铁心和绕组，定子铁心靠近气隙侧周向均匀设有多个定子齿，定子铁心为开口槽结构，绕组绕制于定子齿外周，转子组件包括：转子第一永磁体、转子第二永磁体、转子第一铁心和转子第二铁心；转子第一永磁体位于气隙侧，采用辐轴式切向充磁永磁体，相邻两块永磁体充磁方向相反；转子第二永磁体位于转子轭部侧，采用径向充磁永磁体，相邻两块永磁体充磁方向相反；转子第一铁心位于气隙侧，采用模块化结构位于转子第一永磁体间隙；转子第二铁心为转子轭部连接桥。本发明中的电机具有高转矩密度输出和高功率因数。

技术领域

本发明属于永磁电机技术领域，更具体地，涉及一种高功率因数永磁游标电机。

背景技术

与常规永磁同步电机相比，永磁游标电机具有高转矩密度、反电势正弦度好、转矩脉动小等特点，是当前最受关注的新型电机拓扑之一。相较于常规永磁同步电机，永磁游标电机采用开口槽定子结构。其定子齿除起到励磁磁场的引导作用外，还起到了对气隙磁密的调制作用。

在常规永磁同步电机中，其定子采用半闭口槽结构，对气隙磁密的调制作用可以忽略不计。通常，通过增加永磁体厚度，可以起到增强励磁作用，从而获得较高的反电势与转矩。与此同时，电机的等效气隙长度较大，电机电枢反应弱，电机的功率因数也较高。

然而，在永磁游标电机中，虽然增加永磁体厚度，会增强励磁能力，但同时也削弱了电机的调制作用。因此，永磁游标电机的设计，应该兼顾励磁和调制的双重作用。通常，永磁游标电机对应的最优永磁体厚度较小。此时，一方面电机等效气隙较小，另一方面，电枢磁场极对数较低，电枢反应较强，使得该类电机的功率因数往往较低。

低功率因数，一方面造成驱动器容量大幅提升；另一方面带来磁路易饱和、过载能力差、随负荷增大功率因数明显减小等系列寄生效应，严重阻碍了高转矩密度永磁游标电机的工程应用。因此，亟需解决永磁游标电机低功率因数这一技术瓶颈。相应地，本领域亟需寻找针对性的解决方案，以便更好地满足实际生产实践中面临的以上技术需求。

发明内容

针对现有永磁游标电机功率因数低的缺陷和改进需求，本发明提供了一种高功率因数永磁游标电机，其目的在于兼顾励磁与调制效果，使得永磁游标电机具有高转矩密度输出和高功率因数。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高功率因数永磁游标电机，包括同轴套设的定子组件和转子组件，所述定子组件和所述转子组件之间有气隙，所述定子组件包括定子铁心和绕组，所述定子铁心靠近气隙侧周向均匀设置有多个定子齿，所述定子铁心为开口槽结构，所述绕组绕制在所述定子齿外周，所述定子铁心和转子铁心由两面绝缘的硅钢片轴向叠压而成，

所述转子组件包括：转子第一永磁体、转子第二永磁体、转子第一铁心和转子第二铁心；所述转子第一永磁体位于气隙侧，采用辐轴式切向充磁永磁体，相邻两块永磁体充磁方向相反；所述转子第二永磁体位于转子轭部侧，采用径向充磁永磁体，相邻两块永磁体充磁方向相反；所述转子第一铁心位于气隙侧，采用模块化结构位于转子第一永磁体间隙；所述转子第二铁心为转子轭部连接桥，为永磁游标电机的磁场提供通路。

优选地，所述转子第一永磁体厚度小于所述转子第二永磁体厚度。

有益效果：本发明通过上述厚度关系，确保转子第二永磁体为主要的励磁来源，从而减少漏磁，确保磁通路径均穿过第二永磁体和转子第二铁心，达到高转矩输出和高功率因数的效果。

优选地，所述定子铁心和转子铁心由两面绝缘的硅钢片轴向叠压而成。

优选地，转子第一永磁体和转子第二永磁体材料为钕铁硼或钐钴。

优选地，转子第一永磁体和转子第二永磁体材料不同。

优选地，转子第一永磁体和转子第二永磁体材料相同。