[发明专利]一种基于分裂式定子永磁的谐波畸变抑制型永磁电机

说明书

本发明公开了一种基于分裂式定子永磁励磁的谐波畸变抑制型永磁电机，包括定子、分裂式定子永磁励磁结构、硅钢片叠压的转子、电枢绕组和不导磁转轴，定子和转子分别采用分裂永磁和凸极结构，转子旋转时定子齿上的分裂式定子永磁体中总有两块径向向外充磁的永磁体和两块径向向内充磁的永磁体正对转子凸极，构成电机内主要磁路通路；此四块永磁体与转子凸极间气隙构成四个磁阻，此四个磁阻与永磁体、定转子铁心共同组成差动磁路结构，可降低气隙磁场内高次谐波对谐波分布的扰动，有效抑制气隙磁场内谐波畸变，提升转矩输出能力并降低转矩脉动。本发明具有大输出转矩、低转矩脉动、高效率的优点。

技术领域

本发明涉及电机设计领域，尤其涉及一种基于分裂式定子永磁的谐波畸变抑制型永磁电机。

背景技术

随着电机行业的发展，永磁电机以其高效、高功率密度以及高可靠性等优势在工业和交通领域有了大量应用。永磁电机按照永磁位置常可分为转子永磁电机和定子永磁电机，其中以转子永磁电机发展的更早且更成熟。近几十年内，随着永磁材料和电力电子技术的不断发展，定子永磁电机展现出高可靠性，高转矩密度的特点，从而得到了科研人员的广泛关注和研究。

定子永磁电机利用永磁体励磁，无励磁电枢绕组铜损耗，效率相对更高、适合高速运行和高温工况，且无电励磁电枢绕组带来的摩擦噪声、电火花问题，可靠性更高；其转子质量轻，转动惯量小，加减速响应更快。其定子电枢绕组多为集中式电枢绕组，加工制造方便，且集中电枢绕组电磁隔离较好，容错性能佳；其电枢绕组系数更小，电感更小，电气时间常数更短。

然而传统定子永磁电机的气隙磁场谐波含量高，从而导致其转矩脉动大，转矩脉动会引起噪声振动，使得定位出现误差。因此抑制定子永磁电机气隙磁场的谐波畸变，降低其转矩脉动成为了定子永磁电机领域的研究热点。

近年来，国内外学者围绕着定子永磁电机气隙谐波畸变抑制做了大量研究。其中，东南大学的林明耀教授提出转子不对称齿能够有效改善气隙结构，但不对称齿的结构容易造成转子偏心；汉阳大学的金太实教授提出永磁体倒角的方法来抑制气隙谐波畸变，然而永磁体倒角会导致永磁体成型困难；山东大学的学者李陶波提出转子齿面优化的方法来降低气息谐波含量。上述方法都能有效抑制谐波畸变，但都是从电机结构参数变化的角度对定子永磁型电机进行优化，容易导致电机结构上的复杂，无论是从制造工艺还是成品化大规模生产而言，都面临巨大的挑战。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于分裂式定子永磁的谐波畸变抑制型永磁电机。

为实现本发明的目的，提供一种基于分裂式定子永磁的谐波畸变抑制型永磁电机，包括：转子和定子，所述转子和定子为同轴套设；

所述转子包括：不导磁转轴、转子轭和若干转子凸极；所述不导磁转轴和转子轭为同轴套设；所述转子轭和若干转子凸极为一体成型；所述若干转子凸极按照周向均匀设置在所述转子轭的环形内圈表面；

所述定子包括：若干定子齿、定子轭、若干分裂式定子永磁体、若干电枢绕组和若干定子槽；所述若干定子齿沿周向均匀设置在所述定子轭的环形内圈表面，所述若干定子齿和定子轭为一体成型；所述若干分裂式定子永磁体设置在所述定子齿的弧形内圈表面；所述定子槽为相邻的所述定子齿之间形成的空腔；所述电枢绕组缠绕在所述定子齿上并置于所述定子槽中；所述若干分裂式定子永磁体跟所述若干转子凸极之间留有气隙。

转子旋转时总有四块分裂式定子永磁体与转子凸极正对，分裂式定子永磁体与转子凸极在气隙间构成四个磁阻，此四个磁阻与分裂式定子永磁体、转子轭、转子凸极、定子齿、定子轭共同组成差动磁路结构，降低气隙磁场内高次空间谐波对谐波分布的扰动。

转子旋转时，定子齿上的分裂式永磁体总有两块径向向外充磁的永磁体和两块径向向内充磁的永磁体正对转子凸极，构成电机内主要磁路通路。

进一步地，所述若干分裂式定子永磁体包括：若干径向向外充磁的分裂式定子永磁体和若干径向向内充磁的分裂式定子永磁体，且所述若干分裂式定子永磁体的极弧系数相等。