CN104767338B - 一种矩角逼近型永磁电机 - Google Patents

一种矩角逼近型永磁电机 Download PDF

Info

Publication number
CN104767338B
CN104767338B CN201510090614.8A CN201510090614A CN104767338B CN 104767338 B CN104767338 B CN 104767338B CN 201510090614 A CN201510090614 A CN 201510090614A CN 104767338 B CN104767338 B CN 104767338B
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
permanent
torque
angle
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510090614.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104767338A (zh
Inventor
刘国海
陈前
吉敬华
徐高红
邵明明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201510090614.8A priority Critical patent/CN104767338B/zh
Publication of CN104767338A publication Critical patent/CN104767338A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104767338B publication Critical patent/CN104767338B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

本发明公开了一种矩角逼近型永磁电机，包括外定子和内转子；所述外定子上放置分布式绕组；所述内转子由多个凸极转子及多个V型转子交替排列组成的，所述凸极转子嵌装永磁材料，所述V型转子内嵌装两个长方体钕铁硼永磁材料构成V型永磁结构，所述凸极转子嵌装的永磁材料存在一定的偏移，形成一个永磁体偏移角，所述凸极转子中存在用作隔磁磁障的空气槽偏移角。本发明调节凸极转子嵌装永磁体偏移角可有效地改变转矩幅值，改变空气槽偏移角度，可改变转矩幅值随定子电流角变化趋势，提高永磁电机的转矩输出能力。

Description

一种矩角逼近型永磁电机
技术领域
本发明涉及电工、电机等技术领域，特指一种矩角逼近型永磁电机。
背景技术
近年来随着全球环境和能源问题的不断加剧，永磁电机由于其高功率密度和高效率已被应用于多个领域。目前常用的转子永磁电机主要有两类：表面贴/嵌装式和内嵌式。内嵌式转子永磁电机，特别是V型转子结构--两块永磁体相对构成V形置于转子内部，由于其独特的结构，其具有高凸极率和低永磁体损耗，特别是适合高速和宽调速的家用电器和电动汽车等行业。
对内嵌式转子永磁电机而言，其转矩一般分为永磁转矩和磁阻转矩两部分，永磁转矩是由永磁体产生的，而磁阻转矩是由于电机dq轴存在差异产生的。理论上而言，永磁转矩和磁阻转矩在不同的电流角度达到各自的最大值，这两电流角存在一定的角度差，因此，永磁电机合成转矩是永磁转矩和磁阻转矩的矢量和，而不是代数和，只有一部分的永磁转矩和磁阻转矩得到了有效的利用。文献“Torque analysis of interior permanent-magnet synchronous motors by considering cross-magnetization：Variation intorque components with permanent-magnet configurations”中(公开发表于2014年IEEE Transactions on Industrial Elecrronics 61卷，7期，3192-3201页)采用冻结磁导率法分析了V型转子结构的永磁转矩、磁阻转矩和由于磁场饱和引起的横向永磁转矩和横向磁阻转矩，验证了永磁转矩和磁阻转矩在达到各自最大值时存在一定的电流角度差。此外，文献“Optimal design of a novel v-type interior permanent magnet motor withassisted barriers for the improvement of torque characteristics”(公开发表于2014年IEEE Transactions on Magnetics 50卷，11期，出版中)详细分析了永磁转矩和磁阻转矩的形成原因，特别是在相邻两极之间增加了辅助的隔磁磁障来调节永磁转矩和磁阻转矩达到最大值的电流角度，通过优化隔磁磁障来实现永磁转矩和磁阻转矩在相同或者相近的电流角同时达到各自的最大值，此时，永磁电机合成转矩是是永磁转矩和磁阻转矩的代数和，可以很好地提高永磁电机的转矩输出能力，还可使永磁体得到更有效充分的利用。
发明内容
本发明的目的是给出一种既能具有提高电机转矩输出能力，又能有效地调节转矩输出范围的永磁电机。基于以上两点要求，本发明提出一种矩角逼近型永磁电机。该新型永磁电机是指该电机既能提高电机转矩的输出能力，又能有效调节转矩输出范围。
本发明采用的技术方案是：
一种矩角逼近型永磁电机，包括外定子和内转子；所述外定子上放置分布式绕组；所述内转子由多个凸极转子及多个V型转子交替排列组成的，所述凸极转子嵌装永磁材料，所述V型转子内嵌装两个长方体钕铁硼永磁材料构成V型永磁结构，所述凸极转子嵌装的永磁材料存在一定的偏移，形成一个永磁体偏移角，所述凸极转子中存在用作隔磁磁障的空气槽偏移角。
进一步，所述凸极转子和所述V型转子均为四个，且每一个所述凸极转子和V型转子所占机械角度均为45°。
进一步，所述凸极转子嵌装的永磁材料为圆弧形，所述永磁材料为钕铁硼材料。
进一步，所述外定子和内转子均为铁芯，采用国内常用的M19_29G材料冲片叠压而成。
本发明具有以下有益效果：
1)本发明的电机内转子是由凸极转子和V型转子相间排布构成的，电机转子易于加工。
2)本发明的凸极转子嵌装环形永磁材料及V型转子内嵌装长方体永磁材料，永磁材料易于加工和安装。
3)本发明调节凸极转子嵌装永磁体偏移角可有效地改变转矩幅值，改变空气槽偏移角度，可改变转矩幅值随定子电流角变化趋势，提高永磁电机的转矩输出能力。
附图说明
图1是本发明结构简图；
图2是Pruis 2010结构简图；
图3本发明电机转矩幅值随永磁体偏移角变化图；
图4本发明电机转矩在不同空气槽偏移角时随定子电流角变化图；
图5本发明电机与Pruis2010转矩对比图。
图中：1.外定子；2.内转子；3.分布式绕组；4.凸极转子；5.V型转子；6.永磁材料；7.长方体钕铁硼永磁材料；8.永磁体偏移角；9.空气槽偏移角。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如附图1所示，本发明为一种新型永磁电机，所提出的永磁电机采用内转子结构，该电机包括外定子1和内转子2；外定子1和内转子2的铁芯均采用国内常用的M19_29G材料冲片叠压而成。外定子上放置分布式绕组3。内转子2由四个凸极转子4及四个V型转子5交替排列组成的，凸极转子4嵌装圆弧形钕铁硼永磁材料6，V型转子内嵌装两个长方体钕铁硼永磁材料7构成V型永磁结构。凸极转子4嵌装的圆弧形钕铁硼永磁材料6存在一定的偏移，形成一个永磁体偏移角8，凸极转子4中存在用作隔磁磁障的空气槽偏移角9。
附图2所示为Pruis 2010电机模型，包括外定子1和内转子2，外定子上放置分布式绕组3，V型转子内嵌装两个长方体钕铁硼永磁材料7构成V型永磁结构。
相比于Pruis 2010电机，本发明的新型永磁电机的优势在于：一方面，可通过改变永磁体偏移角8来调节转矩幅值，如附图3所示，在不同的永磁体偏移角下(本发明的实施例给出了-4°～4°的永磁体偏移角)，则该电机的输出转矩不断变化，可知改变永磁体偏移角8可改变永磁转矩与磁阻转矩的相对位置，从而有效地调节输出转矩幅值；另一方面，改变空气槽偏移角9可有效地调节转矩随定子电流角度变化，如附图4所示，可知在同一定子电流角下，不同的空气槽偏移角9(本发明的实施例给出了0～90°的空气槽偏移角)，则该新型永磁电机转矩幅值不同(本发明的实施例给出了0～225Nm的电机转矩幅值)，并且随着空气槽偏移角9变化，转矩波形左右移动，选择合适的空气槽偏移角9，可拓宽该电机的恒功率运行区间。
由上得知，本发明凸极转子4嵌装的永磁材料存在一定的偏移，形成一个永磁体偏移角8，通过调节永磁体偏移角8可以有效地调节电机转矩幅值；凸极转子4中存在一个用作隔磁磁障的空气槽偏移角9，通过调节空气槽偏移角度9，可有效地调节电机输出转矩幅值及输出转矩波形变化。
为了充分体现该新型永磁电机的优势，本发明给出了其性能和Pruis 2010电机的比较。附图5给出了在相同的运行条件及电机模型尺寸情况下两种模型的转矩对比，可以看出该电机转矩平均值比Pruis 2010提高了3.3％，更主要的是Pruis 2010转矩脉动为16.4％，而该电机转矩脉动仅为13％，因此该电机相比于Pruis 2010具有更好的性能，是其一种很好的替代。
本发明提出了一种矩角逼近型永磁电机，V型内嵌式永磁结构具有磁极凸起性，能产生磁阻转矩。理论上，永磁转矩和磁阻转矩在不同的电流角度达到各自的最大值，这两者有一定的角度差，因此，电机合成转矩是永磁转矩和磁阻转矩的矢量和，而不是代数和，只有一部分的永磁转矩和磁阻转矩得到了有效的利用。该新型永磁电机凸极嵌装的钕铁硼永磁材料6存在一定的偏移，形成一个永磁体偏移角8，可调节输出转矩幅值，并且凸极转子中存在空气槽偏移角9，实现增大输出转矩幅值。
应理解上述施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种矩角逼近型永磁电机，其特征在于，包括外定子(1)和内转子(2)；
所述外定子(1)上放置分布式绕组(3)；
所述内转子(2)由多个凸极转子(4)及多个V型转子(5)交替排列组成的，所述凸极转子(4)嵌装永磁材料(6)，所述V型转子(5)内嵌装两个长方体钕铁硼永磁材料(7)构成V型永磁结构，所述凸极转子(4)嵌装的永磁材料(6)存在一定的偏移，形成一个永磁体偏移角(8)，所述凸极转子(4)中存在用作隔磁磁障的空气槽偏移角(9)；改变永磁体偏移角(8)可改变永磁转矩与磁阻转矩的相对位置，从而调节输出转矩幅值；改变空气槽偏移角(9)可调节转矩随定子电流角度变化，拓宽该电机的恒功率运行区间。
2.根据权利要求1所述的一种矩角逼近型永磁电机，其特征在于，所述凸极转子(4)和所述V型转子(5)均为四个，且每一个所述凸极转子(4)和V型转子(5)所占机械角度均为45°。
3.根据权利要求1所述的一种矩角逼近型永磁电机，其特征在于，所述凸极转子(4)嵌装的永磁材料(6)为圆弧形。
4.根据权利要求1或3所述的一种矩角逼近型永磁电机，其特征在于，所述永磁材料(6)为钕铁硼材料。
5.根据权利要求1所述的一种矩角逼近型永磁电机，其特征在于，所述外定子(1)和内转子(2)均为铁芯，采用国内常用的M19_29G材料冲片叠压而成。
CN201510090614.8A 2015-03-01 2015-03-01 一种矩角逼近型永磁电机 Active CN104767338B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510090614.8A CN104767338B (zh) 2015-03-01 2015-03-01 一种矩角逼近型永磁电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510090614.8A CN104767338B (zh) 2015-03-01 2015-03-01 一种矩角逼近型永磁电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104767338A CN104767338A (zh) 2015-07-08
CN104767338B true CN104767338B (zh) 2017-06-27

Family

ID=53649018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510090614.8A Active CN104767338B (zh) 2015-03-01 2015-03-01 一种矩角逼近型永磁电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104767338B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11780061B2 (en) 2019-02-18 2023-10-10 Milwaukee Electric Tool Corporation Impact tool

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106100183A (zh) * 2016-08-13 2016-11-09 中车永济电机有限公司 一种高温、高转速永磁电机转子结构
US10720806B2 (en) 2017-06-16 2020-07-21 Ford Global Technologies, Llc Rotor structure for electric machine assembly
TWM576750U (zh) 2017-07-25 2019-04-11 美商米沃奇電子工具公司 電氣組合物、電動化裝置系統、電池組、電馬達、馬達總成及電馬達總成
US10432047B2 (en) 2017-07-31 2019-10-01 Ford Global Technologies, Llc Asymmetrical surface groove patterns for permanent magnet machine rotors
CN107565782B (zh) * 2017-08-31 2019-08-27 江苏大学 一种混合转子永磁同步电机的等效磁网络分析方法
CN108808997B (zh) * 2018-05-23 2020-08-28 江苏大学 一种调节永磁同步电机中永磁转矩和磁阻转矩电流角的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1213208A (zh) * 1997-09-26 1999-04-07 富士通将军股份有限公司 永磁铁电动机
CN1689211A (zh) * 2002-08-28 2005-10-26 美国艾默生电气公司 永磁体电机
CN101272066A (zh) * 2007-03-20 2008-09-24 株式会社安川电机 永磁型同步旋转电机用转子和旋转电机
CN102130523A (zh) * 2010-01-14 2011-07-20 株式会社安川电机 用于ipm旋转电机的转子以及具有该转子的ipm旋转电机
CN102484402A (zh) * 2009-08-31 2012-05-30 株式会社安川电机 转子、永磁式同步旋转电机、车辆、升降机、流体设备以及加工机
GB2508971A (en) * 2008-11-11 2014-06-18 Ford Global Tech Llc Permanent magnet machine with offset pole spacing
CN104038006A (zh) * 2013-03-08 2014-09-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有混合稀土磁体和铁氧体磁体的转子的内置式永磁体电机

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2865078B1 (en) * 2012-06-26 2020-06-10 Nissan Motor Company, Limited Variable magnetomotive force rotary electric machine and control device for variable magnetomotive force rotary electric machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1213208A (zh) * 1997-09-26 1999-04-07 富士通将军股份有限公司 永磁铁电动机
CN1689211A (zh) * 2002-08-28 2005-10-26 美国艾默生电气公司 永磁体电机
CN101272066A (zh) * 2007-03-20 2008-09-24 株式会社安川电机 永磁型同步旋转电机用转子和旋转电机
GB2508971A (en) * 2008-11-11 2014-06-18 Ford Global Tech Llc Permanent magnet machine with offset pole spacing
CN102484402A (zh) * 2009-08-31 2012-05-30 株式会社安川电机 转子、永磁式同步旋转电机、车辆、升降机、流体设备以及加工机
CN102130523A (zh) * 2010-01-14 2011-07-20 株式会社安川电机 用于ipm旋转电机的转子以及具有该转子的ipm旋转电机
CN104038006A (zh) * 2013-03-08 2014-09-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有混合稀土磁体和铁氧体磁体的转子的内置式永磁体电机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11780061B2 (en) 2019-02-18 2023-10-10 Milwaukee Electric Tool Corporation Impact tool

Also Published As

Publication number Publication date
CN104767338A (zh) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104767338B (zh) 一种矩角逼近型永磁电机
CN106374718B (zh) 聚磁型交替极游标永磁电机及其应用
CN101552497B (zh) 混合励磁双凸极电机
CN211151791U (zh) 定子永磁型环形绕组两自由度电机
CN107196434B (zh) 转子组件和永磁电机
CN104811011A (zh) 圆筒型横向磁场开关磁链永磁直线电机
CN104617726B (zh) 一种永磁交错式轴向磁场磁通切换型记忆电机
CN108777518A (zh) 一种不对称混合少稀土永磁电机的转子结构
CN104836398B (zh) 转子聚磁式双定子横向磁场永磁同步电机
CN101662198A (zh) 定子表面贴装式双凸极永磁电机
CN102223035B (zh) 低转矩脉动轴向磁场定子永磁电机
CN202085046U (zh) 平滑转矩输出的轴向磁场永磁无刷电机
CN107124053B (zh) 一种采用混合永磁体的交替极永磁电机转子
JP2018137853A (ja) 埋込磁石同期モータ
CN107733112A (zh) 一种超高速永磁同步电机转子结构
CN106981937B (zh) 一种转子错位结构电机
CN103825380B (zh) 一种低齿槽转矩磁通切换永磁电机
CN106787281A (zh) 一种不改变绕组排布的分数槽集中绕组变极记忆电机
CN110838779B (zh) 一种混合励磁绕线转子及混合励磁绕线式同步电机
Shen et al. Evaluation of low-cost high-performance synchronous motors for ventilation application
CN202395636U (zh) 低速高推力密度直线电机
Wu et al. Design and analysis of new modular stator hybrid excitation synchronous motor
CN201409069Y (zh) 一种混合励磁双凸极电机
CN103915921A (zh) 永磁电机
CN107834732A (zh) 一种新型高效永磁电机转子铁芯

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant