CN106451859A - 一种永磁同步电机的混合磁路转子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种永磁同步电机的混合磁路转子，所述混合磁路转子包括转子结构本体、内置式永磁体和表贴式永磁体，在转子结构本体上开设有多个永磁体槽，内置式永磁体嵌入所述永磁体槽中，每个表贴式永磁体均具有一个正对表贴式永磁体的永磁体槽，表贴式永磁体固定在转子结构本体的外圆周面上，一个表贴式永磁体与正对所述一个所述表贴式永磁体的永磁体槽中的所述内置式永磁体组成一个磁极，相邻的磁极的极性相反。本发明直交轴电感之差产生磁阻转矩，扩宽了电机的恒功率运行范围；表贴式永磁体为原来的漏磁通提供了能够铰链定子绕组的磁路，漏磁系数降低，功率因数和功率密度升高，可以增加隔磁桥宽度和厚度提高电机高速运行时的机械强度。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机混合磁路转子结构。
背景技术
传统表贴式永磁同步电机由于直、交轴电感相同，不存在磁阻转矩，因此恒功率运行范围很小。传统V型内置式永磁同步电机虽然恒功率运行范围宽，但是电机漏磁严重，而且由于隔磁桥很薄，降低了电机高速运行时的机械可靠性。因此，如何提供一种功率密度高、恒功率运行范围宽且机械强度高的永磁同步电机的转子结构，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种永磁同步电机的混合磁路转子，具有该混合磁路转子的永磁同步电机，功率密度高，恒功率运行范围宽，漏磁系数小，且电机高速运行区域的机械强度较高。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种永磁同步电机的混合磁路转子，所述混合磁路转子包括：转子结构本体、内置式永磁体和表贴式永磁体，在所述转子结构本体上开设有多个永磁体槽，所述内置式永磁体嵌入所述永磁体槽中，每个所述表贴式永磁体均具有一个正对所述表贴式永磁体的所述永磁体槽，所述表贴式永磁体固定在所述转子结构本体的外圆周面上，一个所述表贴式永磁体与正对所述一个所述表贴式永磁体的所述永磁体槽中的所述内置式永磁体组成一个磁极，相邻的所述磁极的极性相反。
可选的，所述表贴式永磁体沿所述转子结构本体的外圆周面等间距分布。
可选的，所述永磁体槽包括至少一个一字型嵌入部，全部的所述一字型嵌入部共同构成的所述永磁体槽的形状为一字型、辐条型、V型、U型、W型和型的任意一种结构。
可选的，每个所述一字型嵌入部内置有一个所述内置式永磁体，所述内置式永磁体为矩形永磁体。
可选的，每个所述内置式永磁体包括至少一段矩形永磁体。
可选的，所述混合磁路转子还包括隔磁桥，所述隔磁桥设置在所述永磁体槽延伸部与所述转子结构本体外边缘之间。
可选的，所述隔磁桥的宽度范围是1-5mm，所述隔磁桥的厚度范围是0.5-3mm。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
与传统表贴式永磁同步电机相比，本发明在转子结构本体上开设有多个永磁体槽，永磁体槽中内嵌有内置式永磁体，由于直交轴磁路不对称，使得直交轴电感不再相等，直交轴电感之差产生磁阻转矩。进行弱磁控制时,虽然永磁转矩部分下降，但因为有磁阻转矩部分的存在，整体转矩下降不会很严重，因此，电机的恒功率运行范围宽。
与传统内置式永磁同步电机相比，本发明由于表贴式永磁体为原来的漏磁通提供了能够铰链定子绕组的磁路，使得漏磁系数降低，功率因数升高，功率密度升高。由于隔磁桥处漏磁系数小，可以增加隔磁桥宽度和厚度，提高电机高速运行时的机械强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明V字型永磁体槽的混合磁路转子结构示意图；
图2为本发明一字型永磁体槽的混合磁路转子的结构示意图；
图3为本发明辐条型永磁体槽的混合磁路转子的结构示意图；
图4为本发明W型永磁体槽的混合磁路转子的结构示意图；
图5为本发明U字型永磁体槽的混合磁路转子的结构示意图；
图6为本发明型永磁体槽的混合磁路转子的结构示意图。
符号说明：
转子结构本体 1 内置式永磁体 2 表贴式永磁体 3
永磁体槽 4 隔磁桥 5 第一内置式永磁体 21
第二内置式永磁体 22 第三内置式永磁体23
第四内置式永磁体 24 第一表贴式永磁体31
第二表贴式永磁体 32 第一永磁体槽 41
第二永磁体槽 42。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种永磁同步电机的混合磁路转子，具有该混合磁路转子的永磁同步电机，功率密度高、恒功率运行范围宽，可通过增加磁桥宽度来提高电机高速运行区域的机械强度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：如图1所示，本发明的混合磁路转子包括转子结构本体1、内置式永磁体2、表贴式永磁体3和隔磁桥5。在所述转子结构本体1上开设有多个永磁体槽4，隔磁桥5设置在永磁体槽4延伸部与转子结构本体1外边缘之间，隔磁桥5的宽度范围是1-5mm，厚度范围是0.5-3mm。V型结构的永磁体槽4包括2个一字型嵌入部。内置式永磁体3嵌入永磁体槽4中，每个一字型嵌入部内置有一个内置式永磁体2，所述内置式永磁体2为矩形永磁体，表贴式永磁体3正对各永磁体槽4，等间距固定在转子结构本体1的外圆周面上。各第一表贴式永磁体31分别和与其正对且嵌入在第一永磁体槽41中的第一内置式永磁体21、第二内置式永磁体22组成N极，相邻的第二表贴式永磁体32和与其正对且嵌入在第二永磁体槽42中的第三内置式永磁体23、第四内置式永磁体24组成S极。
上述实施例中，可以通过优化表贴式永磁体的极弧系数、永磁体偏心距以及V型永磁体槽的开口角度，来提高电机输出性能，如提高电机的输出转矩，降低转矩波动，提高恒功率运行范围等。
上述实施例中，由于聚磁效应，表帖式永磁体3为转子内部磁场提供了引导磁路的作用，使得原来通过隔磁桥5的一部分漏磁通通过气隙铰链定子绕组，即一部分原来对形成转矩无用的漏磁链变成有用的永磁磁链，降低了无用的漏磁磁链，增加了有用的永磁磁链。由于漏磁系数减小，平均转矩、功率因数和功率密度增加，电机在高速运行区域的弱磁性能降低。由于漏磁系数小，隔磁桥5的厚度或宽度可以适当增加，通过增加隔磁桥的厚度和宽度，来提高电机在高速运行区域的机械强度。
另外，实施例1中的永磁体槽还可以为由一个一字型嵌入部组成的一字型结构或辐条型结构，其中，永磁体槽为一字型结构的混合磁路转子结构如图2所示，永磁体槽为辐条型结构的混合磁路转子结构如图3所示。
另外，实施例1中的永磁体槽还可以包括至少2个一字型嵌入部，相邻两个一字型嵌入部的一个延伸部相连，形成V型结构，永磁体槽的结构由V型结构延伸形成，如W型，永磁体槽为W型的混合磁路转子结构如图4所示。
另外，实施例1中的永磁体槽还可以为由一字型嵌入部组成的U型结构或型结构。其中，永磁体槽为U型结构的混合磁路转子结构如图5所示，永磁体槽为型结构的混合磁路转子结构如图6所示。
本发明的转子结构，每个内置式永磁体包括至少一段矩形永磁体，该混合磁路转子结构能在有限的转子空间内安装较多的内置式永磁体，增加电机磁负荷，进一步提高电机功率密度。具有该结构的永磁同步电机兼具传统表贴式永磁同步电机功率密度高、功率因数高，以及传统内置式永磁同步电机调速范围宽的优点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种永磁同步电机的混合磁路转子，其特征在于，所述混合磁路转子包括：转子结构本体、内置式永磁体和表贴式永磁体，在所述转子结构本体上开设有多个永磁体槽，所述内置式永磁体嵌入所述永磁体槽中，每个所述表贴式永磁体均具有一个正对所述表贴式永磁体的所述永磁体槽，所述表贴式永磁体固定在所述转子结构本体的外圆周面上，一个所述表贴式永磁体与正对所述一个所述表贴式永磁体的所述永磁体槽中的所述内置式永磁体组成一个磁极，相邻的所述磁极的极性相反。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的混合磁路转子，其特征在于，所述表贴式永磁体沿所述转子结构本体的外圆周面等间距分布。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的混合磁路转子，其特征在于，所述永磁体槽包括至少一个一字型嵌入部，全部的所述一字型嵌入部共同构成的所述永磁体槽的形状为一字型、辐条型、V型、U型、W型和型的任意一种结构。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机的混合磁路转子，其特征在于，每个所述一字型嵌入部内置有一个所述内置式永磁体，所述内置式永磁体为矩形永磁体。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机的混合磁路转子，其特征在于，每个所述内置式永磁体包括至少一段矩形永磁体。
6.根据权利要求1-5任一项所述的永磁同步电机的混合磁路转子，其特征在于，所述混合磁路转子还包括隔磁桥，所述隔磁桥设置在所述永磁体槽延伸部与所述转子结构本体外边缘之间。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机的混合磁路转子，其特征在于，所述隔磁桥的宽度范围是1-5mm，所述隔磁桥的厚度范围是0.5-3mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170222 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |