CN106655560A - 一种定子永磁式电机 - Google Patents

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Abstract

一种定子永磁式电机，包括带有齿的定子铁心和转子铁心，定子铁心齿与气隙相邻处设有槽，槽内设置永磁体，沿圆周方向依次设置；定子铁心的齿槽上绕着电枢绕组；转子铁心的齿槽上设置两套绕组，分别为感应绕组和励磁绕组。本发明采用永磁式定子和双绕组结构，具有良好谐波控制能力，可以大幅减小电磁力尖峰值，有助于减少电机振动噪声。

Description

一种定子永磁式电机
技术领域
本发明涉及永磁电机领域，具体涉及一种定子永磁式电机。
技术背景
得益于永磁体在定子上，定子永磁式电机不存在磁钢防护装置，具有转子结构鲁棒性高等优势，今年来引起越来越多的关注。但是当前的定子永磁式电机转子采用磁阻转子，具有较多的谐波且很难通过磁阻转子设计降低谐波，造成振动噪声问题较为严重，已经成为定子永磁式电机推广应用需要克服的主要问题。
发明内容.
针对现有技术的不足，本发明提出了一种定子永磁式电机，在保证具有永磁在定子上这一结构优势的情况下，通过双绕组结构替代现有定子永磁式电机磁阻转子谐波含量大且不易调节的问题。
根据本发明的一方面，提供一种定子永磁式电机，包括带有齿的定子铁心和转子铁心，定子铁心齿与气隙相邻处设有槽，槽内设置永磁体，沿圆周方向依次设置；定子铁心的齿槽上绕着电枢绕组；转子铁心的齿槽上设置两套绕组，分别为感应绕组和励磁绕组。
优选的，定子铁心的电枢绕组与转子铁心的励磁绕组极数相同，同时转子感应绕组的极数与永磁体的极数相同。转子的励磁绕组和感应绕组极数不同，由于极数不同，因为电磁感应方面相对独立，互不影响。
优选的，所述槽设在各个定子铁心齿的外表面上。
优选的，定子铁心及转子铁心为导磁铁心。
优选的，定子铁心及转子铁心为硅钢片叠压而成。
优选的，转子上的感应绕组和励磁绕组之间进行电气连接，并与转子铁心一起旋转。
根据本发明的另一方面，提供一种定子永磁式电机的运行方法，定子铁心设有六个齿槽，转子铁心设有十二个齿槽，永磁体共六极；定子电枢绕组与转子励磁绕组的极数均为四极，转子感应绕组极数为六极；
永磁体产生一个六极的磁场，随着转子的转动，转速为n，在转子感应绕组上产生三相交流感应电势，电频率为3n/60Hz；
转子感应绕组产生的感应电势作用于励磁绕组，并相应产生交流电流，绕组随转子以转速n旋转，从而在气隙中形成相对定子转速为2n的旋转磁场；
定子电枢绕组通入的电频率为4n/60Hz的三相对称交流电流，产生转速为2n的旋转磁场，与转子励磁绕组产生的磁场相互作用，完成电机的能量转换。
本发明的有益效果是：本发明采用永磁式定子和双绕组结构，具有良好谐波控制能力，可以大幅减小电磁力尖峰值，有助于减少电机振动噪声。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是定子铁心的结构图。
图3是转子铁心的结构图。
图4是感应绕组和励磁绕组的电气连接示意图。
图5是本发明与传统定子永磁式电机气隙磁场谐波含量及电磁力对比图。
其中，1-定子，2-转子，3-永磁体，4-定子电枢绕组，5-转子感应绕组，6-转子励磁绕组。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和效果更加清晰明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅是用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。
图1-3中，一种定子永磁式电机，定子1及转子2为导磁铁心；永磁体3为表贴式嵌入定子齿外表面，沿圆周方向依次放置。定子铁心1的齿槽上绕着电枢绕组4。转子铁心2上绕着两套相互独立的绕组，分别为感应绕组5和励磁绕组6，与转子铁心一起旋转。其中感应绕组5的极数与永磁体3的极数一致，励磁绕组6的绕组极数与电枢绕组4的极数一致。
如图4，本实施例中，转子上的感应绕组5和励磁绕组6上均设有第一接线、第二接线、第三接线，感应绕组5的第一接线与励磁绕组6的第一接线连接，感应绕组5的第二接线与励磁绕组6的第三接线连接，感应绕组5的第三接线与励磁绕组6的第二接线连接。
一种定子永磁式电机的运行方法，如图1实施例所示，定子铁心设有六个齿槽，转子铁心设有十二个齿槽，永磁体共六极。定子电枢绕组与转子励磁绕组的极数均为四极，转子感应绕组极数为六极。永磁体产生一个六极的磁场，随着转子的转动，转速为n，在转子感应绕组上产生三相交流感应电势，电频率为3n/60Hz。转子感应绕组产生的感应电势作用于励磁绕组，并相应产生交流电流，考虑到绕组随转子以转速n旋转，从而在气隙中形成相对定子转速为2n的旋转磁场。定子电枢绕组通入的电频率为4n/60Hz的三相对称交流电流，也产生转速为2n的旋转磁场，与转子励磁绕组产生的磁场相互作用，完成电机的能量转换。
在该电机中，由于电枢绕组的极数为四，转子感应绕组的极数为六，故电枢绕组产生的磁场并不会在转子感应绕组中产生感应电势。
本发明通过将永磁体移到定子内表面，并在转子设置感应绕组和励磁绕组，感应绕组与永磁体相互作用产生感应电压给转子励磁绕组供电产生励磁，然后与定子电枢绕组作用产生转矩，因采用绕组形式实现励磁能力由定子得到，因此，该电机不需要从电枢获取励磁电流量，此外，因采用双绕组结构，可以采用短距、分布及绕组槽数设计有效控制磁场谐波，因此具有良好谐波控制能力。本发明提出结构与传统定子永磁式电机气隙磁场谐波含量及电磁力对比如图5所示。可见，采用本发明结构，可以大幅减小电磁力尖峰值，有助于减少电机振动噪声。
以上所述只是本发明的较佳实施例，是为了让本领域的技术人员更容易理解本专利，并不用以限制本专利，凡在本专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定子永磁式电机，其特征在于：包括带有齿的定子铁心和转子铁心，定子铁心齿与气隙相邻处设有槽，槽内设置永磁体，沿圆周方向依次设置；定子铁心的齿槽上绕着电枢绕组；转子铁心的齿槽上设置两套绕组，分别为感应绕组和励磁绕组。
2.根据权利要求1所述的一种定子永磁式电机，其特征在于：定子铁心的电枢绕组与转子铁心的励磁绕组极数相同，同时转子感应绕组的极数与永磁体的极数相同；转子的励磁绕组和感应绕组极数不同，电磁感应方面相对独立，互不影响。
3.根据权利要求1所述的一种定子永磁式电机，其特征在于：所述槽设在各个定子铁心齿的外表面上。
4.根据权利要求1所述的一种定子永磁式电机，其特征在于：定子铁心及转子铁心为导磁铁心。
5.根据权利要求1所述的一种定子永磁式电机，其特征在于：定子铁心及转子铁心为硅钢片叠压而成。
6.根据权利要求1所述的一种定子永磁式电机，其特征在于：转子上的感应绕组和励磁绕组之间进行电气连接，并与转子铁心一起旋转。
7.根据权利要求6所述的一种定子永磁式电机，其特征在于：转子上的感应绕组和励磁绕组上均设有第一接线、第二接线、第三接线，感应绕组的第一接线与励磁绕组的第一接线连接，感应绕组的第二接线与励磁绕组的第三接线连接，感应绕组的第三接线与励磁绕组的第二接线连接。
8.根据权利要求2所述的一种定子永磁式电机，其特征在于：定子铁心设有六个齿槽，转子铁心设有十二个齿槽，永磁体共六极；定子铁心的电枢绕组与转子铁心的励磁绕组的极数均为四极，转子铁心的感应绕组极数为六极。
9.一种如权利要求1所述的一种定子永磁式电机的运行方法，其特征在于：定子铁心设有六个齿槽，转子铁心设有十二个齿槽，永磁体共六极；定子电枢绕组与转子励磁绕组的极数均为四极，转子感应绕组极数为六极；
永磁体产生一个六极的磁场，随着转子的转动，转速为n，在转子感应绕组上产生三相交流感应电势，电频率为3n/60Hz；
转子感应绕组产生的感应电势作用于励磁绕组，并相应产生交流电流，绕组随转子以转速n旋转，从而在气隙中形成相对定子转速为2n的旋转磁场；
定子电枢绕组通入的电频率为4n/60Hz的三相对称交流电流，产生转速为2n的旋转磁场，与转子励磁绕组产生的磁场相互作用，完成电机的能量转换。
10.根据权利要求9所述的一种定子永磁式电机的运行方法，其特征在于：电枢绕组的极数为四，转子感应绕组的极数为六，电枢绕组产生的磁场不会在转子感应绕组中产生感应电势。
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