CN109672286B - 一种不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构，包括中心转轴，中心转轴外套设有转子铁芯，转子铁芯与中心转轴同中心轴线设置；围绕中心轴线，在转子铁芯上均匀设有P组形状、大小相同的通槽组合，每组通槽组合包括距离中心轴线由远及近依次设置的外层通槽、中间层通槽和内层通槽，外层通槽、中间层通槽和内层通槽中均设有永磁体。本发明通过设置不对称分布的磁障结构，转子磁场分布均衡，充分利用了转子铁芯，避免了浪费，使得电机输出转矩得到提高，功率密度得到提升。本发明中，均衡的磁场分布避免了转子铁芯局部饱和情况的出现，增加了电机的运行稳定性。

Description

一种不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构
技术领域
本发明涉及永磁电机领域，特别是涉及一种不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构。
背景技术
电机产生电磁转矩的条件是定转子磁场相互垂直，而此时产生的电枢反应称之为交轴电枢反应，交轴电枢反应使得磁场分布发生畸变，导致转子铁芯局部饱和的情况，限制了铁芯材料和永磁材料的利用率，也限制了电机的输出转矩能力。局部饱和的现象还是导致转子铁芯局部过热，永磁体局部退磁，降低了电机的稳定性和可靠性。
为了避免电机的局部饱和情况，通常在电机设计过程中留有裕量，电机铁芯在满足不发生局部饱和情况下存在浪费，电机体积增大，功率密度下降，不符合现代工业应用中要求的高转矩和高功率密度的要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构，能够充分利用转子铁芯，减少浪费，体积小，转矩和功率密度高。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构，包括中心转轴，中心转轴外套设有转子铁芯，转子铁芯与中心转轴同中心轴线设置；围绕中心轴线，在转子铁芯上均匀设有P组形状、大小相同的通槽组合，每组通槽组合包括距离中心轴线由远及近依次设置的外层通槽、中间层通槽和内层通槽，外层通槽、中间层通槽和内层通槽中均设有永磁体。
进一步，所述转子铁芯由硅钢片制作的转子冲片叠压而成，所述外层通槽、中间层通槽和内层通槽的形状均为U形，外层通槽、中间层通槽和内层通槽的底部和两侧翼上均设有永磁体。
进一步，所述外层通槽、中间层通槽和内层通槽的底部和两侧翼上均设有台阶槽，永磁体嵌在台阶槽内。
进一步，所述外层通槽、中间层通槽和内层通槽的两侧翼均包括左侧翼和右侧翼，外层通槽、中间层通槽和内层通槽的左侧翼之间相互平行，外层通槽、中间层通槽和内层通槽的右侧翼之间也相互平行。
进一步，所述内层通槽的右侧翼与中间层通槽的右侧翼之间的距离为h11，内层通槽的右侧翼内嵌入的永磁体长度为l1，内层通槽的左侧翼与中间层通槽的左侧翼之间的距离为h12＝kl1Brh11/Bs，其中k为经验系数，k≤0.5，Br为永磁体剩磁，Bs为硅钢片饱和磁密。
进一步，所述中间层通槽的右侧翼与外层通槽的右侧翼之间的距离为h21，中间层通槽的右侧翼内嵌入的永磁体长度为l2，中间层通槽的左侧翼与外层通槽的左侧翼之间的距离为h22＝kl2Brh21/Bs，其中k为经验系数，k≤0.5，Br为永磁体剩磁，Bs为硅钢片饱和磁密。
进一步，所述通槽组合的端部与转子铁芯的边缘之间设有磁桥，且通槽组合的端部与转子铁芯的边缘之间的距离lrib满足0.5mm≤lrib。
有益效果：本发明公开了一种不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
1)本发明通过设置不对称分布的磁障结构，转子磁场分布均衡，充分利用了转子铁芯，避免了浪费，使得电机输出转矩得到提高，功率密度得到提升；
2)本发明中，均衡的磁场分布避免了转子铁芯局部饱和情况的出现，增加了电机的运行稳定性。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中转子结构的示意图；
图2为本发明具体实施方式中转子结构的局部尺寸标注图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构，如图1所示，包括中心转轴1，中心转轴1外套设有转子铁芯2，转子铁芯2与中心转轴1同中心轴线设置，转子铁芯2由硅钢片制作的转子冲片叠压而成。围绕中心轴线，在转子铁芯2上均匀设有P组形状、大小相同的通槽组合3，每组通槽组合3包括距离中心轴线由远及近依次设置的外层通槽4、中间层通槽5和内层通槽6，外层通槽4、中间层通槽5和内层通槽6中均设有永磁体9。通槽组合3的端部与转子铁芯2的边缘之间设有磁桥8，且通槽组合3的端部与转子铁芯2的边缘之间的距离lrib满足0.5mm≤lrib。
外层通槽4、中间层通槽5和内层通槽6的形状均为U形，如图1所示，外层通槽4、中间层通槽5和内层通槽6的底部和两侧翼上均设有永磁体9。外层通槽4、中间层通槽5和内层通槽6的底部和两侧翼上均设有台阶槽7，永磁体9嵌在台阶槽7内。
外层通槽4、中间层通槽5和内层通槽6的两侧翼均包括左侧翼和右侧翼，外层通槽4、中间层通槽5和内层通槽6的左侧翼之间相互平行，外层通槽4、中间层通槽5和内层通槽6的右侧翼之间也相互平行。
内层通槽6的右侧翼与中间层通槽5的右侧翼之间的距离为h11，如图2所示，内层通槽6的右侧翼内嵌入的永磁体长度为l1，内层通槽6的左侧翼与中间层通槽5的左侧翼之间的距离为h12＝kl1Brh11/Bs，其中k为经验系数，k≤0.5，Br为永磁体剩磁，Bs为硅钢片饱和磁密。
中间层通槽5的右侧翼与外层通槽4的右侧翼之间的距离为h21，如图2所示，中间层通槽5的右侧翼内嵌入的永磁体长度为l2，中间层通槽5的左侧翼与外层通槽4的左侧翼之间的距离为h22＝kl2Brh21/Bs，其中k为经验系数，k≤0.5，Br为永磁体剩磁，Bs为硅钢片饱和磁密。
实施例1：
本实施例为一个4极的永磁磁阻同步电机转子，P＝4。h11＝5.5mm，l1＝21.0mm，h12＝kl1Brh11/Bs＝0.3×21×0.41×5.5÷2.2＝6.5mm，其中k为经验系数取0.3，满足k≤0.5，Br＝0.41T为永磁体剩磁，Bs＝2.2T为硅钢片饱和磁密。h21＝4.0mm，l2＝17.0mm，h22＝kl2Brh21/Bs＝0.35×18×0.41×4.0÷2.2＝4.7mm。lrib＝0.7mm满足0.5mm≤lrib。

Claims (2)

1.一种不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构，其特征在于：包括中心转轴(1)，中心转轴(1)外套设有转子铁芯(2)，转子铁芯(2)与中心转轴(1)同中心轴线设置；围绕中心轴线，在转子铁芯(2)上均匀设有P组形状、大小相同的通槽组合(3)，每组通槽组合(3)包括距离中心轴线由远及近依次设置的外层通槽(4)、中间层通槽(5)和内层通槽(6)，外层通槽(4)、中间层通槽(5)和内层通槽(6)中均设有永磁体(9)；
所述转子铁芯(2)由硅钢片制作的转子冲片叠压而成，所述外层通槽(4)、中间层通槽(5)和内层通槽(6)的形状均为U形，外层通槽(4)、中间层通槽(5)和内层通槽(6)的底部和两侧翼上均设有永磁体(9)；
所述外层通槽(4)、中间层通槽(5)和内层通槽(6)的两侧翼均包括左侧翼和右侧翼，外层通槽(4)、中间层通槽(5)和内层通槽(6)的左侧翼之间相互平行，外层通槽(4)、中间层通槽(5)和内层通槽(6)的右侧翼之间也相互平行；
所述内层通槽(6)的右侧翼与中间层通槽(5)的右侧翼之间的距离为h11，内层通槽(6)的右侧翼内嵌入的永磁体长度为l1，内层通槽(6)的左侧翼与中间层通槽(5)的左侧翼之间的距离为h12＝kl1Brh11/Bs，其中k为经验系数，k≤0.5，Br为永磁体剩磁，Bs为硅钢片饱和磁密；
所述中间层通槽(5)的右侧翼与外层通槽(4)的右侧翼之间的距离为h21，中间层通槽(5)的右侧翼内嵌入的永磁体长度为l2，中间层通槽(5)的左侧翼与外层通槽(4)的左侧翼之间的距离为h22＝kl2Brh21/Bs，其中k为经验系数，k≤0.5，Br为永磁体剩磁，Bs为硅钢片饱和磁密。
2.根据权利要求1所述的不对称磁障式永磁磁阻同步电机转子结构，其特征在于：所述外层通槽(4)、中间层通槽(5)和内层通槽(6)的底部和两侧翼上均设有台阶槽(7)，永磁体(9)嵌在台阶槽(7)内。
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