CN109818474B - 一种高磁阻扭矩集中绕组无刷电机 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于公开一种高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，它包括定子和转子，定子包括定子铁芯和若干集中绕制的绕组，转子包括转子铁芯、若干第一磁钢和若干第二磁钢；定子和转子的配合每极每相槽数为1/2，所述绕组沿圆周方向布置且相同绕向；转子铁芯内设置有若干磁钢槽，磁钢槽内嵌入有第一磁钢和第二磁钢，第一磁钢的磁化方向为径向分布，第二磁钢的磁化方向为切向分布；与现有技术相比，有效地控制了磁路增去磁的途径，避免了同一磁极同时处于增磁和去磁状态，并且有效提高了电机的磁阻扭矩，达到了提高电机高效率区域的效果；相对常规集中绕组电机，磁阻扭矩可以提升15%‑30%之间，实现本发明的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种绕组无刷电机，特别涉及一种高磁阻扭矩集中绕组无刷电机。
背景技术
集中绕组无刷电机(参见图1)具有绕组端部短的天然优势，特别适用于对轴向尺寸苛刻的应用场合.
但是，由于大功率的集中绕组电机，一般都只能采用每极每槽为1/2的极槽结构，这种结构所有绕组沿圆周方向绕向相同，在电机通电工作时，总有一个转子磁极一边处于去磁状态，另一边处于增磁状态，电机的电枢反应非常剧烈，但无磁阻扭矩特性。
在现有技术中，集中绕组永磁同步电机产生相同的扭矩需要更大的工作电流或更高的电机反电势。对于较大功率的集中绕组电机（例如新能源汽车用起步发电机）在低速大扭矩或高速小功率时效率特性比相同规格的分布绕组永磁同步电机差很多。
因此，特别需要一种高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，针对现有技术的不足，有效地控制了磁路增去磁的途径，避免了同一磁极同时处于增磁和去磁状态，并且有效提高了电机的磁阻扭矩，达到了提高电机高效率区域的效果。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，其特征在于，它包括定子和转子，定子包括定子铁芯和若干集中绕制的绕组，转子包括转子铁芯、若干第一磁钢和若干第二磁钢；定子和转子的配合每极每相槽数为1/2，所述绕组沿圆周方向布置且相同绕向；转子铁芯内设置有若干磁钢槽，磁钢槽内嵌入有第一磁钢和第二磁钢，第一磁钢的磁化方向为径向分布，第二磁钢的磁化方向为切向分布。
在本发明的一个实施例中，所述转子具有若干对磁极，每对磁极下分别设置有2组切向磁化分布的第二磁钢，在两组第二磁钢中间的径向磁化方向设置有第一磁钢。
进一步，所述第二磁钢磁化极性方向互相对立。
进一步，所述第二磁钢与所述第一磁钢极性方向相顺。
进一步，所述第一磁钢在各个磁极下均匀分布且沿圆周方向N/S极交替出现。
在本发明的一个实施例中，所述第二磁钢的外侧设置有第一极内隔磁孔, 所述第一极内隔磁孔的外侧设置有极间隔磁孔。
进一步，所述极间隔磁孔具有一定的弧度，弧度大小为22-45度电角度或0.12-0.25倍单极距极弧长度，满足隔磁性能要求，达到抑制电枢反应对电枢正交磁极的去磁的效果。
在本发明的一个实施例中，所述转子上设置有极间隔磁孔，所述极间隔磁孔与所述转子铁芯外圆构成极间第一条沿切向分布的磁桥，所述极间隔磁孔与所述第一极内隔磁孔构成极间第二条沿切向分布的磁桥。
在本发明的一个实施例中，所述第二磁钢所在槽内侧设置有第二极内隔磁孔，同一组磁极下单个极内有2个第二极内隔磁孔，2个第二极内隔磁孔之间构成极内沿径向分布的磁桥。
本发明的高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，与现有技术相比，有效地控制了磁路增去磁的途径，避免了同一磁极同时处于增磁和去磁状态，并且有效提高了电机的磁阻扭矩，达到了提高电机高效率区域的效果；相对常规集中绕组电机，磁阻扭矩可以提升15%-30%之间，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为现有的集中绕组无刷电机的结构示意图；
图2为本发明的高磁阻扭矩集中绕组无刷电机的结构示意图；
图3为本发明的高磁阻扭矩集中绕组无刷电机的局部结构示意图；
图4为本发明的电机空载时的原理示意图；
图5为本发明的电机负载时的原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例
如图2至图5所示，本发明的高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，它包括定子和转子，定子包括定子铁芯1和若干集中绕制的绕组2，转子包括转子铁芯6、若干第一磁钢3和若干第二磁钢5；定子和转子的配合每极每相槽数为1/2，绕组2沿圆周方向布置且相同绕向；转子铁芯6内设置有若干磁钢槽，磁钢槽内嵌入有第一磁钢3和第二磁钢5，第一磁钢3的磁化方向为径向分布，第二磁钢5的磁化方向为切向分布。
在本实施例中，所述转子具有若干对磁极，每对磁极下分别设置有2组切向磁化分布的第二磁钢5，在两组第二磁钢5中间的径向磁化方向设置有第一磁钢3，第二磁钢5的磁化极性方向互相对立，第二磁钢5与第一磁钢3的极性方向相顺。
第一磁钢3在各个磁极下均匀分布且沿圆周方向N/S极交替出现。
在本实施例中，第二磁钢5的外侧设置有第一极内隔磁孔8,第一极内隔磁孔8的外侧设置有极间隔磁孔4，极间隔磁孔4具有一定的弧度，弧度大小为22-45度电角度或0.12-0.25倍单极距极弧长度，满足隔磁性能要求，达到抑制电枢反应对电枢正交磁极的去磁的效果。
在本实施例中，所述转子上设置有极间隔磁孔4，极间隔磁孔4与转子铁芯6外圆构成极间第一条沿切向分布的磁桥，极间隔磁孔4与第一极内隔磁孔8构成极间第二条沿切向分布的磁桥；两条磁桥尺寸满足隔磁性能要求，达到抑制电枢反应对电枢正交磁极的（第一磁钢3所在位置）去磁的效果。
在本实施例中，第二磁钢5所在槽内侧设置有第二极内隔磁孔7，同一组磁极下单个极内有2个第二极内隔磁孔7，2个第二极内隔磁孔7之间构成极内沿径向分布的磁桥，磁桥尺寸满足电机转子的机械强度下尽可能小。
电机空载时，如图4所示，依靠转子上的几个隔磁磁桥，确保了磁钢的主磁力线从第一磁钢3穿透到电机气隙，经过定子铁芯，回到电机气隙，经过相邻的第一磁钢3和第二磁钢5，最后回到第一磁钢3形成闭合回路。
电机负载时，如图5所示，定子通电后同样产生极性，由于极间隔磁孔的存在，有效控制了同极性的定子磁场直接作用在转子磁极上，即有效控制了电枢反应的去磁影响。此外定子磁场可以穿过气隙经过和两个径向磁化布置的第一磁钢3两外侧和两个极间隔磁孔两内侧的交轴磁路，形成另一条主磁通，达到有效增磁的效果，并形成磁阻扭矩。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，其特征在于，它包括定子和转子，定子包括定子铁芯和若干集中绕制的绕组，转子包括转子铁芯、若干第一磁钢和若干第二磁钢；定子和转子的配合每极每相槽数为1/2，所述绕组沿圆周方向布置且相同绕向；转子铁芯内设置有若干磁钢槽，磁钢槽内嵌入有第一磁钢和第二磁钢，第一磁钢的磁化方向为径向分布，第二磁钢的磁化方向为切向分布；所述转子具有若干对磁极，每对磁极下分别设置有2组切向磁化分布的第二磁钢，在两组第二磁钢中间的径向磁化方向设置有第一磁钢；所述第一磁钢在各个磁极下均匀分布且沿圆周方向N/S极交替出现；所述第二磁钢的外侧设置有第一极内隔磁孔, 所述第一极内隔磁孔的外侧设置有极间隔磁孔；所述转子上设置有极间隔磁孔，所述极间隔磁孔与所述转子铁芯外圆构成极间第一条沿切向分布的磁桥，所述极间隔磁孔与所述第一极内隔磁孔构成极间第二条沿切向分布的磁桥。
2.如权利要求1所述的高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，其特征在于，所述第二磁钢磁化极性方向互相对立。
3.如权利要求1所述的高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，其特征在于，所述第二磁钢与所述第一磁钢极性方向相顺。
4.如权利要求1所述的高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，其特征在于，所述极间隔磁孔具有一定的弧度，弧度大小为22-45度电角度或0.12-0.25倍单极距极弧长度。
5.如权利要求1所述的高磁阻扭矩集中绕组无刷电机，其特征在于，所述第二磁钢所在槽内侧设置有第二极内隔磁孔，同一组磁极下单个极内有2个第二极内隔磁孔，2个第二极内隔磁孔之间构成极内沿径向分布的磁桥。
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