CN111130241A - 一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于永磁同步电机技术领域，提供一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，定子铁芯(10)与三相绕组(20)组成定子，定子铁芯(10)槽为梨形槽结构，三相绕组(20)为分布式绕组，绕制于定子铁芯(10)槽中；转子铁芯(30)位于定子铁芯(10)内部；永磁体(40)内置于转子铁芯(30)中呈V型布置，第一隔磁磁障(51)和第二隔磁磁障(52)分别布置在永磁体(40)两端，第一隔磁磁桥(61)位于第一隔磁磁障(51)的外侧，第二隔磁磁桥(62)位于第二隔磁磁障(52)的内侧。本发明可以实现漏磁通可调节的功能，从而提高驱动用内置式高速永磁同步电机的转矩密度和运行效率。

Description

一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机
技术领域
本发明属于永磁同步电机技术领域，具体涉及一种应用于牵引系统用漏磁通可变型内置式永磁同步电机。
背景技术
内置式高速永磁同步电机由于具有低速过载能力强，高速恒功率运行范围宽等优点在驱动领域应用越来越广泛。
但是由于永磁体磁通不可调节，内置式永磁同步电机在高速运行时，为了降低永磁体磁通，在控制上采用弱磁控制，即在永磁体充磁方向上，施加一个反向的电流，随着转速的增加，该电流会很大，很大的弱磁电流会使得铜损增加，内置式永磁电机效率下降。为了降低永磁体磁通，在结构上会加宽隔磁磁桥，宽隔磁磁桥会使得漏磁系数较大，较大的漏磁系数会使得内置式永磁同步电机低速的转矩密度和功率密度下降。因此需要提出一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机结构。这种结构在低速恒转矩运行时，漏磁系数很小，使得永磁体磁通较大，输出转矩较大；在高速弱磁运行时，漏磁系数增加，使得永磁体磁通减小，反电势降低，拓宽弱磁运行区间，提高电机高速运行效率。
发明内容
本发明提出的是一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，旨在自动调节永磁体漏磁系数，从而提高内置式永磁同步电机低速时的转矩密度和高速运行时的效率。
本发明的技术解决方案，
一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，包括定子铁芯10、三相绕组20，转子铁芯30，永磁体40，第一隔磁磁障51，第二隔磁磁障52，第一隔磁磁桥61和第二隔磁磁桥62；
定子铁芯10与三相绕组20组成定子，定子铁芯10槽为梨形槽结构，三相绕组20为分布式绕组，绕制于定子铁芯10槽中；转子铁芯30位于定子铁芯10内部；
永磁体40内置于转子铁芯30中呈V型布置，第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52分别布置在永磁体40两端，第一隔磁磁桥61位于第一隔磁磁障51的外侧，第二隔磁磁桥62位于第二隔磁磁障52的内侧。
转子铁芯30，永磁体40，第一隔磁磁障51，第二隔磁磁障52，第一隔磁磁桥61和第二隔磁磁桥62组成转子。
永磁体40为矩形永磁体。
第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52材料为坡莫合金。
定子铁芯10和转子铁芯30采用普通的硅钢片材料。
当电机运行在低速恒转矩区时，第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52进入深度饱和状态，阻碍磁通短路，让绝大部分磁通穿过气隙进入定子。
当电机运行在高速恒功率区时，去磁电流使得第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52退出饱和状态，隔磁作用减弱，漏磁通增加，磁通短路增强，只让一部分磁通穿过气隙进入定子。
第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52为非规则形状，将坡莫合金填充进磁障后再进行充磁。
本发明的优点：
1)通过将隔磁磁障由原来的空气替换成坡莫合金材料，当电机运行在低速恒转矩区时，由于坡莫合金材料的特性，隔磁磁障主要起隔磁作用，阻碍磁通短路，让绝大部分磁通穿过气隙进入定子，提高转矩密度；
2)当电机运行在高速恒功率区时，由于坡莫合金材料的特性，所加入的去磁电流使得隔磁作用减弱，漏磁通增加，磁通短路增强，只让一部分磁通穿过气隙进入定子，实现漏磁通可调节的功能。
附图说明
图1是本发明一极下的结构示意图；
图2是低速恒转矩运行时的磁通示意图；
图3是高速弱磁运行时的磁通示意图；
图中，该电机转子具有对称结构，10为定子铁芯、20为三相绕组，30为转子铁芯，40为永磁体，51为第一隔磁磁障，52为第二隔磁磁障，61为第一隔磁磁桥，62为第二隔磁磁桥；Φ1为永磁体总磁通，Φ2为经过气隙匝链定子的磁通，Φ3为漏磁通1，Φ4为漏磁通2，Φ1＝Φ2+Φ3+Φ4。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明。
一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，包括定子铁芯10、三相绕组20，转子铁芯30，永磁体40，第一隔磁磁障51，第二隔磁磁障52，第一隔磁磁桥61和第二隔磁磁桥62；
定子铁芯10与三相绕组20组成定子，定子铁芯10槽为梨形槽结构，三相绕组20为分布式绕组，绕制于定子铁芯10槽中；转子铁芯30位于定子铁芯10内部；
永磁体40内置于转子铁芯30中呈V型布置，第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52分别布置在永磁体40两端，第一隔磁磁桥61位于第一隔磁磁障51的外侧，第二隔磁磁桥62位于第二隔磁磁障52的内侧。
转子铁芯30，永磁体40，第一隔磁磁障51，第二隔磁磁障52，第一隔磁磁桥61和第二隔磁磁桥62组成转子；
永磁体40为矩形永磁体。
第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52材料为坡莫合金高导磁镍铁合金，该合金具有很高的剩磁和很低的矫顽力，而且饱和磁密比普通硅钢片低。
定子铁芯10和转子铁芯30采用普通的硅钢片材料，当电机运行在低速恒转矩区时，由于坡莫合金材料的特性，第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52进入深度饱和状态，主要起隔磁作用，阻碍磁通短路，让绝大部分磁通穿过气隙进入定子，当电机运行在高速恒功率区时，由于坡莫合金材料的特性，所加入的去磁电流使得第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52退出饱和状态，隔磁作用减弱，漏磁通增加，磁通短路增强，只让一部分磁通穿过气隙进入定子，实现漏磁通可调节的功能。
第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52为非规则形状，可将坡莫合金填充进磁障后再进行充磁。
实施例
如图1所示，一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，包括定子铁芯10、三相绕组20，转子铁芯30，永磁体40，第一隔磁磁障51，第二隔磁磁障52，第一隔磁磁桥61和第二隔磁磁桥62。永磁体40为矩形永磁体，呈V型布置，永磁体的深度和永磁体的角度通过有限元仿真来确定。第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52分别布置在永磁体两端，其特征在于：第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52材料为坡莫合金(高导磁镍铁合金)，该合金具有很高的剩磁和很低的矫顽力，而且饱和磁密比普通硅钢片低。定子铁芯10和转子铁芯30采用普通的硅钢片材料。
如图2所示，当电机运行在低速恒转矩区时，由于坡莫合金材料的特性，第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52进入深度饱和状态。经过第一隔磁磁桥61的漏磁通为Φ3，经过第二隔磁磁桥62的漏磁通为Φ4，Φ3和Φ4都很小，经过气隙匝链定子的磁通Φ2较大。因此让绝大部分磁通穿过气隙进入定子，提高转矩密度。
如图3所示，当电机运行在高速恒功率区时，施加在永磁体上的电流使得第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52退出饱和状态。经过第一隔磁磁障51的漏磁通为Φ3和经过第二隔磁磁障52的漏磁通为Φ4都较大，而经过气隙匝链定子的磁通Φ2降低。因此，漏磁通增加，磁通短路增强，只让一部分磁通穿过气隙进入定子，实现漏磁通可调节的功能。
第一隔磁磁障51和第二隔磁磁障52为非规则形状，可直接在硅钢片上冲压而成，然后再将坡莫合金填充进磁障后进行充磁。同一极下永磁体采用长方形结构，且尺寸大小相同。具有加工简单，制成方便地特点。

Claims (8)

1.一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，其特征在于：包括定子铁芯(10)、三相绕组(20)，转子铁芯(30)，永磁体(40)，第一隔磁磁障(51)，第二隔磁磁障(52)，第一隔磁磁桥(61)和第二隔磁磁桥(62)；
定子铁芯(10)与三相绕组(20)组成定子，定子铁芯(10)槽为梨形槽结构，三相绕组(20)为分布式绕组，绕制于定子铁芯(10)槽中；转子铁芯(30)位于定子铁芯(10)内部；
永磁体(40)内置于转子铁芯(30)中呈V型布置，第一隔磁磁障(51)和第二隔磁磁障(52)分别布置在永磁体(40)两端，第一隔磁磁桥(61)位于第一隔磁磁障(51)的外侧，第二隔磁磁桥(62)位于第二隔磁磁障(52)的内侧。
2.根据权利要求1所述的一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，其特征在于：转子铁芯(30)，永磁体(40)，第一隔磁磁障(51)，第二隔磁磁障(52)，第一隔磁磁桥(61)和第二隔磁磁桥(62)组成转子。
3.根据权利要求1所述的一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，其特征在于：永磁体(40)为矩形永磁体。
4.根据权利要求1所述的一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，其特征在于：第一隔磁磁障(51)和第二隔磁磁障(52)材料为坡莫合金。
5.根据权利要求1所述的一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，其特征在于：定子铁芯(10)和转子铁芯(30)采用普通的硅钢片材料。
6.根据权利要求1所述的一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，其特征在于：
当电机运行在低速恒转矩区时，第一隔磁磁障(51)和第二隔磁磁障(52)进入深度饱和状态，阻碍磁通短路，让绝大部分磁通穿过气隙进入定子。
7.根据权利要求1所述的一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，其特征在于：
当电机运行在高速恒功率区时，去磁电流使得第一隔磁磁障(51)和第二隔磁磁障(52)退出饱和状态，隔磁作用减弱，漏磁通增加，磁通短路增强，只让一部分磁通穿过气隙进入定子。
8.根据权利要求1所述的一种漏磁通可变型内置式永磁同步电机，其特征在于：第一隔磁磁障(51)和第二隔磁磁障(52)为非规则形状，将坡莫合金填充进磁障后再进行充磁。
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