CN112671122A - 一种定转子分块永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种定转子分块永磁电机，属于汽车电器技术领域，包括永磁体、电机轴、分块转子铁芯、不导磁转子套、分块定子铁芯和电枢绕组；数量为6X个的分块定子铁芯每个由2Y+1片T型硅钢片叠压而成，且每一片硅钢片的极弧角度呈等差排列；分块转子铁芯分别嵌入到具有4X个扇形凹槽的不导磁转子转子套内，分块转子铁芯呈扇形，分块转子铁芯的扇形两个侧边和扇形弧相交处有一裁剪线段，裁剪线段和扇形的两个侧边夹角大于120°，并且组成分块转子铁芯的每个扇形硅钢片的扇形弧弧长呈等差排列；本发明的优点在于分块定子铁芯和分块转子铁芯的形状相互配合能够消除不平衡的电磁力，降低齿槽转矩，也可以削弱电机正常运行时所产生的噪音与振动以及EMF谐波。

Description

一种定转子分块永磁电机
技术领域
本发明涉及永磁电机，属于汽车电器技术领域。
背景技术
目前，永磁电机广泛应用于各种场合，伴随着永磁材料近年来的发展。在汽车发动机，机器人和航空航天技术设备等应用中，低转矩脉动的永磁电机受到重视，但齿槽转矩引起的振动和噪声严重影响了电机的运行，限制了永磁电机的应用。
对于永磁同步电机来讲，永磁发电机的能量密度大，效率高，可以输出高质量的直流电压的优点，但仍然存在着一定的弱点。由于采用永磁材料，使得电机在运行时磁场难以调节，对外输出电压调节困难，不易实现弱磁控制。并且定子齿与永磁体相互作用而产生齿槽转矩，由于齿槽转矩而引起的振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运行，影响电机的性能。
现就针对于齿槽转矩最小化做出重点研究。在相近的专利中，公开号为CN203014513U的发明专利：一种可降低齿槽转矩的永磁发电机定子片，具体涉及一种可降低齿槽转矩的永磁发电机定子片。其目的是为了提供一种可以降低永磁发电机齿槽转矩，改善发电机运行稳定性及机械损耗的新型定子片。发电机定子片芮部设置有凹槽。凹槽为不嵌线凹槽。所述定子片齿部设有一个凹槽。将每个定子齿开一个凹槽，可以降低发电机的转矩波动、振动及噪声，同时这种结果工艺简单，成本较低。该发明从结构以及齿槽的开口和齿廓来减小转矩脉动，其原理、结构都与本发明有本质的区别。公开号为CN203984103U的发明专利：电机定子分裂式铁芯、电机定子以及使用此的旋转电机，分裂式定子铁芯具有辅助槽，铁芯由硅钢冲片叠压而成，其中，每层冲片都有一个辅助槽，每个辅助槽相对上一层冲片的辅助槽旋转一个角度，所述旋转的辅助槽，具有斜槽效应，用于降低齿槽转矩。上述发明都是从结构以及在定子铁芯开辅助槽来减小转矩脉动，其原理、结构都与本发明有本质的区别。
本发明提出了一种定转子分块永磁电机，数量为6X个的分块定子铁芯每个由2Y+1片T型硅钢片叠压而成，且每一片硅钢片的极弧角度呈等差排列；分块转子铁芯分别嵌入到具有4X个扇形凹槽的不导磁转子转子套内，X为正整数；分块转子铁芯呈扇形，扇形的两个侧边和扇形弧相交处有一裁剪线段，裁剪线段和扇形的两个侧边夹角大于120°，并且组成分块转子铁芯的每个扇形硅钢片的扇形弧弧长呈等差排列，分块定子铁芯与分块转子铁芯的形状相互配合能够消除不平衡的电磁力，降低齿槽转矩，减小转矩脉动，也可以削弱电机正常运行时所产生的噪音与振动以及EMF谐波。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及的上述技术。
发明内容
本发明针对永磁电机齿槽转矩过大影响电机性能，以及降低噪音与振动的问题，提出了一种定转子分块永磁电机。本发明采用如下技术方案：
一种定转子分块永磁电机，其特征在于：
包括永磁体、电机轴、分块转子铁芯、不导磁转子套、分块定子铁芯和电枢绕组；
围成一圈且数量为6X个的分块定子铁芯每个由2Y+1片T型硅钢片叠压而成，X为正整数，Y为正整数；第Y+1片T型硅钢片的极弧角最大，优选为50°/X机械角；第1片T型硅钢片的极弧角和第2Y+1个T型硅钢片的极弧角最小，优选为30°/X机械角；从第Y+1片T型硅钢片到第1片T型硅钢片的极弧角度等差减小，从第Y+1片T型硅钢片到第2Y+1片T型硅钢片的极弧角度等差减小；
所述电机轴安装有不导磁转子套，不导磁转子套具有4X个扇形的凹槽，扇形结构的分块转子铁芯底部呈燕尾型嵌入不导磁转子套的凹槽内。
如上所述的一种定转子分块永磁电机，其特征在于：分块转子铁芯的扇形两个侧边和扇形弧相交处有一裁剪线段，裁剪线段和扇形的两个侧边夹角大于120°；
分块转子铁芯每个由2Y+1个扇形硅钢片叠压而成；第Y+1片扇形硅钢片的扇形弧最长，第1片扇形硅钢片的扇形弧和第2Y+1片扇形硅钢片的扇形弧最短，第Y+1片扇形硅钢片的扇形弧是第1片扇形硅钢片和第Y+1片扇形硅钢片的扇形弧的两倍，从第Y+1片扇形硅钢片到第1片扇形硅钢片的扇形弧弧长等差减小，从第Y+1片扇形硅钢片到第2Y+1片扇形硅钢片的扇形弧弧长等差减小。
本发明的有益效果如下
1.分块定子铁芯为轴向对称结构，当电机高负荷运行时，可以平衡轴向磁拉力；
2.组成分块定子铁芯的每一片硅钢片的极弧角度呈等差排列，可以减小转矩脉动，降低齿槽转矩；
3.分块定子铁芯与分块转子铁芯相互配合，可以降低噪音与振动，也能够减少EMF谐波的影响；
4.分块转子铁芯的扇形弧与两侧边的相交处有一裁剪线段，保证了磁链的有效流通；
5.电机采用定转子分块结构可以缩短工作磁路，降低电机铁损，磁路的隔离还能提高电机的容错性和可靠性；
6.分块转子铁芯没有凸起，能够在高速运行的同时降低风阻与噪声。
附图说明
图1是本发明一种定转子分块永磁电机结构示意图。其中：1.外壳2.分块定子铁芯3.电枢绕组4.分块转子铁芯5.不导磁转子套6.永磁体7.电机轴。
图2是单个分块转子铁芯的平面图。其中：8.裁剪线段9.扇形弧10.侧边。
图3是单个分块定子铁芯立体结构示意图。
图4是单个分块转子铁芯立体结构示意图。
图5是单个分块定子铁芯的极弧角度示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明一种定转子分块永磁电机结构示意图。所述一种定转子分块永磁电机，包括外壳1、分块定子铁芯2、电枢绕组3、分块转子铁芯4、不导磁转子套5、永磁体6和电机轴7。
所述外壳1由圆筒形不导磁材料制成，内部固定有分块定子铁芯2，不导磁转子套5位于分块定子铁芯内侧，可绕轴旋转；
数量为6X个的分块定子铁芯均匀的排成一圈，X为正整数，在本实施例中X=2；
所述电机轴7上安装有不导磁转子套5，不导磁转子套5具有8个扇形的凹槽，分块转子铁芯4为扇形结构，其底部呈燕尾形嵌入不导磁转子套的凹槽内。
图2是单个分块转子铁芯的平面图。扇形的两个侧边10和扇形弧9相交处有一裁剪线段8，裁剪线段8和扇形的两个侧边10夹角大于120°。
图3是单个分块定子铁芯立体结构示意图。数量为12个的分块定子铁芯每个由2Y+1片T型硅钢片叠压而成，Y为正整数，在本实施例中Y=75;第76片T型硅钢片的极弧角最大，优选为25°；第1片T型硅钢片的极弧角和第151片T型硅钢片的极弧角最小，优选为15°；从第76片T型硅钢片到第1片T型硅钢片的极弧角度等差减小，从第76片T型硅钢片到第151片T型硅钢片的极弧角度等差减小。
图4是单个分块转子铁芯立体结构示意图。分块转子铁芯每个由2Y+1个扇形硅钢片叠压而成，在本实施例中Y=75；第76片扇形硅钢片的扇形弧最长，第1片扇形硅钢片的扇形弧和第151片扇形硅钢片的扇形弧最短，第76片扇形硅钢片的扇形弧是第1片扇形硅钢片和第151片扇形硅钢片的扇形弧的两倍；从第76片扇形硅钢片到第1片扇形硅钢片的扇形弧弧长等差减小，从第76片扇形硅钢片到第151片扇形硅钢片的扇形弧弧长等差减小。
图5是单个分块定子铁芯的极弧角度示意图。在本实例中，分块定子铁芯的最大极弧角度优选为25°，最小极弧角度优选为15°。
下面对本发明提出的一种定转子分块永磁电机进行工作原理的说明。
本发明所述的一种定转子分块永磁电机通过轴的旋转带动分块转子铁芯转动，此时永磁体产生磁场，分块定子铁芯上的永磁磁场依次通过分块定子极、气隙、转子极、相邻的另一定子极、定子轭部，最后回到初始定子极，形成闭合磁路。当转子转动时，嵌在不导磁转子套上的转子极的转动使磁链产生变化，在分块定子铁芯上电枢绕组中感应出电势。该相电势经过一个单相全桥整流器连接负载，对外输出直流电。

Claims (2)

1.一种定转子分块永磁电机，其特征在于：
包括永磁体、电机轴、分块转子铁芯、不导磁转子套、分块定子铁芯和电枢绕组；
围成一圈且数量为6X个的分块定子铁芯每个由2Y+1片T型硅钢片叠压而成，X为正整数，Y为正整数；第Y+1片T型硅钢片的极弧角最大，优选为50°/X机械角；第1片T型硅钢片的极弧角和第2Y+1个T型硅钢片的极弧角最小，优选为30°/X机械角；从第Y+1片T型硅钢片到第1片T型硅钢片的极弧角度等差减小，从第Y+1片T型硅钢片到第2Y+1片T型硅钢片的极弧角度等差减小；
所述电机轴安装有不导磁转子套，不导磁转子套具有4X个扇形的凹槽，扇形结构的分块转子铁芯底部呈燕尾型嵌入不导磁转子套的凹槽内。
2.如权利要求1所述的一种定转子分块永磁电机，其特征在于：
分块转子铁芯的扇形两个侧边和扇形弧相交处有一裁剪线段，裁剪线段和扇形的两个侧边夹角大于120°；
分块转子铁芯每个由2Y+1个扇形硅钢片叠压而成；第Y+1片扇形硅钢片的扇形弧最长，第1片扇形硅钢片的扇形弧和第2Y+1片扇形硅钢片的扇形弧最短，第Y+1片扇形硅钢片的扇形弧是第1片扇形硅钢片和第Y+1片扇形硅钢片的扇形弧的两倍，从第Y+1片扇形硅钢片到第1片扇形硅钢片的扇形弧弧长等差减小，从第Y+1片扇形硅钢片到第2Y+1片扇形硅钢片的扇形弧弧长等差减小。
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