CN113078752B - 分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，包括中心转轴、N段磁极数为2p的转子单元和N+1段磁极数为6p的转子单元，两组转子单元沿中心转轴的轴向的外周交替套装布置，相同磁极数的转子单元的轴向长度相等，沿中心转轴轴向，2N+1段转子单元的标号依次为0,1,2，…，2N，第0段和第1段转子单元的磁极中心线之间的夹角为α，磁极数为2p的N段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ1，磁极数为6p的N+1段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ2。本发明可以充分利用转子永磁体和三次谐波电流在电枢绕组产生的三次谐波磁场产生正向转矩，提高电机的转矩密度。

Description

分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构
技术领域
本发明属于永磁电机技术领域，尤其涉及一种分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构。
背景技术
五相永磁同步电机具有永磁同步电机和多相电机的双重优点，不仅转矩密度高、效率高、转矩脉动低，还具有较强的容错能力和对单个功率器件的容量要求较低。在航空航天、轨道交通、风力发电等大功率和容错运行场合得到广泛关注。分数槽集中绕组作为一种新型的绕组结构，其极、槽相近，且绕组节距为1，电机绕组端部较短，不仅节省铜，还易于实现模块化生产，同时将这种绕组结构应用于五相电机中可以选择基波绕组系数和三次谐波绕组系数都较大的槽极配合，在绕组上同时流通基波电流和三次谐波电流，与转子磁场相作用，产生叠加的转矩。
永磁同步电机由于定子开槽的影响，会产生齿槽转矩，使得电机的输出转矩出现脉动，降低电机的稳定性；其次由于单根永磁体过长在装配过程易损伤。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，从而实现充分利用转子永磁体和三次谐波电流在电枢绕组产生的三次谐波磁场产生正向转矩，与基波电流和基波磁场作用产生的转矩叠加，提升电机的转矩密度。为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，包括中心转轴、N段磁极数为2p的转子单元和N+1段磁极数为6p的转子单元，两组转子单元沿中心转轴的轴向的外周交替套装布置，相同磁极数的转子单元的轴向长度相等，沿中心转轴轴向，2N+1段转子单元的标号依次为0,1,2，…，2N，第0段转单元和第1段转子单元的磁极中心线之间的夹角为α，磁极数为2p的N段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ1，磁极数为6p的N+1段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ2；
夹角满足以下公式，α＝60°/p；
θ1＝360°×GCD(Z,2p)/(N×2p×Z)；
θ2＝360°×GCD(Z,6p)/[(N+1)×6p×Z]；
其中，N为正整数，Z为定子槽数，p为电机的极对数，GCD(Z,2p)表示Z和2p的最大公约数，GCD(Z,6p)表示Z和6p的最大公约数。
具体的，所述中心转轴上套设有若干叠压的转子铁芯，瓦片状的若干永磁体贴附于转子铁芯表面，转子单元中的N极和S极的永磁体沿转子铁芯的周向表面交替排列。
具体的，所述磁极数为2p的转子单元由2p块相同尺寸的第一永磁体和第一转子铁芯组成，其中第一永磁体包括N极和S极的永磁体各p块，第一永磁体的厚度为l1，第一转子铁芯的厚度为t1，每块第一永磁体对应的圆周角度为x；
所述磁极数为6p的转子单元由6p块相同尺寸的第二永磁体和第二转子铁芯组成，其中第二永磁体包括N极和S极的永磁体各3p块，第二永磁体的厚度为l2，第二转子铁芯的厚度为t2，每块第二永磁体对应的圆周角度为y，
永磁体和转子铁芯满足：l1+t1＝l2+t2，永磁体对应圆周角度满足：x＝3y，0＜2p×x/360°≤1。
具体的，所述转子铁芯由若干转子冲片叠压制成，转子冲片采用硅钢片冲压制成。
与现有技术相比，本发明分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构的有益效果主要体现在：1、该结构可以增大气隙中的三次谐波磁密，通过在电枢绕组中注入的三次谐波电流与其作用，产生正向转矩，与基波气隙磁密和基波电流作用产生的转矩相叠加，提高电机的转矩密度；2、分段式结构避免了由于单根永磁体长度过长而在制造、装配过程中的损坏；3、各组转子单元分段斜极可以有效削弱齿槽转矩，降低电机的转矩脉动。
附图说明
图1为本发明实施例的立体结构示意图；
图2为本实施例中第0-3段转子单元部分永磁体的立体图；
图3为本实施例中磁极数为2p的转子单元永磁体排列的平面图；
图4为本实施例中磁极数为6p的转子单元永磁体排列的平面图；
图中数字表示：
1中心转轴、11转子铁芯、2磁极数为2p的转子单元、21第一永磁体、22第一转子铁芯、3磁极数为6p的转子单元、31第二永磁体、32第二转子铁芯。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例：
参照图1所示，本实施例为分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，包括中心转轴(1)、N段磁极数为2p的转子单元(2)和N+1段磁极数为6p的转子单元(3)，中心转轴(1)上套设有若干叠压的转子铁芯(11)，两组转子单元沿中心转轴(1)的轴向的外周交替套装布置，相同磁极数的转子单元的轴向长度相等。
参照图2所示，沿中心转轴(1)轴向布置的2N+1段的转子单元，其标号依次为0，1，2，……，2N，N为正整数。
第0段转子单元和第1段转子单元的磁极中心线之间的夹角为α，磁极数为2p的N段转子单元(2)相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ1，磁极数为6p的N+1段转子单元(3)相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ2。
夹角满足以下公式，α＝60°/p；
θ1＝360°×GCD(Z,2p)/(N×2p×Z)；
θ2＝360°×GCD(Z,6p)/[(N+1)×6p×Z]；
其中，Z为定子槽数，p为电机的极对数，GCD(Z,2p)表示Z和2p的最大公约数，GCD(Z,6p)表示Z和6p的最大公约数。
参照图3-4所示，每段转子单元均采用永磁体表贴式结构，瓦片状的若干永磁体贴附于转子铁芯(11)表面，总的转子单元的轴向总长与中心转轴的轴向长度相对应匹配，转子单元中的N极和S极的永磁体沿转子铁芯(11)的周向表面交替排列。
磁极数为2p的转子单元(2)由2p块相同尺寸的第一永磁体(21)和第一转子铁芯(22)组成，其中第一永磁体(21)包括N极和S极的永磁体各p块，第一永磁体(21)的厚度为l1，第一转子铁芯(22)的厚度为t1，每块第一永磁体(21)对应的圆周角度为x；
磁极数为6p的转子单元(3)由6p块相同尺寸的第二永磁体(31)和第二转子铁芯(32)组成，其中第二永磁体(31)包括N极和S极的永磁体各3p块，第二永磁体(31)的厚度为l2，第二转子铁芯(32)的厚度为t2，每块第二永磁体(31)对应的圆周角度为y；
永磁体和转子铁芯满足如下公式：
l1+t1＝l2+t2
永磁体对应圆周角度满足如下公式：
x＝3y，0＜2p×x/360°≤1
转子铁芯(11)由若干转子冲片叠压制成，转子冲片采用硅钢片冲压制成。
参照图1所示，分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构进行具体说明，包括4段磁极数为14的转子单元(2)和5段磁极数为42的转子单元(3)，沿中心转轴(1)的轴向布置，总计为9段转子单元的标号依次为0，1，2，……，8。若定子槽数为15，第0段转子单元和第1段转子单元的磁极中心线之间的夹角为α＝60°/7＝8.57°，磁极数为14的4段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ1＝360°×GCD(15,14)/(4×14×15)＝0.43°，磁极数为42的5段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ2＝360°×GCD(15,42)/[5×42×15]＝0.34°。
应用本实施例时，在电枢绕组注入基波电流和三次谐波电流，基波电流产生的磁场与磁极数为14的转子单元中永磁体产生的磁场相作用，产生基波转矩，三次谐波电流产生的磁场与磁极数为42的转子单元中永磁体产生的磁场相作用，产生正向转矩，与基波转矩叠加，转矩密度得到提升。
本实施例具有如下优点：1、该结构可以增大气隙中的三次谐波磁密，通过在电枢绕组中注入的三次谐波电流与其作用，产生正向转矩，与基波气隙磁密和基波电流作用产生的转矩相叠加，提高电机的转矩密度；2、分段式结构避免了由于单根永磁体长度过长而在制造、装配过程中的损坏；3、各组转子单元分段斜极可以有效削弱齿槽转矩，降低电机的转矩脉动。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，其特征在于：包括中心转轴、N段磁极数为2p的转子单元和N+1段磁极数为6p的转子单元，两组转子单元沿中心转轴的轴向的外周交替套装布置，相同磁极数的转子单元的轴向长度相等，沿中心转轴轴向，2N+1段转子单元的标号依次为0,1,2，…，2N，第0段转子单元和第1段转子单元的磁极中心线之间的夹角为α，磁极数为2p的N段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ1，磁极数为6p的N+1段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ2；
夹角满足以下公式，α＝60°/p；
θ1＝360°×GCD(Z,2p)/(N×2p×Z)；
θ2＝360°×GCD(Z,6p)/[(N+1)×6p×Z]；
其中，N为正整数，Z为定子槽数，p为电机的极对数，GCD(Z,2p)表示Z和2p的最大公约数，GCD(Z,6p)表示Z和6p的最大公约数，
电枢绕组注入基波电流和三次谐波电流，基波电流产生的磁场与转子单元中永磁体产生的磁场相作用，产生基波转矩，三次谐波电流产生的磁场与转子单元中永磁体产生的磁场相作用，产生正向转矩，与基波转矩叠加。
2.根据权利要求1所述的分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，其特征在于：所述中心转轴上套设有若干叠压的转子铁芯，瓦片状的若干永磁体贴附于转子铁芯表面，转子单元中的N极和S极的永磁体沿转子铁芯的周向表面交替排列。
3.根据权利要求2所述的分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，其特征在于：所述磁极数为2p的转子单元由2p块相同尺寸的第一永磁体和第一转子铁芯组成，其中第一永磁体包括N极和S极的永磁体各p块，第一永磁体的厚度为l1，第一转子铁芯的厚度为t1，每块第一永磁体对应的圆周角度为x；
所述磁极数为6p的转子单元由6p块相同尺寸的第二永磁体和第二转子铁芯组成，其中第二永磁体包括N极和S极的永磁体各3p块，第二永磁体的厚度为l2，第二转子铁芯的厚度为t2，每块第二永磁体对应的圆周角度为y，
永磁体和转子铁芯满足：l1+t1＝l2+t2，永磁体对应圆周角度满足：x＝3y，0＜2p×x/360°≤1。
4.根据权利要求2所述的分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，其特征在于：所述转子铁芯由若干转子冲片叠压制成，转子冲片采用硅钢片冲压制成。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007228790A (ja) * 2006-01-27 2007-09-06 Nissan Motor Co Ltd モータ
CN201869072U (zh) * 2010-11-15 2011-06-15 江门市瑞荣泵业有限公司 井用潜水泵自控式永磁同步电动机
EP2410639A2 (en) * 2010-07-23 2012-01-25 General Electric Company High power-density, high efficiency, non-permanent magnet electric machine
CN202679105U (zh) * 2012-03-28 2013-01-16 北京经纬恒润科技有限公司 一种永磁电机转子的磁石安装架
CN104883017A (zh) * 2015-06-04 2015-09-02 山东大学 一种高转矩密度的五相永磁同步电机
CN108494126A (zh) * 2018-03-29 2018-09-04 新疆金风科技股份有限公司 电机转子、电机和风力发电机组
CN109546776A (zh) * 2019-01-11 2019-03-29 浙江德马科技股份有限公司 一种永磁电机转子结构、永磁电机
CN110022043A (zh) * 2019-04-25 2019-07-16 江苏大学 一种整数槽分布绕组虚拟极轮辐式永磁同步电机及其低脉动设计方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101662175A (zh) * 2009-09-18 2010-03-03 钱存善 多段斜极转子式永磁风力发电机
US10476420B2 (en) * 2016-04-13 2019-11-12 Dana Automotive Systems Group, Llc Brushless direct current motor with a ring magnet

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007228790A (ja) * 2006-01-27 2007-09-06 Nissan Motor Co Ltd モータ
EP2410639A2 (en) * 2010-07-23 2012-01-25 General Electric Company High power-density, high efficiency, non-permanent magnet electric machine
CN201869072U (zh) * 2010-11-15 2011-06-15 江门市瑞荣泵业有限公司 井用潜水泵自控式永磁同步电动机
CN202679105U (zh) * 2012-03-28 2013-01-16 北京经纬恒润科技有限公司 一种永磁电机转子的磁石安装架
CN104883017A (zh) * 2015-06-04 2015-09-02 山东大学 一种高转矩密度的五相永磁同步电机
CN108494126A (zh) * 2018-03-29 2018-09-04 新疆金风科技股份有限公司 电机转子、电机和风力发电机组
CN109546776A (zh) * 2019-01-11 2019-03-29 浙江德马科技股份有限公司 一种永磁电机转子结构、永磁电机
CN110022043A (zh) * 2019-04-25 2019-07-16 江苏大学 一种整数槽分布绕组虚拟极轮辐式永磁同步电机及其低脉动设计方法

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