CN202652025U

CN202652025U - 一种反凸极永磁同步电机

Info

Publication number: CN202652025U
Application number: CN 201220271374
Authority: CN
Inventors: 邓先明; 谭国俊; 陈治国; 胡堃; 甄文欢
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-06-11

Abstract

本实用新型公开的一种反凸极永磁同步电机，包括定子、转子和转轴，定子包括定子铁芯，定子铁芯上设有多个定子线槽，每个定子线槽内均设有定子绕组，转子包括设在转轴上的转子铁芯，转子铁芯上设有多个转子线槽，多个转子线槽内均设有转子导体，所述转子铁芯上均匀设有偶数个围绕转轴呈M形排列的永磁体槽，永磁体槽位于转子铁芯上相对于每个转子直轴线对称分布，呈M形排列的永磁体槽之间的转子铁芯上沿转轴方向开设有三角形通风孔，呈M形排列的永磁体槽内均设有呈M形排列的永磁体。电机具有反凸极的电磁特性，避免了退磁的危险，改善了常规永磁同步电机的属性，增加了电机的过载能力和稳定性。其结构简单、具有反凸极效应。

Description

一种反凸极永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及一种永磁同步电机，特别是一种反凸极永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、高功率密度、高效率的优点，是因为永磁电机的励磁来源为永磁体，电机本身的结构简单，体积相对较小，功率密度较高，功率因数高，因此，在电力驱动和风力发电领域得到了广泛应用。尤其是具有凸极效应的永磁同步电机过载能力强，应用更广泛。

但是，由于具有凸极效应的常规永磁同步电机的直轴磁阻大于交轴磁阻，直轴同步电抗小于交轴同步电抗，磁阻转矩分量在功角小于90度时为负值，最大电磁转矩的功角大于90度，在负载运行时永磁体存在较大的退磁危险。另外，在负载运行时交轴磁路很饱和，铁损耗大，电机效率不高。

实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构紧凑简单、避免退磁危险、铁损耗小、具有反凸极效应的永磁同步电机。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的反凸极永磁同步电机包括转轴、设在转轴上的转子铁芯、与转子铁芯相配合的定子铁芯，定子铁芯的内缘上均布有多个定子线槽，多个定子线槽内均设有定子绕组，转子铁芯的外缘上均布有多个转子线槽，多个转子线槽内均设有转子导体，所述转子铁芯上均匀设有偶数个围绕转轴呈M形排列的永磁体槽，永磁体槽位于转子铁芯上相对于每个转子直轴线对称分布，呈M形排列的永磁体槽之间的转子铁芯上沿转轴方向开设有三角形通风孔，呈M形排列的永磁体槽内均设有呈M形排列的永磁体。

所述三角形通风孔为对称分布在转子交轴线上的等腰三角形，等腰三角形靠转子线槽一边为三角形通风孔底边，等腰三角形的侧边为三角形通风孔侧边。

所述围绕转轴呈M形排列的永磁体槽与三角形通风孔侧边之间的转子铁芯段为内侧隔磁磁桥，三角形通风孔底边与转子线槽底边之间的转子铁芯段为外侧隔磁磁桥。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本实用新型在转子交轴线位置开设了一个三角形通风孔，使交轴同步电抗x _q小于直轴同步电抗x _d，电机具有反凸极的电磁特性，避免了退磁的危险，同时增加了电机的过载能力和稳定性。由于电机在转子交轴铁芯中开凿三角形通风孔，空气磁导率低，因此交轴磁路磁阻大，磁路不易饱和，减少了铁损耗。同时通风孔还可以方便转子散热，降低转子温度，保护永磁体。另外永磁体槽呈M形排列，能使永磁体产生的气隙磁密波更接近于正弦波，有效地减少了高次谐波含量，提高了电机效率。其结构简单、铁损耗小、具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的反凸极永磁同步电机的结构图。

图2是本实用新型的反凸极永磁同步电机的转子结构图。

图3是常规的凸极永磁同步电机的功角特性曲线图。

图4是本实用新型的反凸极永磁同步电机的功角特性曲线图。

图中：1-定子铁芯；2-定子线槽；3-定子绕组；4-转子铁芯；5-转子线槽；6-转子导体；7-永磁体槽；8-永磁体；9-三角形通风孔；10-转轴；41-内侧隔磁磁桥；42-外侧隔磁磁桥；71-永磁体槽底边；91-三角形通风孔底边；92-三角形通风孔侧边；d-转子直轴线；q-转子交轴线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述：

如图1和图2所示，以4极反凸极永磁同步电机为例，反凸极永磁同步电机包括定子、转子和转轴10，所述定子包括定子铁芯1，定子铁芯1上设有多个定子线槽2，每个定子线槽2内均设有定子绕组3，所述转子包括设在转轴10上的转子铁芯4，转子铁芯4的外缘上均布有多个转子线槽5，多个转子线槽5内均设有转子导体6，所述转子铁芯4上均匀设有偶数个围绕转轴10呈M形排列的永磁体槽7，根据需要M形排列的永磁体槽7可以是2、4、6或8个；永磁体槽7位于转子铁芯4上相对于每个转子直轴线d对称分布，在呈M形排列的永磁体槽7之间的转子铁芯4上沿转轴10方向开设有三角形通风孔9，即在呈M形排列的永磁体槽7之间，每个转子交轴线q位置沿轴向开凿一个三角形通风孔9；呈M形排列的永磁体槽7内均设有呈M形排列的永磁体8。所述三角形通风孔9为对称分布在转子交轴线q上的等腰三角形，等腰三角形靠转子线槽5一边为三角形通风孔底边91，三角形通风孔底边91靠近转子线槽5底部并且被转子交轴线q垂直平分；等腰三角形的侧边为三角形通风孔侧边92。围绕转轴10呈M形排列永磁体槽7的永磁体槽底边71与三角形通风孔侧边92之间的转子铁芯段为内侧隔磁磁桥41，三角形通风孔底边91与转子线槽5底边之间的转子铁芯段为外侧隔磁磁桥42。

工作原理：具有凸极效应的永磁同步电机的电磁转矩T _em由基本转矩分量T _emb和磁阻转矩分量T _a合成而来，其方程为：

Figure 2012202713743100002DEST_PATH_IMAGE001

Ⅰ

式Ⅰ中，θ是功角；T _m是基本转矩分量的幅值；C _T是转矩系数，x _q是交轴同步电抗，x _d是直轴同步电抗。

如图3所示，常规已有的凸极永磁同步电机的交轴磁阻小于直轴磁阻，交轴同步电抗x _q大于直轴同步电抗x _d，因此，磁阻转矩分量在功角小于90度时为负值，最大电磁转矩对应的功角大于90度。当电机负载运行功角大于90度时，直轴电枢反应磁场与转子永磁体8磁场方向相反，起到去磁作用，因此存在较大的退磁危险。

如图4所示，本实用新型的反凸极永磁同步电机在转子交轴线q位置均设有一个三角形通风孔9，交轴磁阻大于直轴磁阻，交轴同步电抗x _q小于直轴同步电抗x _d，因此，磁阻转矩分量在功角小于90度时为正值，最大电磁转矩对应的功角小于90度。当电机负载运行时，直轴电枢反应磁场与转子永磁体磁场方向相同，起到助磁作用，因此没有退磁的危险，同时增加了电机的过载能力和稳定性。

另外，由于转子交轴线q位置均有一个三角形通风孔9，增加了交轴磁路的磁阻，磁路不容易饱和，减少了铁损耗。同时通风孔的存在可以方便转子散热，降低转子温度，保护永磁体8。

永磁体8在转子直轴线d的气隙磁密较大，远离转子直轴线d的气隙磁密较小，因此永磁体8产生的气隙磁密波更接近于正弦波，有效地减少了高次谐波含量，提高了电机效率。

Claims

1.一种反凸极永磁同步电机，包括转轴（10）、设在转轴（10）上的转子铁芯（4）、与转子铁芯（4）相配合的定子铁芯（1），定子铁芯（1）的内缘上均布有多个定子线槽（2），多个定子线槽（2）内均设有定子绕组（3），转子铁芯（4）的外缘上均布有多个转子线槽（5），多个转子线槽（5）内均设有转子导体（6），其特征在于：所述转子铁芯（4）上均匀设有偶数个围绕转轴（10）呈M形排列的永磁体槽（7），永磁体槽(7)位于转子铁芯(4)上相对于每个转子直轴线（d）对称分布，呈M形排列的永磁体槽（7）之间的转子铁芯（4）上沿转轴（10）方向开设有三角形通风孔（9），呈M形排列的永磁体槽（7）内均设有呈M形排列的永磁体（8）。

2.根据权利要求1所述的反凸极永磁同步电机，其特征在于，所述三角形通风孔（9）为对称分布在转子交轴线(q)上的等腰三角形，等腰三角形靠转子线槽（5）一边为三角形通风孔底边（91），等腰三角形的侧边为三角形通风孔侧边（92）。

3.根据权利要求1或2所述的反凸极永磁同步电机，其特征在于，所述围绕转轴（10）呈M形排列的永磁体槽（7）与三角形通风孔侧边（92）之间的转子铁芯段为内侧隔磁磁桥（41），三角形通风孔底边（91）与转子线槽（5）底边之间的转子铁芯段为外侧隔磁磁桥（42）。