CN211405822U - 一种永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种永磁电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯内部设置有定子槽，所述定子槽均匀周向的分布于所述定子铁芯的内部，所述定子绕组均对称的嵌入于所述定子槽内，所述定子绕组包括谐波回馈绕组，所述谐波回馈绕组排布于所述定子槽内，所述谐波回馈绕组为三次谐波绕组，所述三次谐波绕组的间隔基波的电角度为120度。本实用新型提供的永磁电机利用谐波回馈绕组的特性，且将该谐波回馈绕组设置为三次谐波绕组，能够将气隙磁场中产生的三次谐波能量进行充分回收，并且充分利用这部分谐波能量，提高了该永磁电机的能量利用率。

Description

一种永磁电机

技术领域

本实用新型涉及永磁电机技术领域，特别涉及一种永磁电机。

背景技术

近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁电动机得以迅速的推广和应用。其中，在新能源技术领域，尤其在新能源电动汽车领域，已经得到了广泛的应用。

当应用于传统纯电动汽车内的永磁电机转速在基速以上时，就会进入恒功率区域运行。这就意味着永磁电机已进入弱磁区域，此时气隙磁场中的三次谐波也会随着弱磁深度的增加而上升。

但是，目前应用于传统纯电动汽车内的永磁电机在进入恒功率区域运行时，却无法利用此时气隙磁场中产生的三次谐波而带来的能量，降低了永磁电机的能量利用率。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是提供一种永磁电机，以解决现有技术无法充分利用在气隙磁场中产生的三次谐波能量的问题。

一种永磁电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯内部设置有定子槽，所述定子槽均匀周向的分布于所述定子铁芯的内部，所述定子绕组均对称的嵌入于所述定子槽内，所述定子绕组包括谐波回馈绕组，所述谐波回馈绕组排布于所述定子槽内，所述谐波回馈绕组为三次谐波绕组，所述三次谐波绕组的间隔基波的电角度为120度。

优选的，所述定子绕组还包括主绕组，所述主绕组和所述谐波回馈绕组同时排布于所述定子槽内，所述主绕组的极数与所述转子内部的永磁磁极的极数相同，用于驱动所述转子旋转做功。

优选的，所述谐波回馈绕组的绕组节距为所述主绕组节距的三分之一，所述谐波回馈绕组的极数为所述主绕组级数的三倍。

优选的，所述主绕组与所述谐波回馈绕组设置于同一磁场内。

优选的，在所述定子铁芯的内部设置有第一轴向通孔，所述转子活动安装于所述第一轴向通孔内。

优选的，所述转子包括永磁磁极、转子铁芯以及转轴，所述转子铁芯的最大外径与所述第一轴向通孔的直径相配合，所述永磁磁极固定安装于所述转子铁芯的内部，在所述转子铁芯的内部设置有第二轴向通孔，所述转轴固定安装于所述第二轴向通孔内，所述转轴的最大外径与所述第二轴向通孔的直径相配合。

优选的，所述永磁磁极设置为四对，且环绕设置于所述转子铁芯的内壁上。

优选的，所述永磁磁极的横截面呈内嵌式的V形。

本实用新型的有益效果是：通过在该永磁电机定子铁芯内部的定子槽内排布有谐波回馈绕组，使得该永磁电机的转速在基速以上时，且进入恒功率区域运行时，利用谐波回馈绕组的特性，且该谐波回馈绕组为三次谐波绕组，每次谐波绕组的间隔基波的电角度为120度，则三次谐波绕组间隔基波的电角度为360度，从而能够将此时气隙磁场中产生的三次谐波能量进行充分回收，并且充分利用这部分谐波能量，提高了该永磁电机的能量利用率。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的永磁电机的结构横截面结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的永磁电机的定子及转子的横截面结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供的谐波回馈绕组的电路连接图。

主要元件符号说明：

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图2，所示为本实用新型第一实施例中的永磁电机，包括定子10、转子20、定子铁芯11、定子绕组12、永磁磁极21、转子铁芯22、转轴23。

其中：定子10包括定子铁芯11和定子绕组12，定子铁芯11内部设置有定子槽111，定子槽111均匀周向的分布于定子铁芯11的内部，定子绕组12均对称的嵌入于定子槽111内，定子绕组12包括谐波回馈绕组121，谐波回馈绕组121排布于定子槽111内，谐波回馈绕组121为三次谐波绕组，三次谐波绕组的间隔基波的电角度为120度。

在本实施例中，如图1所示，定子10的整体结构设置为圆柱体，便于安装。定子10主要包括定子铁芯11和定子绕组12，其中定子铁芯11由钢片压缩而成，在定子铁芯11的内部开设有多个定子槽111，且多个定子槽111对称周向的分布于定子铁芯11的内部，定子槽111的数量可根据实际情况的需要进行相应的改变。定子槽111的整体结构设置为棒状的圆弧槽，在多个定子槽111的内部都分别对称的安装有定子绕组12，定子绕组12包括谐波回馈绕组121和主绕组122。

在本实施例中，谐波回馈绕组121和主绕组122都同时排布于定子槽111的内部，且主绕组122与谐波回馈绕组121排布于同一磁场内。其中，谐波回馈绕组121在本实施例中为三次谐波绕组，且每次谐波绕组间隔基波的电角度设置为120度，则三次谐波绕组间隔基波的电角度为360度，用于切割三次谐波和回馈三次谐波能量。该设计可以充分利用三次谐波能量同时可以防止基波磁密的干扰。尤其在电机进入弱磁区后，当气隙磁密中的三次谐波能量增加时，该谐波回馈绕组121可充分回收该部分能量，且充分利用该部分能量。

在本实施例中，主绕组122的极数与转子20内部的永磁磁极21的极数相同，用于驱动转子20旋转做功。且谐波回馈绕组121的绕组节距为主绕组122节距的三分之一，但谐波回馈绕组121的极数为主绕组122级数的三倍。其中，主绕组122通过通入三相交流电，在电机内部产生旋转磁场，从而带动电机转子转动，用于驱动电机。如图2所示，在定子铁芯11的内部还设置有第一轴向通孔112，转子20活动安装于第一轴向通孔112内。其中，转子20设置为与定子10相配合的圆柱体，且转子20主要包括永磁磁极21、转子铁芯22以及转轴23，转子铁芯22的最大外径与第一轴向通孔112的直径大小相配合，永磁磁极21固定安装于转子铁芯22的内部，在转子铁芯22的内部还设置有第二轴向通孔221，转轴23固定安装于第二轴向通孔221内，转轴23的最大外径与第二轴向通孔221的直径大小相配合。如图2所示，永磁磁极21设置为四对，环绕设置于转子铁芯22的内壁上，且永磁磁极21的横截面呈内嵌式V形。

在本实施例中，本实用新型提供的永磁电机内安装的谐波回馈绕组121的匝数、并绕根数、并联支路数都可依据实际需求的电压和功率大小来调整其数量，且该谐波回馈绕组121可根据实际的电角度来调节绕组头尾的连接关系。如图3所示，为该永磁电机的应用电路图，该永磁电机内部排布的谐波回馈绕组121将从永磁电机内部吸收的三次谐波输入该电路内部的整流桥中，该整流桥将谐波回馈绕组121输入的交流能量转化为直流能量从而可以输入到其它储能设备当中，并且整流桥可以通过控制功率管的占空比来调节回馈电流的大小，从而满足各类储能设备的要求。该永磁电机不仅适用于电动汽车领域，还可以同时适用于电动领域。

在实际的使用情况下，当永磁电机的转速在基速以上时，永磁电机就会进入恒功率区域运行，这就意味着永磁电机已经进入了弱磁区域，此时永磁电机内部气隙磁场中的三次谐波就会随着弱磁深度的增加而上升，本实用新型提供的永磁电机为了充分利用该部分三次谐波带来的能量，通过在定子铁芯11内设置有定子槽111，在定子槽111内排布有谐波回馈绕组121，该谐波回馈绕组121设置为三次谐波绕组，每次谐波绕组的间隔基波的电角度为120度，从而三次谐波绕组的电角度为360度，该谐波回馈绕组121在永磁电机旋转的过程中，可以充分吸收气隙磁场中产生的三次谐波，且将该谐波回馈绕组121设置于整流电路内，通过整流桥整流后，可将谐波回馈绕组121产生的交流能量转化为直流能量，从而输入到整流设备中，并且整流桥可以通过控制功率管的占空比来调节回馈电流的大小，从而满足各种储能设备的要求。

需要说明的是，上述的实施过程只是为了说明本申请的可实施性，但这并不代表本申请的永磁电机只有上述唯一一种实施流程，相反的，只要能够将本申请的永磁电机实施起来，都可以被纳入本申请的可行实施方案，且都在本实施例的保护范围之内。

综上所述，本实用新型上述实施例当中的永磁电机，通过在该永磁电机定子铁芯11内部的定子槽111内排布有谐波回馈绕组121，使得该永磁电机的转速在基速以上时，且进入恒功率区域运行时，利用谐波回馈绕组121的特性，且该谐波回馈绕组121为三次谐波绕组，每次谐波绕组的间隔基波电角度为120度，则三次谐波绕组间隔基波的电角度为360度，从而能够将此时气隙磁场中产生的三次谐波能量进行充分回收，并且充分利用这部分谐波能量，提高了该永磁电机的能量利用率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种永磁电机，包括定子和转子，其特征在于：所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯内部设置有定子槽，所述定子槽均匀周向的分布于所述定子铁芯的内部，所述定子绕组均对称的嵌入于所述定子槽内，所述定子绕组包括谐波回馈绕组，所述谐波回馈绕组排布于所述定子槽内，所述谐波回馈绕组为三次谐波绕组，所述三次谐波绕组的间隔基波的电角度为120度。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：所述定子绕组还包括主绕组，所述主绕组和所述谐波回馈绕组同时排布于所述定子槽内，所述主绕组的极数与所述转子内部的永磁磁极的极数相同，用于驱动所述转子旋转做功。

3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于：所述谐波回馈绕组的绕组节距为所述主绕组节距的三分之一，所述谐波回馈绕组的极数为所述主绕组级数的三倍。

4.根据权利要求3所述的永磁电机，其特征在于：所述主绕组与所述谐波回馈绕组设置于同一磁场内。

5.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：在所述定子铁芯的内部设置有第一轴向通孔，所述转子活动安装于所述第一轴向通孔内。

6.根据权利要求5所述的永磁电机，其特征在于：所述转子包括永磁磁极、转子铁芯以及转轴，所述转子铁芯的最大外径与所述第一轴向通孔的直径大小相配合，所述永磁磁极固定安装于所述转子铁芯的内部，在所述转子铁芯的内部设置有第二轴向通孔，所述转轴固定安装于所述第二轴向通孔内，所述转轴的最大外径与所述第二轴向通孔的直径大小相配合。

7.根据权利要求6所述的永磁电机，其特征在于：所述永磁磁极设置为四对，且环绕设置于所述转子铁芯的内壁上。

8.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于：所述永磁磁极的横截面呈内嵌式的V形。

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