CN216959631U - 一种永磁体内嵌式永磁同步电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电机技术领域，公开了一种永磁体内嵌式永磁同步电机，包括定子与转子，所述定子为模块化结构，其包括沿圆周均匀间隔分布的若干模块定子结构，各模块定子结构包括圆弧形定子轭部、圆弧形定子轭部两端及中间端向圆心方向凸起的定子齿以及设置于定子齿末端的定子齿部极靴，相邻模块定子结构之间设置间隙，圆弧形定子轭部中间端向圆心方向凸起的定子齿上绕制有电枢绕组；所述转子包括转子铁芯，转轴贯穿所述转子铁芯；所述转子铁芯上沿圆周边开设有若干永磁单元槽，所述永磁单元槽内嵌设有永磁单元，所述定子与所述转子之间设有气隙。与现有技术相比，本实用新型有效降低电机气隙磁场谐波含量，提高机电能量转换效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种永磁体内嵌式永磁同步电机。
背景技术
分数槽集中绕组永磁电机，是每极每相槽数q为分数，用永磁体励磁去取代传统的电励磁，且绕组采用集中绕组(线圈节距等1)的永磁电机。该电机的端部绕组较短，使得电机的体积、质量、铜耗减小；具有提高功率密度，抑制故障电流，降低齿槽转矩，提高故障容错能力等特点。
内嵌式分数槽集中绕组永磁电机在功率密度和弱磁调速能力方面表现优异，因此被广泛应用于新能源电动汽车、航空航天等工程领域；转子结构方面永磁体变化各式各样，诸如“C”型或者“一”字型，但是气隙磁场正弦度不高，稳定性能不理想，谐波稍大，无法更好应用于高精度设备。
实用新型内容
实用新型目的：针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种永磁体内嵌式永磁同步电机，有效降低电机气隙磁场谐波含量，提高机电能量转换效率。
技术方案：本实用新型提供了一种永磁体内嵌式永磁同步电机，包括定子与转子，所述定子为模块化结构，其包括沿圆周均匀间隔分布的若干模块定子结构，各模块定子结构包括圆弧形定子轭部、圆弧形定子轭部两端及中间端向圆心方向凸起的定子齿以及设置于定子齿末端的定子齿部极靴，相邻模块定子结构之间设置间隙，圆弧形定子轭部中间端向圆心方向凸起的定子齿上绕制有电枢绕组；所述转子包括转子铁芯，转轴贯穿所述转子铁芯；所述转子铁芯上沿圆周边开设有若干永磁单元槽，所述永磁单元槽内嵌设有永磁单元，所述定子与所述转子之间设有气隙。
进一步地，所述永磁单元由三个磁极组成，包括双矩形磁极构成的V字型第一永磁体、十字型第二永磁体以及扇环型第三永磁体，第一永磁体、第三永磁体、第二永磁体沿转子的径向由内至外依次设置且三者形成三角形结构，所述第三永磁体位于所述第二永磁体内侧。
进一步地，所述十字型第二永磁体、扇环型第三永磁体构成双层磁极，两者之间有一定间距，所述间距为0.2mm。
进一步地，所述双矩形磁极构成的V字型第一永磁体的夹角为70度。
进一步地，所述十字型第二永磁体为十字型中心部分分段的Halbach磁极结构，其中间的磁极为主磁极，左右两侧的磁极为边界磁极，三块磁极共同构成一极，主磁极中心部分分段，边界磁极与主磁极不等宽且不等厚。
进一步地，所述扇环型第三永磁体与转子铁芯对应圆心角角度为18度。
进一步地，所述V字型第一永磁体的两端设有隔磁桥。
进一步地，各模块定子结构圆弧形定子轭部两端向圆心方向凸起的定子齿宽度是圆弧形定子轭部中间端向圆心方向凸起的定子齿宽度的一半，各模块定子结构的相邻定子齿之间形成定子槽，每个所述模块定子结构上设置一对定子槽。
进一步地，位于永磁单元内侧的所述转子铁芯上、沿其圆周边间隔均匀开减重孔。
进一步地，所述模块定子结构和转子铁芯均采用硅钢片叠制，所述永磁单元采用钕铁硼永磁体或铁氧体永磁体制成。
有益效果：
1)本实用新型永磁体采用三段式Halbach充磁方式能有效降低电机气隙磁场谐波含量，提高机电能量转换效率。相比于普通Halbach，第一永磁体采用十字型中心部分分段Halbach磁极结构的主磁极部分分段可以大幅度降低涡流损耗。同时可以在保证电机有稳定输出性能的前提下，有效减小转矩脉动和齿槽转矩幅值。
2)本实用新型设计的模块化定子结构电机，定子由六部分模块定子结构拼接而成，定子采用在非绕线定子齿之间加入间隙实现模块化设计，间隔的宽度为2mm，在应用现场，可以选择在定子间隙内填充隔磁材料或者加入水冷散热管路，一方面提高电机容错能力，另一方面可以带走电机运行时机壳内难以散出的热量，防止退磁现象的发生，最终提高电机功率密度及运行效率。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为永磁单元结构示意图；
图3为Halbach磁极阵列结构图，其中(a)为三段式Halbach磁极阵列结构；(b)为十字型Halbach磁极阵列结构；(c)为十字型中心部分分段的Halbach磁极阵列结构；
图4为十字型中心部分分段的Halbach磁极阵列结构充磁方式示意图。
其中，101-转子铁芯，102-永磁单元，103-第一永磁体，104-第二永磁体，105-第三永磁体，106-隔磁桥，107-减重孔，201-模块定子结构，202-定子轭部，203-定子齿，204-定子齿部极靴，205-间隙，206-定子槽，3-电枢绕组，4-转轴，5-气隙。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细的介绍。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本实用新型公开了一种永磁体内嵌式永磁同步电机，包括定子与转子，定子和转子同轴心安装。定子为模块化结构，采用在非绕线齿之间加入间隙实现模块化设计，其包括沿圆周均匀间隔分布的若干模块定子结构201，本实施方式中，模块定子结构201为6个，沿圆周分布，各模块定子结构201包括圆弧形定子轭部202、圆弧形定子轭部202两端及中间端向圆心位置凸起的定子齿203以及设置于定子齿203末端的定子齿部极靴204，相邻模块定子结构201之间设置间隙205，本实施方式中，间隙205宽度为2mm。圆弧形定子轭部202中间端向圆心方向凸起的定子齿203上绕制有电枢绕组3，电枢绕组3采用单层分数槽集中式绕制方式。
转子包括转子铁芯101，转轴4贯穿转子铁芯101；转子铁芯101上沿圆周边开设有若干永磁单元槽，永磁单元槽内嵌设有永磁单元102，本实施方式中，永磁单元槽为10个，也就是相当于有10个永磁单元102。定子与转子之间设有气隙5，定子与转子之间留有的气隙5的尺寸为0.8mm，参见附图1。
永磁单元102由三个磁极组成，包括双矩形磁极构成的V字型第一永磁体103、十字型第二永磁体104以及扇环型第三永磁体105，第一永磁体103、第三永磁体105、第二永磁体104沿转子1的径向由内至外依次设置且三者形成三角形结构，第三永磁体105位于第二永磁体104内侧。
十字型第二永磁体104、扇环型第三永磁体105构成双层磁极，两者之间有一定间距，间距为0.2mm。双矩形磁极构成的V字型第一永磁体103的夹角为70度。
十字型第二永磁体104为十字型中心部分分段的Halbach磁极结构，参见附图2，其中间的磁极为主磁极，左右两侧的磁极为边界磁极，三块磁极共同构成一极，主磁极中心部分分段，边界磁极与主磁极不等宽且不等厚。扇环型第三永磁体105与转子铁芯101对应圆心角角度为18度。
V字型第一永磁体103的两端设有隔磁桥106。
各模块定子结构201圆弧形定子轭部202两端向圆心方向凸起的定子齿203宽度是圆弧形定子轭部202中间端向圆心方向凸起的定子齿203宽度的一半，各模块定子结构201的相邻定子齿203之间形成定子槽206，每个模块定子结构201上设置一对定子槽206。
位于永磁单元102内侧的转子铁芯101上、沿其圆周边间隔均匀开减重孔107，减重孔107直径为2mm。
模块定子结构201和转子铁芯101均采用硅钢片叠制，厚度为0.35mm。永磁单元102采用钕铁硼永磁体或铁氧体永磁体制成。
上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种永磁体内嵌式永磁同步电机，包括定子与转子，其特征在于，所述定子为模块化结构，其包括沿圆周均匀间隔分布的若干模块定子结构（201），各模块定子结构（201）包括圆弧形定子轭部（202）、圆弧形定子轭部（202）两端及中间端向圆心方向凸起的定子齿（203）以及设置于定子齿（203）末端的定子齿部极靴（204），相邻模块定子结构（201）之间设置间隙（205），圆弧形定子轭部（202）中间端向圆心方向凸起的定子齿（203）上绕制有电枢绕组（3）；所述转子包括转子铁芯（101），转轴（4）贯穿所述转子铁芯（101）；所述转子铁芯（101）上沿圆周边开设有若干永磁单元槽，所述永磁单元槽内嵌设有永磁单元（102），所述定子与所述转子之间设有气隙（5）。
2.根据权利要求1所述的永磁体内嵌式永磁同步电机，其特征在于，所述永磁单元（102）由三个磁极组成，包括双矩形磁极构成的V字型第一永磁体（103）、十字型第二永磁体（104）以及扇环型第三永磁体（105），第一永磁体（103）、第三永磁体（105）、第二永磁体（104）沿转子的径向由内至外依次设置且三者形成三角形结构，所述第三永磁体（105）位于所述第二永磁体（104）内侧。
3.根据权利要求2所述的永磁体内嵌式永磁同步电机，其特征在于，所述十字型第二永磁体（104）、扇环型第三永磁体（105）构成双层磁极，两者之间有一定间距，所述间距为0.2mm。
4.根据权利要求2所述的永磁体内嵌式永磁同步电机，其特征在于，所述双矩形磁极构成的V字型第一永磁体（103）的夹角为70度。
5.根据权利要求2或3所述的永磁体内嵌式永磁同步电机，其特征在于，所述十字型第二永磁体（104）为十字型中心部分分段的Halbach磁极结构，其中间的磁极为主磁极，左右两侧的磁极为边界磁极，三块磁极共同构成一极，主磁极中心部分分段，边界磁极与主磁极不等宽且不等厚。
6.根据权利要求2或3所述的永磁体内嵌式永磁同步电机，其特征在于，所述扇环型第三永磁体（105）与转子铁芯（101）对应圆心角角度为18度。
7.根据权利要求2所述的永磁体内嵌式永磁同步电机，其特征在于，所述V字型第一永磁体（103）的两端设有隔磁桥（106）。
8.根据权利要求1所述的永磁体内嵌式永磁同步电机，其特征在于，各模块定子结构（201）圆弧形定子轭部（202）两端向圆心方向凸起的定子齿（203）宽度是圆弧形定子轭部（202）中间端向圆心方向凸起的定子齿（203）宽度的一半，各模块定子结构（201）的相邻定子齿（203）之间形成定子槽（206），每个所述模块定子结构（201）上设置一对定子槽（206）。
9.根据权利要求1所述的永磁体内嵌式永磁同步电机，其特征在于，位于永磁单元（102）内侧的所述转子铁芯（101）上、沿其圆周边间隔均匀开减重孔（107）。
10.根据权利要求1所述的永磁体内嵌式永磁同步电机，其特征在于，所述定子和转子均采用硅钢片叠制，所述永磁单元（102）采用钕铁硼永磁体或铁氧体永磁体制成。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116029061A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-28 | 淮阴工学院 | 一种Halbach阵列的筒式永磁调速器多目标参数优化设计方法 |
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2022
- 2022-03-04 CN CN202220466420.9U patent/CN216959631U/zh active Active
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Assignee: Shanghai Yanqiao Information Technology Co.,Ltd. Assignor: HUAIYIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2022980020273 Denomination of utility model: A Permanent Magnet Embedded Permanent Magnet Synchronous Motor Granted publication date: 20220712 License type: Common License Record date: 20221108 |
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