[发明专利]直轴电感大于交轴电感的永磁电机转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种直轴电感大于交轴电感的永磁电机转子。

背景技术

永磁电机具有体积小、质量轻和高效节能等优点。永磁体内嵌于转子内部的永磁电机转子能够更好的利用永磁体产生的转矩和交、直轴磁阻不平衡产生的磁阻转矩，使得电机具有更好的转矩产生能力。

下面的公式(1)是内置式永磁电机的电磁转矩方程：

式中T_em——电机的电磁转矩；

d——下标d表示直轴分量；

q——下标q表示直轴分量；

u_d、u_q——定子电压的d、q轴分量；

i_d、i_q——定子电流的d、q轴分量；

ψ_d、ψ_q——定子磁链的d、q轴分量；

L_d、L_q——电机的d、q轴同步电感；

ψ_f——d-q坐标系中电机的空载永磁磁链，Ψ_f＝E₀/ω，E₀为三相系统中的电机空载反电动势相有效值，ω为永磁电机的电角速度；

p——电机极对数一般为1、2、3等整数。

ω——电角速度。

内置式永磁电机公式（1）中p[ψ_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q]部分，p（ψ_fi_q）是永磁磁场与电枢反应磁场相互作用产生的基本电磁转矩，又叫永磁转矩；p(L_d-L_q)i_di_q是由电动机的d、q轴磁路不对称而产生的磁阻转矩。

磁阻转矩p(L_d-L_q)i_di_q中，p为1、2、3等整数；永磁同步电机的直轴同步电感L_d一般小于交轴同步电感L_q，所以(L_d-L_q)＜0；交轴电流i_q是大于0。如果实现磁阻转矩p(L_d-L_q)i_di_q大于0，直轴电流i_d必须小于0。尤其需要将电机输出转速大于电机设计的额定转速（永磁电机弱磁控制）时，需要增强直轴弱磁电流i_d让电机达到理想的速度。弱磁时直轴电流i_d有可能导致永磁体失磁，这样会限制电动机的性能。为了防止永磁体的失磁就需要采用更厚的永磁体，从而导致整个电机成本的增加。

发明内容

发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种直轴电感大于交轴电感的永磁电机转子，该转子有效削弱直轴电流对永磁体的去磁影响，既能保证电机的转矩产生能力，又具有永磁体用量少的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种直轴电感大于交轴电感的永磁电机转子，包括由转子冲片组成的转子铁芯、永磁体和磁通障碍；其中，永磁体设置于转子铁芯内部，沿转子铁芯圆周均匀分布，相邻的永磁体之间的交轴磁路上设置磁通障碍。

所述磁通障碍的形状包括但不限于圆孔型、矩形、弧形、扇形、三角形的一种或几种组合。

所述永磁体的形状包括但不限于“U”、“V”、“W”、“一”字、矩形形状。

本发明的工作原理为：

内置式永磁电机的电磁转矩方程：

式中T_em——电机的电磁转矩；

d——下标d表示直轴分量；

q——下标q表示直轴分量；

u_d、u_q——定子电压的d、q轴分量；

i_d、i_q——定子电流的d、q轴分量；

ψ_d、ψ_q——定子磁链的d、q轴分量；

L_d、L_q——电机的d、q轴同步电感；