[发明专利]一种少永磁体高性能永磁磁阻同步电机

说明书

本发明公开了一种少永磁体高性能永磁磁阻同步电机，包括机壳、定子铁心、转子铁心、电枢绕组、端盖、轴承、转轴和永磁体；定子铁心嵌入机壳内固定，电枢绕组位于定子铁心槽内，转子铁心装配于转轴上，转轴穿过机壳两端的端盖并通过端盖内的轴承进行支撑；转子铁心沿圆周方向加工2p个磁极组槽，各磁极组槽沿转子铁心周向均匀分布；磁极组槽内设有永磁体，相邻磁极组槽内永磁体极性相反，相隔磁极组槽结构相同，相隔磁极组槽内相应的永磁体也相同。本发明有利于提高电机磁阻转矩利用率，减少永磁体用量，提高电机效率，增加电机调速范围，增强转子机械可靠性。

技术领域

本发明属于径向磁通电机领域，主要涉及一种少永磁体高性能永磁磁阻同步电机。

背景技术

传统内置式永磁同步电机通常在转子内设置一层永磁体，该结构主要利用永磁体产生的永磁转矩，对磁阻转矩的利用率较低，存在永磁体使用量大、弱磁困难、电机转速受限、电机功率密度低等问题。尤其是电机在高速区反电动势过高，一旦失控将会损坏驱动系统，影响电机高速运行下的安全性能。因此，有必要研发一种高效、高功率密度、宽调速范围的高性能永磁电机。

稀土类永磁体价格昂贵，其中含有的稀土元素不可再生，同时稀土元素的开采对环境污染较大。

许多研究人员提出了永磁磁阻电机的转子结构，但都存在不同程度的缺陷，制约电机的综合性能：

（1）中国专利CN102761222A提出了一种永磁辅助同步磁阻电机及其转子以及该电机的安装方法。该辅助同步磁阻电机转子在圆周方向均匀分布四个永磁体槽组，每个永磁体槽组至少包含两层永磁体槽，为了提高电机磁阻转矩的利用率，发明对电机转子永磁体层放入转子的深度进行了设计。该发明的特点是：每个永磁体槽组中永磁体槽层数的增加提高了磁阻转矩利用率，但发明中的永磁体槽呈弧形，弧形永磁块的加工制造成本增加，且该转子结构不适合采用高性能永磁体；

（2）中国专利CN105958692A公开了一种高转矩密度永磁磁阻同步电机转子结构，在转子圆周均匀设置通槽组，每组通槽包含3层U形通槽，将永磁体嵌入U形通槽的直底边。该发明的特点是：3层U形通槽提高了电机磁阻转矩利用率，有利于提高电机的转矩密度，但该发明所提出的转子结构电机气隙磁密波形畸变率增加，导致电机损耗与转矩脉动增加，而且由于缺乏加强筋，转子转速受限；

（3）中国专利CN105846579A公开了一种永磁磁阻式电机，在转子每极上沿径向方向对称排布设置若干隔磁槽，提高了电机的磁阻转矩利用率，永磁体位于隔磁槽法线方向，通过在隔磁槽间设置肋片减小转子离心力，并且在转子外加装保护套筒避免转子在高速运行中受离心力作用而损坏。该发明的特点是：多层隔磁槽增加了电感差值提高了磁阻转矩利用率，肋片与保护套保证了电机高速运行下的安全可靠性，但该结构的永磁体放置方式导致气隙磁密畸变率增加，电机损耗与转矩脉动增加，同时由于转子外加装了不导磁的保护套筒导致电机有效气隙增加，限制了磁阻转矩的利用；

（4）中国专利CN107979197A提出了一种非对称转子冲片永磁辅助同步磁阻电机，永磁磁阻转子每个磁极均有一个永磁体组，永磁体组沿磁极轴线排列，在永磁体两侧设置关于磁极轴线不对称的磁阻槽。该发明的特点是：提高了磁阻转矩利用率，减少了永磁体用量，降低了电机材料成本，通过不对称的磁路结构减小了电机转矩脉动，但该结构分层数多且磁路不平衡，制造加工工艺复杂。

（5）中国专利CN202872490U提出了一种聚磁式永磁磁阻转子结构，转子每个槽组包含4个槽，4个槽均放置永磁体，该发明的特点是：具有聚磁能力，提高了凸极率，增加了永磁体的利用率，但由于第一层永磁体缺乏加强筋的保护导致转子可靠性较差，同时，下层永磁体填充过多导致气隙磁密波形畸变率增加；