[发明专利]基于磁极异形阵列的永磁电机

说明书

本发明涉及永磁电机技术领域，公开了一种基于磁极异形阵列的永磁电机。该电机包括定子、转子、机壳和转轴，所述定子的外圆表面固定在所述机壳的内圆表面上，所述转子设置在定子内并固定在转轴上，所述转子与所述定子之间具有预定气隙，其中，所述定子包括定子铁心和三相定子绕组，所述三相定子绕组通有三相对称交流电流时，形成2p极数的旋转磁场，其中p为正整数；所述转子包括护套、p极永磁体和转子铁心，所述护套用于保护所述转子，每极永磁体为多块异形阵列冲磁永磁体结构，p极永磁体与所述转子铁心以燕尾槽方式连接。由此，可以解决表贴式永磁电机转子气隙磁密正弦性差、机械强度低等问题。

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，尤其涉及一种基于磁极异形阵列的永磁电机。

背景技术

常规表贴式永磁电机是一种径向充磁永磁电机，这种结构中瓦片形永磁体位于转子铁心的外表面上，永磁体提供径向磁通，永磁体外表面与定子铁心内圆之间一般仅套以起保护作用的非导磁护套，表贴式永磁电机具有结构简单、制造成本低、控制简单的优点，在数控机床、工业机器人、航空航天领域得到广泛应用。

表贴式永磁电机结构容易得到矩形波气隙磁密，导致电机反电势波形畸变严重、转矩波动大。将瓦片形永磁体进行偏心设计可改善气隙磁密波形正弦性，然而，偏心永磁体设计大大减小永磁体与护套的接触面积，使得转子高速旋转时机械强度不足，存在永磁体受离心力过大窜动、飞出或碎裂的风险，电机可靠性下降。此外，转子机械强度对护套厚度有一定要求，护套厚度的增加等效为气隙厚度的增加，阻碍电机性能进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种基于磁极异形阵列的永磁电机，能够解决上述现有技术中表贴式永磁电机转子气隙磁密正弦性差、机械强度低等问题。

本发明的技术解决方案：一种基于磁极异形阵列的永磁电机，其中，该电机包括定子、转子、机壳和转轴，所述定子的外圆表面固定在所述机壳的内圆表面上，所述转子设置在定子内并固定在转轴上，所述转子与所述定子之间具有预定气隙，其中，

所述定子包括定子铁心和三相定子绕组，所述三相定子绕组通有三相对称交流电流时，形成2p极数的旋转磁场，其中p为正整数；

所述转子包括护套、p极永磁体和转子铁心，所述护套用于保护所述转子，每极永磁体为多块异形阵列冲磁永磁体结构，p极永磁体与所述转子铁心以燕尾槽方式连接。

优选地，每极永磁体为2块异形阵列冲磁永磁体结构，2块异形阵列冲磁永磁体结构包括以预定间隔分布的一块径向充磁永磁体和一块切向充磁永磁体，且相邻两极永磁体的充磁方向相反。

优选地，在径向充磁永磁体的极弧系数为α_p1的情况下，切向充磁永磁体的极弧系数为(1-α_p1)。

优选地，每极永磁体为3块异形阵列冲磁永磁体结构，3块异形阵列冲磁永磁体结构包括以预定间隔分布的一块径向充磁永磁体、一块β角充磁永磁体和一块-β角充磁永磁体，且相邻两极永磁体的充磁方向相反。

优选地，在径向充磁永磁体的极弧系数为α_p1的情况下，β角充磁永磁体的极弧系数与-β角充磁永磁体的极弧系数均为(1-α_p1)/2。

优选地，每极永磁体为4块异形阵列冲磁永磁体结构，4块异形阵列冲磁永磁体结构包括以预定间隔分布的一块径向充磁永磁体、一块切向充磁永磁体、一块β角充磁永磁体和一块-β角充磁永磁体，且相邻两极永磁体的充磁方向相反。

优选地，在径向充磁永磁体的极弧系数为α_p1、切向充磁永磁体的极弧系数为α_p2的情况下，β角充磁永磁体的极弧系数与-β角充磁永磁体的极弧系数均为(1-α_p1-α_p2)/2。