[发明专利]分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构

说明书

本发明揭示了分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，包括中心转轴、N段磁极数为2p的转子单元和N+1段磁极数为6p的转子单元，两组转子单元沿中心转轴的轴向的外周交替套装布置，相同磁极数的转子单元的轴向长度相等，沿中心转轴轴向，2N+1段转子单元的标号依次为0,1,2，…，2N，第0段和第1段转子单元的磁极中心线之间的夹角为α，磁极数为2p的N段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ₁，磁极数为6p的N+1段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ₂。本发明可以充分利用转子永磁体和三次谐波电流在电枢绕组产生的三次谐波磁场产生正向转矩，提高电机的转矩密度。

技术领域

本发明属于永磁电机技术领域，尤其涉及一种分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构。

背景技术

五相永磁同步电机具有永磁同步电机和多相电机的双重优点，不仅转矩密度高、效率高、转矩脉动低，还具有较强的容错能力和对单个功率器件的容量要求较低。在航空航天、轨道交通、风力发电等大功率和容错运行场合得到广泛关注。分数槽集中绕组作为一种新型的绕组结构，其极、槽相近，且绕组节距为1，电机绕组端部较短，不仅节省铜，还易于实现模块化生产，同时将这种绕组结构应用于五相电机中可以选择基波绕组系数和三次谐波绕组系数都较大的槽极配合，在绕组上同时流通基波电流和三次谐波电流，与转子磁场相作用，产生叠加的转矩。

永磁同步电机由于定子开槽的影响，会产生齿槽转矩，使得电机的输出转矩出现脉动，降低电机的稳定性；其次由于单根永磁体过长在装配过程易损伤。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，从而实现充分利用转子永磁体和三次谐波电流在电枢绕组产生的三次谐波磁场产生正向转矩，与基波电流和基波磁场作用产生的转矩叠加，提升电机的转矩密度。为了达到上述目的，本发明技术方案如下：

分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构，包括中心转轴、N段磁极数为2p的转子单元和N+1段磁极数为6p的转子单元，两组转子单元沿中心转轴的轴向的外周交替套装布置，相同磁极数的转子单元的轴向长度相等，沿中心转轴轴向，2N+1段转子单元的标号依次为0,1,2，…，2N，第0段转单元和第1段转子单元的磁极中心线之间的夹角为α，磁极数为2p的N段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ₁，磁极数为6p的N+1段转子单元相邻段的磁极中心线之间的夹角为θ₂；

夹角满足以下公式，α＝60°/p；

θ₁＝360°×GCD(Z,2p)/(N×2p×Z)；

θ₂＝360°×GCD(Z,6p)/[(N+1)×6p×Z]；

其中，N为正整数，Z为定子槽数，p为电机的极对数，GCD(Z,2p)表示Z和2p的最大公约数，GCD(Z,6p)表示Z和6p的最大公约数。

具体的，所述中心转轴上套设有若干叠压的转子铁芯，瓦片状的若干永磁体贴附于转子铁芯表面，转子单元中的N极和S极的永磁体沿转子铁芯的周向表面交替排列。

具体的，所述磁极数为2p的转子单元由2p块相同尺寸的第一永磁体和第一转子铁芯组成，其中第一永磁体包括N极和S极的永磁体各p块，第一永磁体的厚度为l₁，第一转子铁芯的厚度为t₁，每块第一永磁体对应的圆周角度为x；

所述磁极数为6p的转子单元由6p块相同尺寸的第二永磁体和第二转子铁芯组成，其中第二永磁体包括N极和S极的永磁体各3p块，第二永磁体的厚度为l₂，第二转子铁芯的厚度为t₂，每块第二永磁体对应的圆周角度为y，