[发明专利]一种铁氧体永磁辅助式无轴承同步磁阻电机转子结构

说明书

本发明公开一种铁氧体永磁辅助式无轴承同步磁阻电机转子结构，转子上沿圆周方向均匀设置有相同的四组磁障和相同的四个U形开口槽，每个U形开口槽的正内侧设有一组磁障，每组磁障由外到内都分为四层，每组磁障以及每个U形开口槽各自均沿d轴对称布置，每层磁障以及U形开口槽均是U形且开口朝外，底面均与d轴垂直，两个侧壁均与q轴平行，最外第一层磁障由整体的一个隔磁桥贯通组成，其余三层磁障的底壁中间位置固定设置一个矩形的铁氧体永磁体，与d轴垂直方向上的铁氧体永磁体的两端面各通过一个肋面连接一个从底壁斜折成整个侧壁的隔磁桥，所有隔磁桥端部在同一个包络圆面上，有效减小谐波，获得更优越的弱磁性能，使得磁阻转矩最大化。

技术领域

本发明属于电机制造及控制领域，具体涉及一种适用于高速场合的永磁辅助式无轴承同步磁阻电机的转子结构。

背景技术

无轴承电机在定子转矩绕组中叠入极对数相差1的悬浮力绕组，通过控制通入这两套绕组的电流可同时产生电磁转矩和径向悬浮力，同步磁阻电机具有动态响应快、结构简单、成本低等优点，因此，无轴承同步磁阻电机兼备磁轴承与同步磁阻电机的优点，能够最大限度地利用磁阻转矩。目前，常见的是凸极式转子无轴承同步磁阻电机，具有结构简单、造价低廉、易实现高速或超高速运行等优势，但凸极式转子无轴承同步磁阻电机的凸极比(交轴电感与直轴电感之比)较低，造成电机功率因数、转矩密度和效率偏低，限制了其使用范围。为了提高凸极比，无轴承同步磁阻电机采用多层磁障式转子，但其存在转矩密度偏低的缺陷。为此，在无轴承同步磁阻电机的磁障转子中注入永磁体形成新型永磁辅助式无轴承同步磁阻电机，具有功率因数、转矩密度和效率均较高的优点，并且具备较宽的弱磁调速能力，进一步拓宽无轴承同步磁阻电机的应用范围。

中国专利申请号为201621414659.2的文献中公开了一种永磁辅助式无轴承同步磁阻电机，磁障采用圆弧形，沿d轴对称分布，每个磁障中间设置一个永磁体安装槽，永磁体嵌于永磁体安装槽内。中国专利申请号为201911242920.3的文献中公开了一种能够有效降低转矩和悬浮力脉动的永磁辅助式无轴承同步磁阻电机，其每一层磁障结构是由设置于磁障中心的矩形永磁体安装槽、磁障中心线左右对称分布的两个二次函数曲线形隔磁桥以及磁障端部采用贝塞尔(Bezier)三次曲线组成，解决了传统无轴承同步磁阻电机凸极比偏低导致的电机功率因数低的问题，以及传统无轴承同步磁阻电机转子中不含有永磁体导致的转矩密度偏低的问题，然而，由于转子磁障中永磁体的添加，由定子磁动势与转子磁动势的谐波相互作用产生的转矩脉动问题更加严重，对电机的稳定运行会产生不利的影响。另外，利用有限元方法分析转子斜极、定子绕组短距以及转子不对称磁障对无轴承同步磁阻电机的转矩和悬浮力脉动的抑制作用，但是，这种方法加大了设计工作量，且削弱了转子的悬浮性能。

发明内容

1、技术问题

本发明的目的是提出一种铁氧体永磁辅助式无轴承同步磁阻电机的转子结构，以解决现有永磁辅助式无轴承同步磁阻电机在高速运行工况下时转矩脉动和悬浮力脉动大、传统钕铁硼永磁体易退磁的难题，提高电机控制精度，从而实现电机转子的稳定悬浮和高效运行，更好地应用于电气传动系统。

2、技术方案