[发明专利]一种高转矩密度永磁磁阻同步电机转子结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种高转矩密度永磁磁阻同步电机转子结构，属于永磁电机技术。

背景技术

内置式永磁同步电机根据磁路结构分类属于凸极式电机，电磁转矩中含有永磁转矩分量和磁阻转矩分量。其中，永磁转矩分量最大值在电流角度为0度时达到，磁阻转矩分量最大值在电流角度为45度时达到。合成转矩的最大值电流角度介于0度到45度之间，可见，合成最大转矩未充分利用两种转矩分量。合成转矩的最大值小于永磁转矩与磁阻转矩最大值的代数和，导致了两种转矩分量的不充分利用。

转矩密度是衡量电机性能的重要指标，充分利用各种转矩分量可以提高电机的转矩密度，达到缩小电机所占空间和节能的目标。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高转矩密度永磁磁阻同步电机转子结构，能够充分利用永磁转矩分量与磁阻转矩分量，提高电机的转矩密度。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

在转子铁芯中采用不对称U形通槽结构，永磁转矩最大值的电流角角度等于或大于0度，磁阻转矩最大值的电流角角度小于45度，可使永磁转矩最大值和磁阻转矩最大值在同一电流角度或相近的电流角度达到，提高了合成转矩对两种转矩分量的利用率。

一种高转矩密度永磁磁阻同步电机转子结构，包括中心转轴和转子铁芯，中心转轴与转子铁芯同中心轴线安装；围绕中心轴线，在转子铁芯上均匀设置有P个结构尺寸相同的通槽组，沿顺时针方向，通槽组的编号依次记为1,2，···，i，···，P-1，P，其中P为电机的磁极数；

每个通槽组包括三个U形通槽，每个U形通槽包括一个直底边和两个直侧翼，三个直底边相互平行；根据直底边距离中心轴线的距离，将三个U形通槽分别称为外层U形通槽、中间U形通槽和内层U形通槽，内层U形通槽的直底边和直侧翼的宽度分别为h₁和q₁，中间U形通槽的直底边和直侧翼的宽度分别为h₂和q₂，外层U形通槽的直底边和直侧翼的宽度分别为h₃和q₃，h₃<h₂<h₁，0.5h₁≤q₁≤1.5h₁，0.5h₂≤q₂≤1.5h₂，0.5h₃≤q₃≤1.5h₃；

在每个U形通槽的直底边嵌置有一个永磁体，内层U形通槽直底边内的永磁体长度为l_pm1，磁化方向长度为w_pm1；中间一层U形通槽直底边内的永磁体长度为l_pm2，磁化方向长度为w_pm2；外层U形通槽直底边内的永磁体长度为l_pm3，磁化方向长度为w_pm3；永磁体磁化方向与所属U形通槽直底边宽度方向相同，l_pm3＜l_pm2＜l_pm1，w_pm3＜w_pm2＜w_pm1；同一个U形通槽组内的三个永磁体极性相同，相邻两个U形通槽组内的永磁体极性不同；