永磁電機及提高永磁電機轉速的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電機技術領域，尤其是一種永磁電機及提高永磁電機轉速的方法。
【背景技術】
[0002] 永磁同步電機依靠轉子永磁體提供的勵磁磁場和定子繞組電樞磁場的相互作用， 能夠提供較好的轉矩性能，較高的轉矩密度和功率密度，同時達到較高的效率，但是在高速 運行時，受限其反電動勢和母線驅動電壓的影響，其轉速不能達到一定轉速W上的高轉速。

【發明內容】

[0003] 有鑒于此，本發明針對現有的永磁同步電機在高速運行時，受限其反電動勢和母 線驅動電壓的影響，其轉速不能達到一定轉速W上的高轉速的缺陷，提供一種永磁電機及 提高永磁電機轉速的方法。
[0004] 一種永磁電機，其包括一定子W及一轉子；轉子設置于定子的內腔，定子與轉子之 間之間留有氣隙：
[0005] 定子包括定子輛、定子齒W及定子繞組，定子繞組繞設在定子齒部：
[0006] 轉子包括一轉子鐵巧W及一轉軸；轉軸設置于轉子鐵巧中部；在轉子鐵巧的圓周 方向凸設多個凸極，凸極的數目等于電機的極數。
[0007] 在本發明所述的永磁電機中，永磁電機的直軸磁阻大于永磁電機的交軸磁阻，永 磁電機的凸極比大于內置式永磁同步電機的凸極比：其中凸極為軸對稱結構，直軸為相鄰 兩個凸極的中屯、線，交軸為單個凸極的中屯、線。
[000引在本發明所述的永磁電機中，凸極上開設安裝槽W及永磁體；安裝槽開設在凸極 上兩側：永磁體嵌設在安裝槽內。
[0009] 在本發明所述的永磁電機中，同一凸極上的兩安裝槽相對于凸極的中屯、線對稱。
[0010] 在本發明所述的永磁電機中，相鄰凸極上相鄰的永磁體構成轉子電極磁極的N極 或S極。
[0011] 在本發明所述的永磁電機中，轉子電極磁極的N極和S極交替設置。
[0012] 在本發明所述的永磁電機中，各安裝槽沿轉子徑向呈一字型、V字型或者U字形。
[0013] 在本發明所述的永磁電機中，凸極還包括隔磁橋，隔磁橋設置在凸極上安裝槽的 外側，用于防止漏磁。
[0014] 在本發明所述的永磁電機中，各相連凸極之間的距離相同。
[0015] 本發明還提供一種提高永磁電機轉速的方法，其通過如上述任一項所述的永磁電 機實現：
[0016] 通過增大永磁電機的直軸磁阻，提高電機的凸極比，提高電機的磁阻轉矩在電機 當中的比重，降低永磁磁鏈，使得電機同時具備永磁電機的轉矩性能和磁阻電機的調速性 能。
[0017] 本發明針對現有的永磁同步電機在高速運行時，受限其反電動勢和母線驅動電壓 的影響，其轉速不能達到一定轉速w上的高轉速的缺陷，通過在電機的轉子凸設多個凸極， 相鄰的凸極形成凹槽，通過凹槽降低勵磁磁通的大小，增大永磁電機的直軸磁阻，即降 低直軸電感Ld，此時交軸電感Lq大小保持不變，由公式7; =||?(#^奪佑-可知通過 提高電機的凸極比，提高電機的磁阻轉矩在電機當中的比重并降低永磁磁鏈，使得電機同 時具備普通永磁電機的轉矩性能和磁阻電機的調速性能，使得其特別適合高速運行，同時 有利于實現無位置傳感器控制。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明實施例的永磁電機第一實施例的結構示意圖：
[0019] 圖2是圖1中永磁電機轉子的結構示意圖；
[0020] 圖3(a)為圖2中I處底部隔磁橋結構的局部放大圖：
[0021] 圖3(b)為圖2中II處頂部隔磁橋結構的局部放大圖；
[0022] 圖4是本發明實施例的永磁電機第二實施例的結構示意圖：
[0023] 圖5是本發明實施例的永磁電機第S實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 本發明的原理如下，如圖1所示，一種永磁電機，其包括一定子1 W及一轉子2 ;轉 子2設置于定子1的內腔，定子1與轉子2之間之間留有氣隙。
[0025] 定子1包括定子輛11、定子齒12 W及定子繞組13,定子繞組13繞設在定子齒12 部。
[0026] 轉子2包括一轉子鐵巧24 W及一轉軸25 ;轉軸25設置于轉子鐵巧24中部；在轉 子鐵巧24的圓周方向凸設多個凸極22,凸極22的數目等于電機的極數。相鄰的凸極22形 成凹槽。
[0027] 可選地，在本發明所述的永磁電機中，永磁電機的直軸磁阻大于永磁電機的交軸 磁阻，永磁電機的凸極22比大于內置式永磁同步電機的凸極22比：其中凸極22為軸對稱 結構，直軸為相鄰兩個凸極22的中屯、線，交軸為單個凸極22的中屯、線。
[002引可選地，在本發明所述的永磁電機中，凸極22上開設安裝槽23 W及永磁鐵；安裝 槽23開設在凸極22上兩側；永磁體21嵌設在安裝槽23內。永磁體21可W為一字型，其 充磁方向如圖2所示，每個凸極22的兩組永磁體21充磁方向關于該凸極22的中屯、線對稱， 最終相鄰凸極22相靠近的兩組永磁體21構成電機N極或者S極，即電機d軸方向為相鄰 兩個凸極22的中屯、，而電機q軸方向為凸極22的中屯、，根據電機性能要求，可W通過調節 相鄰凸極22間的夾角a和其深度h來調節永磁電機的凸極22比和永磁體21勵磁的磁通 實現其最佳組合。
[0029] 可選地，在本發明所述的永磁電機中，同一凸極22上的兩安裝槽23相對于凸極22 的中屯、線對稱。
[0030] 可選地，如圖2所示，在本發明所述的永磁電機中，相鄰凸極22上相鄰的永磁體21 構成轉子2電極磁極的N極或S極。
[0031] 在本發明所述的永磁電機中，轉子2電極磁極的N極和S極交替設置。
[0032] 在本發明所述的永磁電機中，各安裝槽23沿轉子2徑向呈一字型、V字型或者U字 形。
[0033] 在本發明所述的永磁電機中，凸極22還包括隔磁橋26,隔磁橋26設置在凸極22 上安裝槽23的外側，用于防止漏磁。
[0034] 如圖3 (a)所示，為圖2中I處隔磁橋26的局部放大圖，圖3(b)為圖2中II處隔 磁橋26局部放大圖。隔磁橋26越飽和，漏磁也就越少，相應的隔磁橋26寬度（W1、W2)也 會越窄，但隔磁橋26太窄會導致轉子2的機械強度有所降低，所W隔磁橋26的寬窄需要綜 合考慮平衡轉子2的機械強度。
[0035] 如圖4所示，為本發明的第二實施例。其每組安裝槽23呈V字形，包含有兩個永 磁體21的安裝槽23(a)、23化），所述兩個安裝槽23之間的夾角0即V字形夾角是可W調 節的，合理的調節V字形夾角0可W增加永磁體21勵磁磁通，改善氣隙磁場的波形。
[0036] 如圖5所示，為本發明的第S實施例。其每組安裝槽23呈U字形，包含有S個永 磁體21的安裝槽23(a)、23化）、23(c)，所述S個安裝槽23之間的夾角0即U字形的夾角 也是可W調節的，其目的同上述的第二實施例。
[0037] 在本發明所述的永磁電機中，各相連凸極22之間的距離相同。
[003引本發明還提供一種提高永磁電機轉速的方法，其通過如上述任一項所述的永磁電 機實現：
[0039] 通過增大永磁電機的直軸磁阻，提高電機的凸極22比，提高電機的磁阻轉矩在電 機當中的比重，降低永磁磁鏈，使得電機同時具備永磁電機的轉矩性能和磁阻電機的調速 性能。
[0040] 通過增大永磁電機的直軸（d軸）磁阻，提高電機的凸極22比，提高電機的磁阻轉 矩在電機當中的比重，降低永磁磁鏈，使得電機同時具備永磁電機的轉矩性能和磁阻電機 的調速性能，使得其特別適合高速運行，同時有利于實現無位置傳感器控制。
[0041] 本發明針對現有的永磁同步電機在高速運行時，受限其反電動勢和母線驅動 電壓的影響，其轉速不能達到一定轉速W上的高轉速的缺陷，通過在電機的轉子2凸 設多個凸極22,相鄰的凸極22形成凹槽，通過凹槽降低勵磁磁通（1),的大小，增大 永磁電機的直軸磁阻，即降低直軸電感Ld，此時交軸電感Lq大小保持不變，由公式
【主權項】
1. 一種永磁電機，其特征在于，其包括一定子w及一轉子；轉子設置于定子的內腔，定 子與轉子之間之間留有氣隙； 定子包括定子輛、定子齒W及定子繞組，定子繞組繞設在定子齒部； 轉子包括一轉子鐵巧W及一轉軸；轉軸設置于轉子鐵巧中部；在轉子鐵巧的圓周方向 凸設多個凸極，凸極的數目等于電機的極數。
2. 如權利要求1所述的永磁電機，其特征在于，永磁電機的直軸磁阻大于永磁電機的 交軸磁阻，永磁電機的凸極比大于內置式永磁同步電機的凸極比；其中凸極為軸對稱結構， 直軸為相鄰兩個凸極的中屯、線，交軸為單個凸極的中屯、線。
3. 如權利要求1所述的永磁電機，其特征在于，凸極上開設安裝槽W及永磁鐵；安裝槽 開設在凸極上兩側；永磁體嵌設在安裝槽內。
4. 如權利要求3所述的永磁電機，其特征在于，同一凸極上的兩安裝槽相對于凸極的 中屯、線對稱。
5. 如權利要求3所述的永磁電機，其特征在于，相鄰凸極上相鄰的永磁體構成轉子電 極磁極的N極或S極。
6. 如權利要求3所述的永磁電機，其特征在于，轉子電極磁極的N極和S極交替設置。
7. 如權利要求3所述的永磁電機，其特征在于，各安裝槽沿轉子徑向呈一字型、V字型 或者U字形。
8. 如權利要求3所述的永磁電機，其特征在于，凸極還包括隔磁橋，隔磁橋設置在凸極 上安裝槽的外側，用于防止漏磁。
9. 如權利要求3所述的永磁電機，其特征在于，各相連凸極之間的距離相同。
10. -種提高永磁電機轉速的方法，其特征在于，其通過如權利要求1-9任一項所述的 永磁電機實現； 通過增大永磁電機的直軸磁阻，提高電機的凸極比，提高電機的磁阻轉矩在電機當中 的比重，降低永磁磁鏈，使得電機同時具備永磁電機的轉矩性能和磁阻電機的調速性能。
【專利摘要】本發明提供一種永磁電機，其包括一定子以及一轉子；轉子設置于定子的內腔，定子與轉子之間留有氣隙；定子包括定子軛、定子齒以及定子繞組，定子繞組繞設在定子齒部；轉子包括一轉子鐵芯以及一轉軸；轉軸設置于轉子鐵芯中部；在轉子鐵芯的圓周方向凸設多個凸極，凸極的數目等于電機的極數通過在電機的轉子凸設多個凸極，相鄰的凸極形成凹槽，通過凹槽降低勵磁磁通的大小，增大永磁電機的直軸磁阻，即降低直軸電感，此時交軸電感大小保持不變，通過提高電機的凸極比，提高電機的磁阻轉矩在電機當中的比重并降低永磁磁鏈，使得電機同時具備普通永磁電機的轉矩性能和磁阻電機的調速性能，使得其特別適合高速運行。
【IPC分類】H02K21-14, H02K1-27
【公開號】CN104638864
【申請號】CN201510085600
【發明人】杜成飛, 歐景, 楊國威, 宋寶, 曲榮海, 畢海生, 張素潔, 謝小園, 郭文文
【申請人】武漢華大新型電機科技股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月16日