材料包含定子上徑向充磁的鐵氧體材料9和單極性徑向充磁的釹鐵硼永磁材料10。
[0030]參照圖1、2、3，圖3中所標注的Θ 1、Θ 2、Θ 3分別為圖1、圖2中小槽8、調(diào)制極6和槽口 7所對應到圓心的角度，d為小槽8深度，且每個齒上小槽8的寬度相等，深度也相同。在原有永磁游標電機(圖2)中，定子齒上調(diào)制極6在定子圓周形成等寬均勻分布，亦即Q1=θ2= Θ 3;而在本發(fā)明(圖1)中，定子齒上調(diào)制極6在定子圓周形成非均勻分布，小槽8的寬度、槽口 7的寬度和調(diào)制極6的寬度三者互不相等，亦即Θ 2# Θ 3。在保證各調(diào)制極6寬度相等的條件下，對Θ i的大小進行優(yōu)化，由于圓周對應的總角度一定，各定子齒分得的角度也一定，即Θ1+2Θ2+Θ3= 18° (20個定子齒均分圓周，每個定子齒分得角度為18° )?？紤]到加工樣機是繞組的放置，θ3取值不能過小，在本電機中設(shè)定為4.5°，僅對Q1進行優(yōu)化，Θ 2自然也會隨之變化。如圖4所示為輸出轉(zhuǎn)矩隨Θ 1取值不同的變化曲線，保持電機轉(zhuǎn)速、電流等其他參數(shù)不變，輸出轉(zhuǎn)矩先隨Θ i的增大而增大，達到一個最高點后，開始隨Q1的增大而減小，可見Θ i有一個使得輸出轉(zhuǎn)矩較大的區(qū)間，而這個區(qū)間在本電機中約為5.3°?5.9°，區(qū)別于傳統(tǒng)游標電機中采用的調(diào)制極6等分定子圓周所得到的角度。此外，通過對小槽深度d的優(yōu)化，得出在本發(fā)明中使得電機轉(zhuǎn)矩最大的d的范圍為1.8mm?2.2_。結(jié)合對小槽寬度與深度的優(yōu)化，改善了電機的磁通路徑，有效減小了電機的齒槽轉(zhuǎn)矩并提升了輸出轉(zhuǎn)矩。
[0031]附圖5、6分別為原有永磁游標電機與本發(fā)明中電機的空載磁場分布圖，圖中放大部分還標注出了兩電機中部分永磁體(鐵氧體材料9和釹鐵硼材料10)的充磁方向。兩圖放大部分的磁力線分布清楚地表明:由于本發(fā)明中電機外轉(zhuǎn)子的釹鐵硼材料10采用單極性，在節(jié)約了一半稀土永磁材料的同時，很大程度上減少了外轉(zhuǎn)子上永磁體的極間漏磁，提高了稀土永磁材料的利用率；另一方面，本電機中定子齒上小槽內(nèi)加入的鐵氧體材料9增加了進入定子齒內(nèi)的磁力線數(shù)，進一步增大了磁密。
[0032]圖7為本發(fā)明與原有永磁游標電機在相同條件下獲得的空載反電勢的波形對比，可以看到在相同尺寸時，原有電機的反電勢幅值約為50V，而本發(fā)明的反電勢幅值為63V，比原有電機的反電勢提升了約26%。
[0033]參照圖8，原有永磁游標電機的平均輸出轉(zhuǎn)矩26.8Nm，而本發(fā)明的輸出轉(zhuǎn)矩平均值30.1Nm，相比于原有電機提升了 12.7%。通過比較兩者輸出轉(zhuǎn)矩波形的平滑度也能看出，本發(fā)明具有更小的轉(zhuǎn)矩脈動，轉(zhuǎn)矩輸出更為平穩(wěn)。
[0034]本發(fā)明采用的容錯齒和集中繞組結(jié)構(gòu)保證了電機的高可靠性，另外，外轉(zhuǎn)子I采用單極性釹鐵硼材料10，在減少了一半稀土永磁材料的情況下，通過優(yōu)化游標電機的定子齒小槽8寬度以及在小槽8中填入鐵氧體材料9，節(jié)約電機制造成本的同時又進一步提升了電機的功率密度，為磁材料的混合使用開辟了廣闊的前景。
[0035]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0036]以上對本發(fā)明所提供的一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機并對此進行了詳細介紹，本文應用了具體個例對本發(fā)明的原理和實施方式進行了闡述，所要說明的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，其特征在于，包括:外轉(zhuǎn)子(I)和內(nèi)定子(2)； 所述外轉(zhuǎn)子(I)內(nèi)表面嵌有單極性的釹鐵硼永磁材料(10);所述內(nèi)定子(2)包括寬度不等的電樞齒(3)和容錯齒(4)，電樞齒(3)上繞有單層集中繞組(5)，徑向相對兩齒上的集中繞組串聯(lián)成一相繞組，AB⑶E五相繞組在定子10個電樞齒(3)上呈A、D、B、E、C、A、D、B、E、C分布；電樞齒(3)和容錯齒(4)的齒端開槽形成等寬的調(diào)制極(6)，每兩個調(diào)制極(6)之間是間隔分布的槽口(7)和小槽(8)，相同電樞齒(3)或者容錯齒⑷上兩調(diào)制極(6)間的小槽⑶內(nèi)嵌有徑向充磁的鐵氧體材料(9)，小槽(8)、槽口(7)和調(diào)制極(6)三者的高度相同，寬度互不相等。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，其特征在于:所述小槽(8)對應到圓心的角度Θ 1、調(diào)制極(6)對應到圓心的角度θ2、槽口(7)對應到圓心的角度Θ 3，滿足關(guān)系式:Θ夕Θ Θ 3;且每個電樞齒(3)和容錯齒(4)上小槽⑶的寬度相等，深度也相同。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，其特征在于:所述Θ 1、Θ 2、Θ 3滿足關(guān)系式:Θ 1+2 Θ 2+ Θ 3= 18。； Θ 3取值4.5°，Θ I取值范圍為5.3°?5.9° ο4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，其特征在于:所述小槽⑶深度的范圍為1.8mm?2.2mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，其特征在于:所述調(diào)制極(6)在內(nèi)定子圓周上形成等寬非均勻分布。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，其特征在于:所述釹鐵硼永磁材料(10)的極弧系數(shù)為0.5。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，其特征在于:所述調(diào)制極間的鐵氧體材料(9)采用與外轉(zhuǎn)子上釹鐵硼材料(10)同方向的徑向充磁。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，該電機為轉(zhuǎn)子永磁型，包含外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子。外轉(zhuǎn)子嵌裝徑向充磁的單極性釹鐵硼永磁材料，內(nèi)定子由電樞齒與容錯齒組成，兩者采用不等齒寬以最大程度上增大槽面積，齒上開有小槽，形成等寬的調(diào)制極，小槽嵌裝徑向充磁的鐵氧體，電樞齒繞有單層集中繞組。該混合磁材料永磁容錯電機充分利用定子有限空間，在非均分定子圓周的定子齒小槽內(nèi)嵌裝鐵氧體材料，減小了轉(zhuǎn)子上永磁體的極間漏磁與電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，提高了永磁體的利用率，在降低制造成本的同時提升了電機的功率密度。
【IPC分類】H02K21/22, H02K3/28, H02K1/27, H02K1/16
【公開號】CN105162302
【申請?zhí)枴緾N201510532822
【發(fā)明人】劉國海, 陳鳴, 趙文祥, 吉敬華, 陳前, 趙萬祥
【申請人】江蘇大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月26日