組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種組合磁極式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)境與能源危機(jī)等問題的日益嚴(yán)重，高效節(jié)能的電氣設(shè)備成為發(fā)展趨勢(shì)，由 此極大的促進(jìn)了高功率密度、高效率的稀±永磁同步電機(jī)的發(fā)展。但稀±永磁材料的價(jià)格 一直居高不下，而稀±永磁電機(jī)受稀±永磁材料價(jià)格波動(dòng)影響較大，因此稀±永磁電機(jī)的 成本也隨之受到影響，較高的成本大大壓縮了稀±永磁同步電機(jī)的發(fā)展空間。而且稀±材 料屬于不可再生資源，電機(jī)系統(tǒng)中過多的稀±材料用量也會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。因此，在保證 電機(jī)性能的前提下，研究少稀±材料的高效節(jié)能電機(jī)系統(tǒng)，不僅是能源戰(zhàn)略的需要，更是出 于環(huán)境保護(hù)的考慮。
[0003] 對(duì)于正弦波驅(qū)動(dòng)的稀±永磁同步電機(jī)，永磁材料產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)分布總會(huì)含有諧 波成分，運(yùn)些諧波磁場(chǎng)會(huì)引起額外的鐵損W及轉(zhuǎn)矩波動(dòng);而稀±永磁材料在使用中易出現(xiàn) 局部不可逆退磁，尤其是在高溫情況下，永磁材料不可逆退磁將導(dǎo)致電機(jī)性能的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是為了解決正弦波驅(qū)動(dòng)的稀±永磁同步電機(jī)氣隙磁場(chǎng)存在諧波和易 出現(xiàn)局部不可逆退磁的問題，尤其是在高溫情況下，永磁材料不可逆退磁將導(dǎo)致電機(jī)性能 的下降的問題，提供了一種組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)。在不影響電機(jī)輸出性能前 提下，既降低稀±永磁電機(jī)成本，又能提高稀±永磁電機(jī)氣隙磁場(chǎng)正弦度、解決高溫退磁問 題就極具現(xiàn)實(shí)意義了。
[0005] 本發(fā)明所述組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，且平行相對(duì)設(shè) 置，轉(zhuǎn)子和定子之間存在軸向氣隙，定子包括定子鐵屯、和定子繞組，定子鐵屯、為圓盤形結(jié) 構(gòu)，定子鐵屯、的內(nèi)部定子槽中設(shè)置定子繞組;轉(zhuǎn)子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極和轉(zhuǎn)子鐵屯、，轉(zhuǎn)子鐵屯、 為圓盤形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵屯、面向定子的表面沿圓周方向表貼式均勻設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極；
[0006] 轉(zhuǎn)子磁極為圓弧形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁極包括稀±永磁磁極和兩個(gè)鐵氧體永磁磁極;稀 ±永磁磁極的兩個(gè)左右端面分別設(shè)置一個(gè)鐵氧體永磁磁極，稀±永磁磁極和兩個(gè)鐵氧體永 磁磁極構(gòu)成連續(xù)圓弧狀磁極結(jié)構(gòu);稀±永磁磁極和兩個(gè)鐵氧體永磁磁極的充磁方向均為軸 向充磁，且充磁方向相同。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提出的組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)的氣隙磁密波形 比傳統(tǒng)軸向磁通稀±永磁同步電機(jī)更加正弦，從而降低了定子鐵耗和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。此外，鐵氧 體材料的強(qiáng)抗退磁能力降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)退磁風(fēng)險(xiǎn)，提高了電機(jī)的可靠性。
[000引在傳統(tǒng)軸向磁通稀±永磁同步電機(jī)的基礎(chǔ)上，用鐵氧體永磁材料代替一部分稀± 永磁材料，將鐵氧體放置于稀±永磁材料兩側(cè)。由于鐵氧體材料剩磁低于稀±永磁材料剩 磁，通過組合可W使氣隙磁密波形更加接近正弦波，降低氣隙磁場(chǎng)的諧波含量，從而可W降 低磁場(chǎng)諧波引起的定子鐵損和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。此外，鐵氧體永磁材料的抗退磁能力強(qiáng)于稀±永 磁材料，且鐵氧體永磁材料抗退磁能力隨溫度升高而加強(qiáng)，將鐵氧體放置于稀±材料兩側(cè) 能大大降低原本稀±永磁材料的局部退磁風(fēng)險(xiǎn)，提高電機(jī)運(yùn)行可靠性。該組合磁極式永磁 電機(jī)利用成本低廉的鐵氧體永磁材料代替一部分稀±永磁材料，降低了成本，同時(shí)使效率 和運(yùn)行可靠性增加。
【附圖說明】
[0009] 圖1是軸向磁通稀±永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是圖1的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，是傳統(tǒng)軸向磁通稀±永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)；
[0011] 圖3是圖1的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，是本發(fā)明所述組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)的 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖4是圖3中組合式的轉(zhuǎn)子磁極的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖5是本發(fā)明的組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)與傳統(tǒng)的軸向磁通稀±永磁同 步電機(jī)的氣隙磁密波形對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0014] 一：下面結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述組合磁極 式軸向磁通永磁同步電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，且平行相對(duì)設(shè)置，轉(zhuǎn)子和定子之間存在軸向氣 隙，定子包括定子鐵屯、1和定子繞組2,定子鐵屯、1為圓盤形結(jié)構(gòu)，定子鐵屯、1的內(nèi)部定子槽中 設(shè)置定子繞組2;轉(zhuǎn)子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極3和轉(zhuǎn)子鐵屯、4,轉(zhuǎn)子鐵屯、4為圓盤形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵屯、 4面向定子的表面沿圓周方向表貼式均勻設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極3;
[0015] 轉(zhuǎn)子磁極3為圓弧形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁極3包括稀±永磁磁極3-1和兩個(gè)鐵氧體永磁磁 極3-2;稀±永磁磁極3-1的兩個(gè)左右端面分別設(shè)置一個(gè)鐵氧體永磁磁極3-2，稀±永磁磁極 3-1和兩個(gè)鐵氧體永磁磁極3-2構(gòu)成連續(xù)圓弧狀磁極結(jié)構(gòu);稀±永磁磁極3-1和兩個(gè)鐵氧體 永磁磁極3-2的充磁方向均為軸向充磁，且充磁方向相同。
[0016] 本發(fā)明的電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1、圖3和圖4所示，放置于稀±永磁磁極3-1兩側(cè)的鐵氧體 永磁磁極3-2抗退磁能力較強(qiáng)，且其矯頑力具有正溫度系數(shù)，高溫時(shí)抗退磁能力會(huì)進(jìn)一步加 強(qiáng)，能夠改善實(shí)際應(yīng)用時(shí)稀±永磁材料高溫易退磁問題。
[0017] 本實(shí)施方式所述的磁極部分3的總寬度和厚度與圖1中的稀±永磁磁極相同；為保 證電機(jī)的輸出能力與圖1所示的傳統(tǒng)表貼式稀±永磁同步電機(jī)保持一致，需要增加組合磁 極電機(jī)的軸向長(zhǎng)度，但組合磁極式電機(jī)成本依然比純稀±永磁電機(jī)低。
[0018] 由圖5可知，本實(shí)施方式提出的組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)的氣隙磁密波 形比傳統(tǒng)軸向磁通稀±永磁同步電機(jī)更加正弦，從而降低了定子鐵耗和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。此外，鐵 氧體材料的強(qiáng)抗退磁能力降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)退磁風(fēng)險(xiǎn)，提高了電機(jī)的可靠性。
[0019] 【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，稀±永磁磁極3-1圓弧 角度為a,鐵氧體永磁磁極3-2圓弧角度為b/2,二者滿足如下條件：
[0021] 式中：化2為稀±永磁磁極(3-1)在工作溫度下剩磁密度;Bri為鐵氧體永磁磁極(3- 2)在工作溫度下剩磁密度;且滿足化2〉Bri。
[0022] 按上述公式對(duì)稀±永磁磁極3-1和鐵氧體永磁磁極3-2的尺寸進(jìn)行合理配比，使其 產(chǎn)生正弦度最好的氣隙磁場(chǎng)波形，從而有利于降低鐵損和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，且平行相對(duì)設(shè)置，轉(zhuǎn)子和定子 之間存在軸向氣隙，定子包括定子鐵心（1)和定子繞組(2)，定子鐵心（1)為圓盤形結(jié)構(gòu)，定 子鐵心（1)的內(nèi)部定子槽中設(shè)置定子繞組(2);轉(zhuǎn)子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(3)和轉(zhuǎn)子鐵心(4)， 轉(zhuǎn)子鐵心(4)為圓盤形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵心(4)面向定子的表面沿圓周方向表貼式均勻設(shè)置有多 個(gè)轉(zhuǎn)子磁極(3); 其特征在于，轉(zhuǎn)子磁極(3)為圓弧形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁極(3)包括稀土永磁磁極(3-1)和兩個(gè) 鐵氧體永磁磁極(3-2);稀土永磁磁極(3-1)的兩個(gè)左右端面分別設(shè)置一個(gè)鐵氧體永磁磁極 (3-2 )，稀土永磁磁極(3-1)和兩個(gè)鐵氧體永磁磁極(3-2)構(gòu)成連續(xù)圓弧狀磁極結(jié)構(gòu);稀土永 磁磁極(3-1)和兩個(gè)鐵氧體永磁磁極(3-2)的充磁方向均為軸向充磁，且充磁方向相同。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)，其特征在于，稀土永磁磁極 (3-1)圓弧角度為a，鐵氧體永磁磁極(3-2)圓弧角度為b/2，二者滿足如下條件：式中：Br2為稀土永磁磁極(3-1)在工作溫度下剩磁密度;Br1為鐵氧體永磁磁極(3-2)在 工作溫度下剩磁密度;且滿足Br2>Bn。
【專利摘要】組合磁極式軸向磁通永磁同步電機(jī)，屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決正弦波驅(qū)動(dòng)的稀土永磁同步電機(jī)氣隙磁場(chǎng)存在諧波和易出現(xiàn)局部不可逆退磁的問題。本發(fā)明包括轉(zhuǎn)子和定子，且平行相對(duì)設(shè)置，轉(zhuǎn)子鐵心面向定子的表面沿圓周方向表貼式均勻設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極；轉(zhuǎn)子磁極為圓弧形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁極包括稀土永磁磁極和兩個(gè)鐵氧體永磁磁極；稀土永磁磁極的兩個(gè)左右端面分別設(shè)置一個(gè)鐵氧體永磁磁極，稀土永磁磁極和兩個(gè)鐵氧體永磁磁極構(gòu)成連續(xù)圓弧狀磁極結(jié)構(gòu)；稀土永磁磁極和兩個(gè)鐵氧體永磁磁極的充磁方向均為軸向充磁，且充磁方向相同。該結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)使得氣隙磁場(chǎng)諧波含量降低，提高了電機(jī)效率，同時(shí)鐵氧體永磁材料價(jià)格便宜，降低了成本。
【IPC分類】H02K1/02, H02K21/00
【公開號(hào)】CN105429409
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510968521
【發(fā)明人】佟誠德, 程路明, 宋志翌, 王明嶠, 田孟嬌
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日