CN109586441B - 一种气隙磁场等效型电机转子结构 - Google Patents
一种气隙磁场等效型电机转子结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109586441B CN109586441B CN201811423486.4A CN201811423486A CN109586441B CN 109586441 B CN109586441 B CN 109586441B CN 201811423486 A CN201811423486 A CN 201811423486A CN 109586441 B CN109586441 B CN 109586441B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waveform
- rotor core
- slot
- motor
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
本发明公开了一种气隙磁场等效型电机转子结构,包括中心转轴和套设于中心转轴上的转子铁芯,转子铁芯表面设有P组等效槽,转子铁芯内部设有多个磁极,P为磁极的个数。本发明给出了等效槽跨度的通式,可适用于各种类型电机,通用性强;本发明无需对永磁体进行加工,降低了加工成本;本发明通过在转子铁芯表面开设多个等效槽,降低了电机的转矩脉动,电机运行更加平稳,噪音得到了有效控制;转子铁芯表面的等效槽可以降低气隙磁密的谐波含量,从而降低了电机的涡流损耗,提高了电机的运行效率,降低了电机的温升。
Description
技术领域
本发明涉及永磁电机领域,特别是涉及一种气隙磁场等效型电机转子结构。
背景技术
永磁电机在现代工业生产中已经获得了大量应用,高功率密度和高转矩密度是其显著优点,但由于大量永磁体的引入,所产生的齿槽转矩会影响输出转矩的平稳性,大量谐波的存在会在定转子表面感生出涡流损耗,降低了电机的效率,且损耗引起的温升会使永磁体产生退磁风险,电机运行的稳定性受到威胁。
为了降低电机的齿槽转矩,研究人员提出了定子齿、永磁体表面或转子铁芯外表面开槽的做法,但是通常开槽位置随机,针对单一类型电机,不具有可总结的规律性,无法推广至其他电机,通用性差。永磁体分段的方法可以降低电机的涡流损耗,但永磁体加工处理困难,额外增加的工艺步骤必然会导致加工成本的上升。增大电机的气隙可以减小齿槽转矩和涡流损耗,但较大的气隙会使得永磁体工作点降低,所需电枢电流增大,电机铜耗升高,效率和出力均会受到影响,在当今追求低成本、高效率电机的应用背景下并不适宜。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种气隙磁场等效型电机转子结构,能够解决现有技术中存在的通用性差、成本高、效率低的问题。
技术方案:为达到此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明所述的气隙磁场等效型电机转子结构,包括中心转轴和套设于中心转轴上的转子铁芯,转子铁芯表面设有P组等效槽,转子铁芯内部设有P个磁极,第i个等效槽的深度h满足0.5mm≤h≤(lyoke/5),lyoke为转子铁芯表面到中心转轴之间的距离,第i个等效槽的跨度αi=(2βi)/P,i=(j+1)/2,βi为第一波形与第二波形的第j个交点到第j+1个交点之间的跨距角度,其中,第一波形和第二波形满足以下条件:
第一波形为多个正弦波的叠加波形,第一波形的表达式如式(1)所示:
式(1)中,f1是第一波形的基准频率,Ak是频率为kf1的正弦波形的幅值,x为角度,0°≤x≤180°,5≤N;
第二波形为三角波,第二波形的幅值Ak2=mAk,m≥1,第二波形的频率f2=N f1。
进一步,所述转子铁芯的内部设有P个通槽,每个通槽内设有两个永磁体。
进一步,通槽本身关于中心转轴的轴线对称,所有通槽也关于中心转轴的轴线对称。
进一步,所述通槽上设置有用于固定永磁体的台阶槽。
进一步,所述转子铁芯由转子冲片叠压而成。
有益效果:本发明公开了一种气隙磁场等效型电机转子结构,与现有技术相比,具有如下的有益效果:
1)本发明提出了在转子铁芯表面开设多个等效槽的方案,且给出了等效槽跨度的通式,可适用于各种类型电机,通用性强;
2)本发明无需对永磁体进行加工,降低了加工成本;
3)本发明通过在转子铁芯表面开设多个等效槽,降低了电机的转矩脉动,电机运行更加平稳,噪音得到了有效控制;
4)转子铁芯表面的等效槽可以降低气隙磁密的谐波含量,从而降低了电机的涡流损耗,提高了电机的运行效率,降低了电机的温升。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中转子的结构示意图;
图2为图1的局部放大图;
图3为第一波形和第二波形的示意图;
图4为实施例1中一个4极的电机转子的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种气隙磁场等效型电机转子结构,如图1所示,包括中心转轴1和套设于中心转轴1上的转子铁芯2,转子铁芯2表面设有P组等效槽3,转子铁芯2内部设有P个磁极。等效槽3关于磁极中线4对称。转子铁芯2由转子冲片叠压而成。
第i个等效槽的深度h满足0.5mm≤h≤(lyoke/5),lyoke为转子铁芯2表面到中心转轴1之间的距离。第i个等效槽的跨度αi=(2βi)/P,i=(j+1)/2,βi为第一波形与第二波形的第j个交点到第j+1个交点之间的跨距角度,图2示出了前三个等效槽3的跨度。其中,第一波形和第二波形满足以下条件:
第一波形为多个正弦波的叠加波形,第一波形的表达式如式(1)所示:
式(1)中,f1是第一波形的基准频率,Ak是频率为kf1的正弦波形的幅值,x为角度,0°≤x≤180°,5≤N;
第二波形为三角波,第二波形的幅值Ak2=mAk,m≥1,第二波形的频率f2=N f1。
转子铁芯2的内部设有P个通槽5,每个通槽5内设有两个永磁体6。两个永磁体6构成一个磁极。通槽5本身关于中心转轴1的轴线对称,所有通槽5也关于中心转轴1的轴线对称。通槽5上设置有用于固定永磁体6的台阶槽7。
实施例1:
图4为一个4极同步电机的示意图,有4个磁极,P=4。沿磁极中线对称分布有一系列的等效槽。图3为第一波形和第二波形的示意图,其中第一波形为仅含基准频率的正弦波形,对应k=1,第二波形的幅值为波形1的1.1倍,对应m=1.1。第二波形的频率为波形1的5倍,对应N=1。图3所示,第一波形与第二波形均从零开始增大,第1个和第2个交点之间的跨距角度β1=36°,第3个和第4个交点之间的跨距角度β2=18°,第5个和第6个交点之间的跨距角度β3=2°,所以第1个等效槽的跨度α1=(2β1)/P=(2×36°)/4=18°,第2个等效槽的跨度α2=(2β2)/P=(2×18°)/4=9°,第3个等效槽的跨度α3=(2β3)/P=(2×2°)/4=1°。由于等效槽分布沿磁极中线对称,所以第4个等效槽的跨度等于第2个等效槽的跨度,第5个等效槽的跨度等于第1个等效槽的跨度。等效槽的深度h=0.5mm,转子轭部厚度lyoke=32mm,满足0.5mm≤h≤(lyoke/5)。等效槽内侧设置U型通槽并嵌入永磁体。转子铁芯由转子冲片叠压而成,并在通槽中设置台阶槽用于固定永磁体。
Claims (5)
1.一种气隙磁场等效型电机转子结构,其特征在于:包括中心转轴(1)和套设于中心转轴(1)上的转子铁芯(2),转子铁芯(2)表面设有P组等效槽(3),转子铁芯(2)内部设有P个磁极,第i个等效槽的深度h满足0.5mm≤h≤(lyoke/5),lyoke为转子铁芯(2)表面到中心转轴(1)之间的距离,第i个等效槽的跨度αi=(2βi)/P,i=(j+1)/2,βi为第一波形与第二波形的第j个交点到第j+1个交点之间的跨距角度,其中,第一波形和第二波形满足以下条件:
第一波形为多个正弦波的叠加波形,第一波形的表达式如式(1)所示:
式(1)中,f1是第一波形的基准频率,Ak是频率为kf1的正弦波形的幅值,x为角度,0°≤x≤180°,5≤N;
第二波形为三角波,第二波形的幅值Ak2=mAk,m≥1,第二波形的频率f2=N f1。
2.根据权利要求1所述的气隙磁场等效型电机转子结构,其特征在于:所述转子铁芯(2)的内部设有P个通槽(5),每个通槽(5)内设有两个永磁体(6)。
3.根据权利要求2所述的气隙磁场等效型电机转子结构,其特征在于:通槽(5)本身关于中心转轴(1)的轴线对称,所有通槽(5)也关于中心转轴(1)的轴线对称。
4.根据权利要求3所述的气隙磁场等效型电机转子结构,其特征在于:所述通槽(5)上设置有用于固定永磁体(6)的台阶槽(7)。
5.根据权利要求1所述的气隙磁场等效型电机转子结构,其特征在于:所述转子铁芯(2)由转子冲片叠压而成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811423486.4A CN109586441B (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种气隙磁场等效型电机转子结构 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811423486.4A CN109586441B (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种气隙磁场等效型电机转子结构 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109586441A CN109586441A (zh) | 2019-04-05 |
CN109586441B true CN109586441B (zh) | 2019-11-12 |
Family
ID=65924355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811423486.4A Active CN109586441B (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种气隙磁场等效型电机转子结构 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109586441B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114400855B (zh) * | 2022-01-24 | 2023-06-16 | 沈阳工程学院 | 一种定转子双模块化永磁同步电机 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013026088A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Newsouth Innovations Pty Limited | Interior permanent magnet machine |
US8957563B2 (en) * | 2011-12-07 | 2015-02-17 | GM Global Technology Operations LLC | Rotor geometry for reduction of torque ripple in a wound field machine |
CN206023524U (zh) * | 2016-07-01 | 2017-03-15 | 浙江大学 | 一种降低异步电机振动和噪声的转子和定子 |
CN106712425A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-05-24 | 广东志高精密机械有限公司 | 一种用于压缩机的永磁式同步电动机 |
-
2018
- 2018-11-27 CN CN201811423486.4A patent/CN109586441B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109586441A (zh) | 2019-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103956872B (zh) | 永磁同步电机及其转子 | |
CN102545436B (zh) | 一种永磁同步直驱电机的磁极结构及其设计方法 | |
CN104485762A (zh) | 一种永磁同步电机转子及永磁同步电机 | |
CN107294243B (zh) | 低转矩波动内置式永磁电机转子及优化电机磁密的方法 | |
CN106533104A (zh) | 永磁同步电机直、斜极一体转子冲片以及永磁同步电机 | |
CN103929033A (zh) | 一种永磁体为弓形的永磁同步电机转子结构 | |
CN110022043A (zh) | 一种整数槽分布绕组虚拟极轮辐式永磁同步电机及其低脉动设计方法 | |
CN111769670A (zh) | 一种分段斜极电机的转子铁芯和永磁同步电机 | |
CN202424445U (zh) | 一种并列结构开关磁阻电机 | |
CN110212665A (zh) | 一种混合式转子连续极永磁同步电机及降低其转矩脉动的方法 | |
CN107104528A (zh) | 一种用于飞轮储能***的高性能Halbach型永磁转子 | |
CN107425629B (zh) | 一种永磁电机转子 | |
CN109586441B (zh) | 一种气隙磁场等效型电机转子结构 | |
CN212588167U (zh) | 一种分段斜极电机的转子铁芯和永磁同步电机 | |
CN206775356U (zh) | 转子理想正弦波气隙磁场永磁同步电机 | |
CN105391261B (zh) | 气隙磁场正弦分布的隐极同步电机转子结构参数确定方法 | |
WO2013170672A1 (zh) | 一种集中绕组电机、发电机及电动机 | |
CN207442668U (zh) | 一种反对称结构形式的新型永磁同步电机 | |
CN206948063U (zh) | 低转矩波动内置式永磁电机转子 | |
CN206389256U (zh) | 永磁同步电机直、斜极一体转子冲片以及永磁同步电机 | |
CN202586687U (zh) | Halbach永磁同步伺服电机 | |
CN104518586A (zh) | 适用于大型永磁同步电机的直槽错极结构 | |
CN113078752A (zh) | 分段不等磁极数的五相永磁电机转子结构 | |
CN208923934U (zh) | 一种低成本高性能谐波削极型连续极永磁同步电机 | |
CN107659103B (zh) | 一种异步起动永磁同步电动机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |