[实用新型]混合磁材料永磁容错游标电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种永磁同步电机，特指一种混合磁材料永磁容错游标电机。

背景技术

直接驱动技术将电机与负载直接相联，取消了传统的机械变速机构，从而可以省去诸如机械疲劳、摩擦损耗以及震动噪音等诸多弊端，其应用领域十分广泛，尤其在新能源、国防、先进制造业等诸多要求低速高转矩的特殊场合。而衡量驱动系统性能好坏的一个重要指标是电机转矩密度的大小，电机在直接驱动系统中的功能相当于“设备的心脏”。随着时代的发展，许多应用场合对电机的要求不只停留在于尺寸和效率的大小方面，而且对电机的性能有更高的要求。

传统永磁电机常用大幅增加槽数、绕组数和永磁体极数的方法，来提高其低速大转矩的能力，可是电机体积和重量也会随之增加，虽然其输出转矩因此而提高，但系统的转矩密度却无法达到要求。因此，一种新型高转矩密度永磁电机--永磁游标电机得到诸多学者的关注并对其开展了相关的研究，它是基于“磁齿轮效应”工作的，通过在定子结构上引入调制齿，在定子电枢极数和槽数较少的情况下，绕组在气隙内产生特定的空间谐波与极数较大的永磁体相互作用，从而实现了低速大转矩的性能。可是，对于表贴式永磁游标电机而言，相邻N极和S极永磁体之间存在较为严重的漏磁，严重影响了稀土永磁体的利用率。

实用新型内容

本实用新型的目的为了解决现有表贴式永磁游标电机中相邻永磁体之间严重漏磁和稀土永磁材料的利用率偏低的问题而提出的一种混合磁材料永磁容错游标电机。该混合磁材料电机是指在该电机中既使用铁氧体永磁材料，又使用钕铁硼永磁材料。

本实用新型采用的技术方案是：

一种混合磁材料永磁容错游标电机，包括同轴的外转子和内定子，所述内定子包括定子铁芯和定子绕组，所述外转子包括内磁场的Halbach永磁阵列和转子铁芯，所述Halbach永磁阵列表贴于转子铁芯的内表面，由径向磁化的钕铁硼永磁材料和切向磁化的铁氧体永磁材料相间排列组成。上述改进降低了相邻N极和S极永磁体之间的漏磁磁通，提高了稀土永磁材料的利用率；并且由于铁氧体永磁材料的使用，减少了稀土永磁材料的用量，降低了电机的制造成本。

作为本实用新型的进一步，所述Halbach永磁阵列的钕铁硼永磁材料宽度与调制齿宽度相等。当钕铁硼永磁材料宽度与调制齿宽度相等时，所述Halbach永磁阵列的钕铁硼永磁材料的利用率最高，并且此时漏磁磁通很少。

作为本实用新型的进一步，所述钕铁硼永磁材料与铁氧体永磁材料的宽度比为3∶1。此时，所述Halbach永磁阵列的钕铁硼永磁材料的利用率最优。

作为本实用新型的进一步，所述定子绕组为三相单层集中绕组，所述单层集中绕组交替缠绕在电枢齿上。由于采用了容错齿和单层集中式绕组，使得该电机在结构上具有自解耦作用，从而具有很高的各相磁隔离、热隔离、物理隔离和电隔离的容错能力。

作为本实用新型的进一步，所述定子铁芯和转子铁芯采用DW540_50材料冲片叠压而成。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的混合磁材料永磁容错游标电机由于使用了铁氧体永磁材料作为相邻N极和S极永磁体之间的隔磁磁障，降低了相邻N极和S极永磁体之间的漏磁磁通，提高了稀土永磁材料的利用率；并且由于铁氧体永磁材料的使用，减少了稀土永磁材料的用量，降低了电机的制造成本。

附图说明

图1是本实用新型结构简图；

图2是原有游标电机结构简图；

图3是永磁体与调制齿宽度示意图；

图4是原有游标电机开路磁场分布图；

图5是本实用新型开路磁场分布图；

图6是本实用新型与原有游标电机定位转矩对比图；

图7是本实用新型与原有游标电机反电势对比图；

图8是本实用新型与原有游标电机反电势谐波分析对比图。

图1-8中：1-定子铁芯；2-转子铁芯；3-电枢齿；4-容错齿；5-集中绕组；6-调制齿；7-钕铁硼永磁材料；8-铁氧体永磁材料。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。