[发明专利]一种高转矩密度非对称转子结构

说明书

本发明涉及一种高转矩密度非对称转子结构，所述转子结构分为单向偏移非对称转子结构和双向偏移非对称转子结构。转子上分布铁氧体永磁体和钕铁硼永磁体，所述铁氧体永磁体为轮辐状分布。所述钕铁硼永磁体为“一”字型，且转子外圆处。所述单向偏移结构的钕铁硼的轴中心从相邻铁氧体的中心线逆时针偏转α角；所述双向偏移结构的钕铁硼分别顺时和逆时针旋转β角和γ角。本发明采用的混合永磁体结构，实现了混合永磁转矩峰值与磁阻转矩峰值在相同的电流角下同时达到最大，提高了永磁利用率和电机的输出转矩；有效的改善了气隙磁密波形，降低了齿槽转矩和转矩脉动，并降低了铁心损耗和涡流损耗。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种高转矩密度非对称少稀土永磁转子结构，该转子结构适用于压缩机、空调、电动工具和电动汽车等应用场合。

背景技术

随着稀土永磁材料的发展，以钕铁硼为主的永磁电机由于具有高效率、高功率密、高可靠性等显著特点，且结构设计多种多样，因此对永磁电机结构的优化设计，能够最大限度的提高其性能和效率，在国民经济的各个领域中的应用越来越广泛。近年来稀土矿产的过度开采不仅使得稀土储备量大幅下降，而且对生态环境造成了严重破坏，为了保护稀土资源以及缓解由于稀土永磁需求量增加造成的价格飙升，出现了用非稀土永磁材料代替部分稀土永磁的少稀土混合永磁电机。

少稀土混合永磁型电机是一种常见的转子永磁同步电机。一直以来，国内外学者研究的比较多的是转子永磁型电机，这是因为相比于传统交流同步电机，转子永磁型电机有诸多的优点。在转子永磁型电机中，转子极上通过永磁材料的使用来代替传统交流同步电机中的励磁绕组，减少了铜耗。由于少稀土电机采用低矫顽力的铁氧体永磁代替了一部分的稀土永磁，转矩输出能力受到限制且铁氧体永磁可能会出现退磁现象。永磁体被铁磁材料包围，容易导致磁极间漏磁，当电机旋转时造成气隙波形畸变，其径向分量会造成定子与转子间的振动，并导致电机固有性能的下降。因此，合理的设计两种永磁体的位置分布、磁路结构、永磁体槽型及定子磁路结构，对提高电机转矩特性、抗退磁能力及电机动态性能具有重要的理论意义和经济价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种少稀土非对称转子永磁电机的转子结构，采用该结构可以改变永磁转矩和磁阻转矩之间电流角的相对位置，提高转矩输出能力，降低转矩脉动，实现电机高效率及低转矩脉动运行，提高电机的工作性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是利用永磁体间的相对位置和磁障的改变，进而改变d轴和q轴之间的电角度，最终达到改变最大永磁转矩和磁阻转矩之间的电流角，并通过优化磁障大小和位置，改善磁路路径，有效提高输出转矩。

一种高转矩密度非对称转子结构，转子结构同轴位于定子内部中心，包括硅钢片(1)、铁氧体永磁体(4)、钕铁硼永磁体(3)，转子每个极上固定镶嵌有一块矩形的铁氧体永磁体(4)，位于转子内部呈轮辐状分布，铁氧体径向对称轴与转子极中心线重合，钕铁硼永磁体(3)位于相邻的铁氧体永磁体(4)之间，呈一字型排开且位于靠近气隙处，在钕铁硼永磁体(3)两侧分别设置左侧磁障(5)、右侧磁障(6)，所述钕铁硼永磁体(3)根据分布形式的不同可分为单向偏移非对称转子结构以及双向偏移非对称转子结构。

进一步，铁氧体永磁体(4)沿切向充磁，相邻铁氧体永磁体(4)的充磁方向相反，钕铁硼永磁体(3)沿径向充磁，相邻钕铁硼永磁体(3)的充磁方向也相反。

进一步，单向偏移非对称转子结构中，每块钕铁硼永磁体(3)的径向中心线与相邻铁氧体永磁体(4)的对称轴不重合，钕铁硼永磁体(3)的径向中心线从相邻铁氧体永磁体(4)的对称轴逆时针偏移α角，α的取值范围为0～180°/p，p为极对数；

双向偏移非对称转子结构中，相邻钕铁硼永磁体(3)的径向中心线分别顺时针、逆时针偏移β角和γ角，β角和γ角需满足β+γ180/p，p为极对数。