[发明专利]非对称混合磁极型永磁电机

说明书

本发明公开了一种非对称混合磁极型永磁电机，包括内外套设且之间隔有气隙的定子和转子，该定子包括定子铁芯和三相电枢绕组，转子包括转子轭和沿周向均布于转子轭上的多个永磁单元结构，该永磁单元结构包括多层磁障结构、位于多层磁障结构外侧的一字型空气磁障，以及分别设置在多层磁障结构和一字型空气磁障内的内置式永磁体；其中多层磁障结构所对应的圆周角为α_s，一字型空气磁障所对应的圆周角为β_s，α_s+β_s＝90°。本发明在一定永磁体用量的前提下，运用永磁体的不对称分布使得永磁转矩和磁阻转矩分量可以在相近的电流角下达到最大值，提高转矩分量利用率，提高转矩输出能力。

技术领域

本发明涉及永磁电机，尤其一种涉及非对称混合磁极型永磁电机。

背景技术

随着生态环境的恶化和全球能源的衰竭，大力发展新能源汽车产业已成为一个关乎国民经济发展的关键举措。随着用户对于电动汽车的需求不断提高，内置式永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)因为其高功率密度、高效率以及更好的控制精度被广泛应用于电动汽车领域，包括丰田Prius，本田Insight等车型。

不过传统内置式永磁电机存在永磁漏磁较多，利用率不高，同时由于稀土永磁材料价格昂贵，这对于电动汽车的推广和发展是不利的。另一方面，由于传统内置式电机的转子通常采用对称的结构，永磁转矩和磁阻转矩的d轴相差大致45度电角度，导致两者的利用率下降，进一步降低了电机整体的功率密度。为了在降低永磁用量及成本的情况下实现电机的高功率密度，如何进一步提升磁阻转矩分量成为了电机领域的研究热点。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种可有效解决传统内置式永磁电机转矩分量利用率不高缺陷的非对称混合磁极型永磁电机。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种非对称混合磁极型永磁电机，包括内外套设且之间隔有气隙的定子和转子，该定子包括定子铁芯和三相电枢绕组，转子包括转子轭和沿周向均布于转子轭上的多个永磁单元结构，该永磁单元结构包括多层磁障结构、位于多层磁障结构外侧的一字型空气磁障，以及分别设置在多层磁障结构和一字型空气磁障内的内置式永磁体；其中多层磁障结构所对应的圆周角为α_s，一字型空气磁障所对应的圆周角为β_s，α_s+β_s＝90°。

优选的，所述多层磁障结构所对应的圆周角α_s的最优角度值为使永磁磁轴偏移至与磁阻磁轴相重合的角度值。

其中，所述多层磁障结构包括开口朝向气隙且形状相同的第一U型空气磁障和第二U型空气磁障，第一U型空气磁障位于第二U型空气磁障包裹下。

优选的，所述内置式永磁体包括分别位于第一U型空气磁障和第二U型空气磁障的右侧槽内的第一永磁体和第二永磁体，以及位于一字型空气磁障内的第三永磁体；第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体为矩形，充磁方向均沿矩形的短边方向，同一极下的第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体的充磁朝向相同并构成一个磁场回路，相邻极下充磁朝向相反。

再者，所述定子铁芯包括定子齿、定子轭和定子槽，定子齿一端靠近转子，定子齿远离转子的一端由定子轭相连接，相邻定子齿之间形成定子槽；三相电枢绕组为双层分布绕组，缠绕在定子齿上。

进一步，所述定子齿和定子槽绕定子中心轴线均匀布置，定子槽的个数为奇数。

优选的，所述一字型空气磁障为矩形空气槽结构，矩形的四角设有圆弧。

进一步，还包括外壳和用于穿设固定转子的转轴，其中定子、转子和转轴均设于外壳内。