[发明专利]一种提高同步磁阻电机运行特性的转子斜极结构

说明书

本发明公开了一种提高同步磁阻电机运行特性的转子斜极结构，包括转子，所述转子采用多层磁桥式结构，所述转子斜极结构的最优的转子斜极角度值接近定子斜‑槽的角度值且不等于定子斜‑槽的角度值。本发明的转子斜极的角度同时考虑定子相带谐波及转子磁桥饱和点导致的谐波，对两者同时都有削弱的作用，采用最优的斜极角度能够很大程度上降低同步磁阻电机的转矩波动。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种提高同步磁阻电机运行特性的转子斜极结构。

背景技术

同步磁阻电机具有加工工艺简单、成本低、转子损耗小等优势，从而替代异步电机工业应用具有强大的潜力。同步磁阻电机的转矩全部来源于磁阻转矩，其转子结构的复杂性导致其转矩波动的优化较为困难。转矩波动又会影响电机的运行性能，会带来电机震动及噪音的潜在问题。目前虽有很多针对降低同步磁阻电机转矩波动的方法，都是针对电机运行的某单一工况针对的削弱某次谐波来达到降低转矩波动效果，但同步磁阻电机不同运行工况其电机的饱和特性不同，导致电机转矩波动的谐波的组成也会不同，没有能够在电机运行的全工况内解决电机转矩波动的问题。

转子分段错极是减小电机转矩波动最有效的措施之一。但转子错极从原理上是和定子斜槽基本一致，传统的斜极方式都是斜一个定子槽来削弱电机的齿谐波来达到削弱转矩波动的效果。对于同步磁阻电机来讲此斜极方式存在两种弊端，一是采用斜极方式必会带来转矩系数的降低，当采用较少的定子槽配合时对电机转矩输出的削弱较严重。二是同步磁阻电机的特殊性转矩波动的来源较复杂，此斜极方式仅是考虑了定子相带谐波的影响，忽略了转子结构的影响。

同步磁阻的转矩波动有两个来源：一是定子磁动势和转子磁动势的相互作用，另一个是定转子开槽引起的磁阻变化不均匀导致。所以在优化同步磁阻电机的转矩波动时，应把转子的特殊结构带来的转矩波动也要考虑进来。同步磁阻电机的转子磁障分布可以等效为转子开槽的模式，定义转子开槽磁障的末端为转子的开槽标识。每极下等效槽数为6进而可以等效成定子36槽/转子24虚拟槽的等效异步电机。同步磁阻电机由于其转子的特殊性，根据实际的经验及运行特性一般选用比较固定的槽极配合。当选用定子槽数为24槽转子一般3层，定子槽数为36槽，转子一般选用4层，定子槽数为48槽转子一般选用5层结构。而且，当选用上述的槽极配合时，电机会有比较好的转矩波动的特性。

转子分段等效斜极的方式能够降低电机的谐波从而降低转矩波动，但不同的转子分段数对转矩的输出和转矩波动的的影响比较大，较少的分段数虽对电机的转矩损失较少，但对谐波的削弱作用不明显。较多的分段数对电机的谐波削弱明显，但带来的加工成本和装配工艺性要求较高。因此采用分段斜极的策略时要综合考虑转矩输出和转矩波动的降低以及工艺成本。

发明内容

为降低同步磁阻电机的转矩波动及削弱斜极带来的转矩损失，本发明提供了一种提高同步磁阻电机运行特性的转子斜极结构，针对不同槽极配合的同步磁阻电机的转子通用的斜极方式以减小同步磁阻电机的转矩波动。

本发明采用的技术方案是：

一种提高同步磁阻电机运行特性的转子斜极结构，包括转子，所述转子采用多层磁桥式结构，其特征在于：所述转子斜极结构的最优的转子斜极角度值接近定子斜-槽的角度值且不等于定子斜-槽的角度值。

本发明的转子斜极的角度同时考虑定子相带谐波及转子磁桥饱和点导致的谐波，对两者同时都有削弱的作用，采用最优的斜极角度能够很大程度上降低同步磁阻电机的转矩波动。

进一步，所述定子斜-槽的角度θ为：

θ＝360°/Ns

其中Ns为定子槽数；

最优的转子斜极角度θ1为

θ1＝k(360/N)

其中N为定子槽数和转子虚拟槽数的最小公倍数，k取正整数使得θ1为接近θ的值且不等于θ。