[发明专利]一种高磁阻转矩的混合磁极式永磁同步电机

说明书

本发明公开了一种高磁阻转矩的混合磁极式永磁同步电机，包括定子和转子，定子侧嵌有电枢绕组，转子上沿轴向均匀设有L形永磁体；所述L形永磁体包括沿轴向分布的内嵌式永磁体和表贴式永磁体，表贴式永磁体和内嵌式永磁体呈L形并有一夹角；按旋转方向，所述内嵌式永磁体靠近转轴端设有第一隔磁槽，所述表贴式永磁体后端设有第二隔磁槽。本发明的转子结构能够使得电机凸极方向超前永磁磁极方向45°电角度，在正向旋转时采用i_d＝0控制方式，在产生最大永磁转矩的同时，能够产生最大磁阻转矩；能够在保证相同永磁体用量的情况下，显著提高电机输出转矩。

技术领域

本发明涉及混合磁极式永磁同步电机，尤其涉及一种高磁阻转矩的混合磁极式永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机由于采用永磁体代替励磁绕组，省去的电刷换向器等，提高了电机运行可靠性的同时省去了励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。近年来，高性能的永磁电机被广泛应用于汽车、航空航天、家电等领域。

永磁同步电机也有定子、转子、端盖等器件构成。定子基本与异步感应电机相同，一般采用叠片设计以减小铁心铁耗。转子铁心可以做成实心的，也可以用叠片叠压而成。

永磁同步电机与其他电机最主要的区别是转子的磁路结构，而磁路结构与永磁体在转子上的位置密切相关，所以根据永磁体在转子上的位置，可以将转子结构分为三种：表贴式、内嵌式和爪极式。

表面式转子结构中，永磁体通常呈瓦片形，并位于转子表面，具有结构简单，制造成本较低等优点的同时气隙磁密波形也接近正弦波形，可以显著提高整个系统的传动性能。但这种结构直轴电感往往都比较小，所以在弱磁升速的能力上不如内嵌式结构。内嵌式结构的磁极一般由相邻两个永磁体共同提供磁通，所以具有更大的每极磁通。此外，采取切向式充磁的转子结构还具有比较大的磁阻转矩，但由于组成磁极的两块永磁体对称分布，在采用i_d＝0控制时并不能充分利用电机的磁阻转矩。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种实现高转矩密度和宽调速范围的高磁阻转矩的混合磁极式永磁同步电机。

技术方案：本发明的混合磁极式永磁同步电机，包括定子和转子，定子侧嵌有电枢绕组，转子上设有永磁体槽，永磁体槽内嵌有L形永磁体；所述L形永磁体包括沿轴向分布的内嵌式永磁体和表贴式永磁体，表贴式永磁体和内嵌式永磁体呈L形并有一夹角；所述内嵌式永磁体靠近转轴端设有第一隔磁槽，所述表贴式永磁体后端设有第二隔磁槽。

所述L形永磁体的个数为4p，其中p为电机极对数；所述内嵌式永磁体和表贴式永磁体之间的夹角取值范围为60～90°；所述L形永磁体的极弧系数α_p为：

α_p＝α_p1+α_p2

其中，α_p1为表贴式永磁体的极弧系数，α_p2为内嵌式永磁体的极弧系数；

α_p1＝θ_m1·p/π，其中，θ_m1为表贴式永磁体弧长所占的圆心角；

α_p2＝θ_m2·p/π，其中，θ_m2为内嵌式永磁体极靴弧长所占的圆心角，π为圆周率。

进一步，α_p1的取值范围为0.2～0.8，α_p2的取值范围为0.2～0.8，α_p的取值范围为0.4～1。

进一步，内嵌式永磁体的厚度系数k_b2为：

k_b2＝b_m2/b_m1