[发明专利]一种不对称内置式交替极结构的异步起动永磁同步电机

说明书

本发明公开了属于永磁电机技术领域的一种不对称内置式交替极结构的异步起动永磁同步电机。该电机转子铁心(1)由冲片叠压而成，表面设置有间隔排布的若干个槽型尺寸相同的转子槽，内部混合设置有非导磁鼠笼绕组(2)及导磁鼠笼绕组(3)。转子铁心(1)内侧间隔嵌放有若干个转子永磁体(4)，转子永磁体(4)对应的永磁极与铁极沿周向交替设置。所述非导磁鼠笼绕组(2)、导磁鼠笼绕组(3)的排布为，永磁极中轴线一侧若干鼠笼绕组为导磁鼠笼绕组(3)，其余鼠笼绕组为非导磁鼠笼绕组(2)。间隔排布的鼠笼绕组之间为不对称铁极(5)。本发明可以有效提高电机的起动性能，保证电机的输出转矩，并有效降低气隙磁密中的谐波含量及齿槽转矩。

技术领域

本发明属于永磁电机技术领域，具体涉及一种不对称内置式交替极结构的异步起动永磁同步电机，适用于某型号民用飞机相关机载设备。

背景技术

根据相关标准CCAR-25-R4《运输类飞机适航标准》和GJB299C-2006《电子设备可靠性预计手册》，应用于民用飞机的电机必须运行可靠、便于维护、能够减轻起飞重量。因此具备自起动能力、重量轻、结构简单、效率高、功率因数高的异步起动永磁同步电机，在民用飞机相关机载设备的应用具备明显优势。

目前，异步起动永磁同步电机多为内置式永磁转子，其应用仍存在一些问题：起动过程中，由于定子磁场与永磁体磁场存在转差率，产生制动转矩，影响电机起动性能；由于鼠笼绕组的存在，永磁体体积受限，无法得到足够的输出转矩；鼠笼绕组在起动过程中会产生较大的电流，增加了永磁体退磁的风险；电机定转子双边开槽，导致电机齿槽转矩较大以及气隙磁场谐波含量的增加。

对于自启动永磁同步电机，CN201110046135.8提供了一种具有复合材料起动导条的自启动永磁同步电机，该专利通过采用由黄铜和铜铁合金两种材料复合，增大单根鼠笼导条的转子电阻的方法，使得该电机具有较小的起动电流和适中的起动转矩。但是这种电机增加了电机加工工艺的难度，降低了电机的稳态性能。

对于交替极结构的永磁同步电机，CN113489200A提供了一种磁钢不对称的交替极转子，该专利转子每一极中包含至少两块磁钢，磁钢尺寸不对称，得到的交替极结构的永磁同步电机输出大且平稳。但是，该专利的转子结构强度较低，且存在气隙磁密幅值不等的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前异步起动永磁同步电机起动性能较差、输出转矩不足、起动电流大、齿槽转矩及气隙磁场谐波较高的问题，为此，本发明提供了一种不对称内置式交替极结构的异步起动永磁同步电机。

这种不对称内置式交替极结构的异步起动永磁同步电机，包括包括转子铁心、非导磁鼠笼绕组、导磁鼠笼绕组、转子永磁体、不对称铁极。转子铁心表面设置有间隔排布的若干个槽型尺寸相同的转子槽，其内部设置有非导磁鼠笼绕组、导磁鼠笼绕组。转子铁心内侧间隔嵌放有若干个转子永磁体，转子永磁体对应的永磁极与铁极沿周向交替排布。非导磁鼠笼绕组、导磁鼠笼绕组的排布为，永磁极中轴线一侧若干鼠笼绕组为导磁鼠笼绕组，其余鼠笼绕组均为非导磁鼠笼绕组。间隔排布的鼠笼绕组之间为不对称铁极。

进一步的，所述鼠笼绕组，所采用的非导磁材料，磁导率低电导率高，材料包括但不限于铸铝或黄铜；所采用的导磁材料，磁导率高电导率低，包括但不限于1010钢筋或铁硅铝合金。

进一步的，所述转子永磁体的尺寸、充磁方向均相同，在转子永磁体的端部设置有隔磁桥；磁极结构包括但不限于V型、双极式、W型、一字型磁极。

进一步的，所述不对称铁极，极弧宽度不等，靠近导磁鼠笼绕组一侧铁极极弧宽度更大。

本发明与现有技术相比，其优势在于：采用交替极结构，减小了起动过程中产生的制动转矩，提高了永磁体利用率，改善了起动性能；永磁极中轴线一侧设置导磁鼠笼绕组，利用磁场偏移效应，提升了输出转矩，降低了转矩脉动，且所选用的导磁材料电阻率高，降低了起动电流，提高起动性能；不对称铁极结构削弱了气隙磁场谐波含量，降低了电机的齿槽转矩。

附图说明