组合磁极式内置径向V型永磁同步电机，属于永磁电机领域，本发明专利技术为解决正弦波驱动的稀土永磁同步电机气隙磁场存在谐波和易出现局部不可逆退磁问题。本发明专利技术包括转子和定子，转子磁极为一层或多层嵌入式V型永磁体结构；转子磁极包括两个稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极，两个稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极均为长条形，V型永磁体安装槽每条斜坡通道内均嵌入1个稀土永磁磁极和1个铁氧体永磁磁极；同一斜坡通道内的两个磁极均为与该斜坡通道垂直方向的平行充磁，且充磁方向相同；充磁方向同时向V字型内部或同时向V字型外部。该结构的永磁同步电机使得气隙磁场谐波含量降低，提高了电机效率，同时铁氧体永磁材料价格便宜，降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种组合磁极式的转子结构，属于永磁电机领域。
技术介绍
随着环境与能源危机等问题的日益严重，高效节能的电气设备成为发展趋势，由 此极大的促进了高功率密度、高效率的稀土永磁同步电机的发展。但稀土永磁材料的价格 一直居高不下，而稀土永磁电机受稀土永磁材料价格波动影响较大，因此稀土永磁电机的 成本也随之受到影响，较高的成本大大压缩了稀土永磁同步电机的发展空间。而且稀土材 料属于不可再生资源，电机系统中过多的稀土材料用量也会对环境造成破坏。因此，在保证 电机性能的前提下，研究少稀土材料的高效节能电机系统，不仅是能源战略的需要，更是出 于环境保护的考虑。 对于正弦波驱动的稀土永磁同步电机，永磁材料产生的气隙磁场分布总会含有谐 波成分，这些谐波磁场会引起额外的铁损以及转矩波动;而稀土永磁材料在使用中易出现 局部不可逆退磁，尤其是在高温情况下，永磁材料不可逆退磁将导致电机性能的下降。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决正弦波驱动的稀土永磁同步电机气隙磁场存在谐波和易 出现局部不可逆退磁问题，尤其是在高温情况下，永磁材料不可逆退磁将导致电机性能的 下降的问题，提供了一种组合磁极式内置径向V型永磁同步电机。在不影响电机输出性能前 提下，既降低稀土永磁电机成本，又能提高稀土永磁电机气隙磁场正弦度、解决高温退磁问 题就极具现实意义了。 本专利技术包括两个技术方案： 第一个技术方案为单层磁极结构:所述组合磁极式内置径向V型永磁同步电机，包 括转子和定子，转子设置在定子的内部，转子和定子之间留有径向气隙，定子包括定子铁心 和定子绕组，定子铁心的内部定子槽中设置定子绕组;转子包括多个转子磁极和转子铁心， 转子铁心沿圆周方向均布一层V型永磁体安装槽，V型永磁体安装槽沿轴向延伸，且V型开口 面向定子，每个V型永磁体安装槽内设置一个转子磁极； 转子磁极包括两个稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极，两个稀土永磁磁极和两 个铁氧体永磁磁极均为长条形，V型永磁体安装槽每条斜坡通道内均嵌入1个稀土永磁磁极 和1个铁氧体永磁磁极； 同一斜坡通道内的稀土永磁磁极和铁氧体永磁磁极均为与该斜坡通道垂直方向 的平行充磁，且充磁方向相同；V型永磁体安装槽两个斜坡通道内的两个稀土永磁磁极的充 磁方向同时向V字型内部或同时向V字型外部。 第二个技术方案为多层磁极结构:所述组合磁极式内置径向V型永磁同步电机，包 括转子和定子，转子设置在定子的内部，转子和定子之间留有径向气隙，定子包括定子铁心 和定子绕组，定子铁心的内部定子槽中设置定子绕组;转子包括多个转子磁极和转子铁心， 转子铁心沿圆周方向均布η层V型永磁体安装槽，V型永磁体安装槽沿轴向延伸，每个V型永 磁体安装槽的V型开口面向定子，处于同一半径上的η个V型永磁体安装槽相互平行，每个V 型永磁体安装槽内设置一个转子磁极;η为大于或等于2的自然数； 转子磁极包括两个稀土永磁磁极和两个铁氧体永磁磁极，两个稀土永磁磁极和两 个铁氧体永磁磁极均为长条形，V型永磁体安装槽每条斜坡通道内均嵌入1个稀土永磁磁极 和1个铁氧体永磁磁极； 同一斜坡通道内的稀土永磁磁极和铁氧体永磁磁极均为与该斜坡通道垂直方向 的平行充磁，且充磁方向相同；V型永磁体安装槽两个斜坡通道内的两个稀土永磁磁极的充 磁方向同时向V字型内部或同时向V字型外部； 同一半径上的η个转子磁极的充磁方向保持一致。 本专利技术的优点：在传统内置径向V型稀土永磁同步电机的基础上，用铁氧体永磁材 料代替一部分稀土永磁材料，将铁氧体材料放置于稀土永磁材料两侧。由于铁氧体材料剩 磁低于稀土永磁材料剩磁，通过组合可以使气隙磁密波形更加接近正弦波，降低气隙磁场 的谐波含量，从而可以降低磁场谐波引起的定子铁损和转矩波动。此外，铁氧体永磁材料的 抗退磁能力强于稀土永磁材料，且铁氧体永磁材料抗退磁能力随温度升高而加强，将铁氧 体放置于稀土材料两侧能大大降低原本稀土永磁材料的局部退磁风险，提高电机运行可靠 性。该组合磁极式永磁电机利用成本低廉的铁氧体永磁材料代替一部分稀土永磁材料，降 低了成本，同时使效率和运行可靠性增加。【附图说明】 图1是一种传统内置径向V型稀土永磁同步电机结构示意图，单层磁极结构； 图2是一种传统内置径向V型稀土永磁同步电机结构示意图，双层磁极结构；图3是实施方式一所述组合磁极式内置径向V型永磁同步电机的结构示意图，单层 磁极结构；图4是实施方式二所述组合磁极式内置径向V型永磁同步电机的结构示意图，双层 磁极结构；图5是本专利技术电机的组合式的转子磁极的具体结构示意图； 图6是本专利技术的组合磁极式内置径向V型永磁同步电机与传统的内置径向V型稀土 永磁同步电机的气隙磁密波形对比图。【具体实施方式】【具体实施方式】 一：下面结合图3、图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述组合 磁极式内置径向V型永磁同步电机，包括转子和定子，转子设置在定子的内部，转子和定子 之间留有径向气隙，定子包括定子铁心1和定子绕组2,定子铁心1的内部定子槽中设置定子 绕组2;转子包括多个转子磁极3和转子铁心4，转子铁心4沿圆周方向均布一层V型永磁体安 装槽3-3，V型永磁体安装槽3-3沿轴向延伸，且V型开口面向定子，每个V型永磁体安装槽3-3 内设置一个转子磁极3; 转子磁极3包括两个稀土永磁磁极3-1和两个铁氧体永磁磁极3-2，两个稀土永磁 磁极3-1和两个铁氧体永磁磁极3-2均为长条形，V型永磁体安装槽3-3每条斜坡通道内均嵌 入1个稀土永磁磁极3-1和1个铁氧体永磁磁极3-2;同一斜坡通道内的稀土永磁磁极3-1和铁氧体永磁磁极3-2均为与该斜坡通道垂 直方向的平行充磁，且充磁方向相同；V型永磁体安装槽3-3两个斜坡通道内的两个稀土永 磁磁极3-1的充磁方向同时向V字型内部或同时向V字型外部。 一个斜坡通道内，稀土永磁磁极3-1沿坡方向的长度为a/2，铁氧体永磁磁极3-2沿 坡方向的长度为b/2，二者满足如下条件：式中：c为转子磁极3的极距； d为V型永磁体安装槽3-3的两个斜坡通道夹角； Br2为稀土永磁磁极3-1在工作温度下剩磁密度;Bn为铁氧体永磁磁极3-2在工作 温度下剩磁密度;且满足Br2>Bri。 按上述公式对稀土永磁磁极3-1和铁氧体永磁磁极3-2的尺寸进行合理配比，使其 产生正弦度最好的气隙磁场波形，从而有利于降低铁损和转矩波动。放置于稀土永磁磁极3-1两侧的铁氧体永磁磁极3-2抗退磁能力较强，且其矫顽力 具有正温度系数，高温时抗退磁能力会进一步加强，能够改善实际应用时稀土永磁材料高 温易退磁问题。 本实施方式所述的磁极部分3的总宽度和厚度与图1中的稀土永磁磁极相同；由如 图6可知，本专利技术提出的组合磁极式内置径向V型永磁同步电机气隙磁密波形畸变率明显变 小，但其磁密幅值也因引入剩磁较小的铁氧体材料而随之变小，为保证电机的输出能力与 图1所示的内置径向V型稀土永磁同步电机保持一致，增加了组合磁极电机的轴向长度，但 组合磁极式电机成本依然比纯稀土永磁电机低。由图6可知，本专利技术提出的组合磁极式内置 径向V型永磁同步电机的气隙磁密波形比传统内置V型永磁同步电机更加正弦，从而降低了 定当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
组合磁极式内置径向V型永磁同步电机，包括转子和定子，转子设置在定子的内部，转子和定子之间留有径向气隙，定子包括定子铁心(1)和定子绕组(2)，定子铁心(1)的内部定子槽中设置定子绕组(2)；转子包括多个转子磁极(3)和转子铁心(4)，转子铁心(4)沿圆周方向均布一层V型永磁体安装槽(3‑3)，V型永磁体安装槽(3‑3)沿轴向延伸，且V型开口面向定子，每个V型永磁体安装槽(3‑3)内设置一个转子磁极(3)；其特征在于，转子磁极(3)包括两个稀土永磁磁极(3‑1)和两个铁氧体永磁磁极(3‑2)，两个稀土永磁磁极(3‑1)和两个铁氧体永磁磁极(3‑2)均为长条形，V型永磁体安装槽(3‑3)每条斜坡通道内均嵌入1个稀土永磁磁极(3‑1)和1个铁氧体永磁磁极(3‑2)；同一斜坡通道内的稀土永磁磁极(3‑1)和铁氧体永磁磁极(3‑2)均为与该斜坡通道垂直方向的平行充磁，且充磁方向相同；V型永磁体安装槽(3‑3)两个斜坡通道内的两个稀土永磁磁极(3‑1)的充磁方向同时向V字型内部或同时向V字型外部。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑萍，程路明，于斌，周承豫，陈敬东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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