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CN108494211A - 一种轴向磁通永磁同步磁阻电机 - Google Patents

一种轴向磁通永磁同步磁阻电机 Download PDF

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CN108494211A
CN108494211A CN201810505257.0A CN201810505257A CN108494211A CN 108494211 A CN108494211 A CN 108494211A CN 201810505257 A CN201810505257 A CN 201810505257A CN 108494211 A CN108494211 A CN 108494211A
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CN
China
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permanent magnet
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magnetic resistance
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magnet synchronous
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CN201810505257.0A
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龙万宝
谢树龙
廖翀
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GUANGZHOU COSINE ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
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GUANGZHOU COSINE ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

本发明公开了一种轴向磁通永磁同步磁阻电机，该电机定子的段数和转子上永磁体片的对数呈4:5的比例关系，定子段数目为4的倍数，电机相数为4相。该结构与普通三相轴向电机和径向磁阻电机相比，可以提高输出转矩，可减小转矩脉动。

Description

一种轴向磁通永磁同步磁阻电机
技术领域
本发明涉及一种轴向磁通永磁同步磁阻电机，属于电机制造的技术领域。
背景技术
轴向磁通永磁同步磁阻电机是一种新型的电机结构，磁阻电机也是与普通的交、直流电动机不同的一种电机，磁阻电机是依靠“磁阻最小原理”来产生转矩，目前诸多应用领域要求电机的输出转矩大，转矩脉动小，对电机的输出转矩、体积和重量就提出了更严格的要求。
现有轴向磁通磁阻电机，或者径向磁通磁阻电机的绕组很多是采用4:3结构，即定子的段数和转子永磁体片对数呈4:3的比例关系，定子段数目为4的倍数，转子上磁轭的对数或永磁体的对数为3的倍数，运转时，同时有两相绕组通电。
4:3结构磁阻电机带来的第一个问题是，由于电机结构不能更好的利用电机定转子的电磁能量，电机的输出转矩不够大，使电机不能获得较大的转矩密度，不能有效的减轻电机体积和重量，没有有效的利用电机的体积和重量。
4:3结构磁阻电机的第二个问题是，由于电机转子永磁体数目较少，使电机输出转矩的脉动也比较大，从而造成电机产生了较大的振动和噪音问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以减少转矩脉动的轴向磁通永磁同步磁阻电机。
4：3结构永磁同步磁阻电机在转动过程中永磁体和定子绕组的相对位置决定了同一时刻最多两相绕组做功，如果第三相绕组也通电做功，形成的吸引力或排斥力将阻碍电机旋转。如果设计出一种电机，可以实现一个电机的四相当中三相同时做功，那么就可以做到减小电机转矩脉动并增大转矩密度。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种轴向磁通永磁同步磁阻电机，包括定子和转子，转子上设置有成对的永磁体片，该电机定子的段数和转子永磁体片对数呈4:5的比例关系。由于该4：5结构电机采用了更多的转子永磁体段，相对于4：3结构电机来说，永磁体数目多了，电机峰值转矩间隔更小了，减小了电机的转矩脉动。
定子段数目为4的倍数，整个电机为四相，每一相中相邻的两段绕组绕向相反。每一相所有定子段串联连接，每一相绕组相互独立，可以独立驱动。采用四相结构，在运转时，并使四相定子绕组中同时有三相通电，这样电机可以产生更大的电磁转矩，就提高了电机的转矩密度。
定子段围绕电机中心转轴呈均匀分布。
永磁体片，永磁体充磁方向是沿着轴线方向的，相邻永磁体片的磁力线方向是相反，沿着轴向的两片永磁体为一对，其磁力线方向相同。这样可以同时利用转子上不同磁力线方向的永磁体。
本发明所述4:5的比例关系，是为了使永磁片体积在合适的范围，若采用更高比例（例如4：7比例）则永磁体片的体积在相同电机直径情况下必须更小，这会导致电机驱动时换相时间短，甚至超出电路的性能范围。
在维持4:5比例的情况下改变定子段和永磁体片的数目和尺寸，可得到不同体积和功率的电机。
附图说明
图1为本发明相关的轴向磁通永磁同步磁阻电机的示意图；
图2为本发明实施例中16个定子段，20对永磁体片结构示意图，未显示外壳和转动轴；
图3为本发明实施例中16个定子段排布示意图；
图4为本发明实施例中16个定子段铁芯排布示意图；
图5为本发明实施例中20对永磁体片的示意图；
图6为本发明实施例中20对永磁体片的磁力线方向示意图；
图7为本发明实施例线圈绕组相序示意图；
图8为本发明实施例线圈绕组绕向示意图。
具体实施方式
本发明的实施例采用了16个定子段、20对永磁体片的实例，定子段和转子永磁体片对数为4:5比例关系。如图1、图2、图3、图4、图5所示，该轴向磁通永磁同步磁阻电机包括永磁体片1、定子段铁芯2、线圈绕组3、永磁体片4、磁轭5、定子支撑结构6，图中未显示外壳和转动轴。
永磁体片1、永磁体片4、磁轭5构成电机转子。
定子段铁芯2、线圈绕组3、定子支撑结构6构成电机定子。
永磁体片的磁力线方向如图6所示，相邻永磁体片的磁力线方向是相反的，如图5所示沿着轴向，在相对的两个转子盘上，角度位置相同的两个永磁体片为一对，磁力线方向相同。
线圈绕组3相序如图7所示，整个电机分成ABCD四相，绕组3-A1、绕组3-A2、绕组3-A3和绕组3-A4组成电机A相，绕组3-B1、绕组3-B2、绕组3-B3和绕组3-B4组成电机B相，绕组3-C1、绕组3-C2、绕组3-C3和绕组3-C4组成电机C相，绕组3-D1、绕组3-D2、绕组3-D3和绕组3-D4组成电机D相。每一相中4个独立绕组是串联关系。
线圈绕组3各个段的绕向如图8所示，定子段围绕电机中心转轴呈均匀分布，每相当中相邻的两段绕组绕向相反，图中箭头所示为绕组绕向。
需要指出的是根据本发明的具体实施方式所作出的任何变形，均不脱离本发明的精神以及权利要求所记载的范围。

Claims (4)

1.一种轴向磁通永磁同步磁阻电机，包括定子和转子，所述转子上设置有成对的永磁体片，其特征在于，所述定子的段数和所述转子上永磁体片的对数呈4:5的比例关系。
2.根据权利要求1所述的一种轴向磁通永磁同步磁阻电机，其特征在于，所述定子段的数目为4的倍数，电机相数为4相，每一相中相邻两段绕组的绕向相反。
3.根据权利要求2所述的一种轴向磁通永磁同步磁阻电机，其特征在于，所述定子段围绕电机中心转轴呈均匀分布。
4.根据权利要求2所述的一种轴向磁通永磁同步磁阻电机，其特征在于，所述永磁体片充磁方向是沿着轴线方向的，相邻永磁体片的磁力线方向是相反，沿着轴向的两片永磁体为一对，其磁力线方向相同。
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