本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)，具體涉及一種反凸極永磁磁阻電機(jī)，屬于電機(jī)與電器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率和功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，是因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)磁鏈來(lái)源為永磁體，電機(jī)尺寸可以進(jìn)一步縮小，提高了功率密度。同時(shí)電機(jī)運(yùn)行于同步狀態(tài)，功率因數(shù)和效率會(huì)進(jìn)一步提升，因此在電力驅(qū)動(dòng)和風(fēng)力發(fā)電及電動(dòng)汽車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，由于常規(guī)的永磁同步電機(jī)需要依賴稀土永磁材料，其價(jià)格成本太高，而且原材料不具有可再生性。如果直接采用鐵氧體永磁材料的會(huì)大幅降低現(xiàn)有常規(guī)永磁同步電機(jī)的性能。而現(xiàn)有永磁磁阻電機(jī)雖然擺脫了對(duì)稀土材料的依賴，但是其在結(jié)構(gòu)上容易出現(xiàn)失磁，尤其是在電機(jī)重載時(shí)，失磁情況更加嚴(yán)重。此外，現(xiàn)有的永磁磁阻電機(jī)效率較低。本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直嘗試新的方案，但是該問(wèn)題一直沒(méi)有得到妥善解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種反凸極永磁磁阻電機(jī)，該技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、避免高溫高壓退磁、具有反凸極效應(yīng)，反凸極永磁磁阻電機(jī)結(jié)合了永磁同步電機(jī)高效率和高功率密度特性，同時(shí)僅需鐵氧體永磁材料產(chǎn)生的相對(duì)微弱的永磁磁場(chǎng)。交軸上設(shè)計(jì)的風(fēng)洞形成了特有的反凸極特性，大幅提高了電機(jī)的抗退磁特性，同時(shí)保證了電機(jī)具有較高的效率，并且不減弱其機(jī)械強(qiáng)度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下，一種反凸極永磁磁阻電機(jī)，其特征在于，所述反凸極永磁磁阻電機(jī)包括由內(nèi)向外依次包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、鐵氧體永磁體、定子繞組3、定子鐵芯1以及外殼底座,所述轉(zhuǎn)子鐵芯以沖片疊壓的形式穿過(guò)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子鐵芯中均勻分布著永磁體安裝槽，所述鐵氧體永磁體用樹(shù)脂等粘在永磁體安裝槽中形成偶數(shù)個(gè)磁極，定子繞組為絕緣漆包線制成并均勻嵌入定子線槽中，所述定子疊片固定于電機(jī)外殼上,電機(jī)外殼含有底座、接線端等，以便電機(jī)進(jìn)行安裝固定。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述定子疊片和轉(zhuǎn)子鐵芯之間設(shè)置有氣隙。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，其中永磁體安裝槽中的偶數(shù)個(gè)磁極，每極永磁體成下不封口的等腰梯形排列，且每極之間有等腰梯形的風(fēng)洞即空氣磁障，空氣磁障的存在不但可以提高電機(jī)凸極率，同時(shí)可以有效進(jìn)行內(nèi)部通風(fēng)，降低永磁體溫度。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述等腰梯形的風(fēng)洞對(duì)稱分布在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的交軸軸線上，等腰梯形靠近轉(zhuǎn)軸的一側(cè)是上底，靠近定子的一側(cè)是下底，且下底與氣隙不聯(lián)通。此種設(shè)計(jì)在保證了通風(fēng)的基礎(chǔ)上也保證了轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)剛度。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述空氣磁障的高度大于永磁體安裝槽的寬度，且空氣磁障的上底不超出永磁體安裝槽，以避免造成磁場(chǎng)畸變，影響電機(jī)效率。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述空氣磁障的兩斜邊與永磁體安裝槽設(shè)置有肋條，肋條的存在可有效提高轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剛度同時(shí)避免了永磁體的滑動(dòng)。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)子鐵芯為硅鋼沖片疊壓而成或者澆注成形。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述定子鐵芯上均勻分布多個(gè)定子線槽，定子槽的數(shù)量一般為3的倍數(shù)；每個(gè)定子槽中均設(shè)有定子繞組，定子繞組為漆包線繞制而成。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)，1）該技術(shù)方案整體設(shè)計(jì)巧妙、結(jié)構(gòu)緊湊；2）該技術(shù)方案對(duì)稀土材料沒(méi)有依賴性，但是依然保留了永磁同步電機(jī)的優(yōu)越性能；與現(xiàn)有的永磁磁阻電機(jī)相比，q軸深槽型空氣磁障增大了電機(jī)的凸極率，提高了電機(jī)帶載性能，同時(shí)減弱了定子勵(lì)磁電流的退磁效應(yīng)，尤其在電機(jī)重載運(yùn)行時(shí)效果更明顯，此外，深槽的存在配合電機(jī)端部的散熱風(fēng)扇可以進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度，降低了高溫退磁的可能性。所提出的永磁體位置分布以及和風(fēng)洞的結(jié)構(gòu)配合可以提高電機(jī)全速域的效率；3）該技術(shù)方案成本較低，便于大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的反凸極永磁磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型的反凸極永磁磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型的反凸極永磁磁阻電機(jī)的功角特性曲線；

圖4是本實(shí)用新型的反凸極永磁磁阻電機(jī)的永磁體溫度時(shí)間曲線；

圖5是本實(shí)用新型的反凸極永磁磁阻電機(jī)的功率分布圖譜；

圖中：1-定子鐵芯；2-定子線槽；3-定子繞組；4-定轉(zhuǎn)子間空氣隙；5-轉(zhuǎn)子鐵芯；6-永磁體安裝槽；7-鐵氧體永磁體；8-空氣磁障；9-轉(zhuǎn)軸；10-肋條。

具體實(shí)施方式：

為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1：參見(jiàn)圖1，一種反凸極永磁磁阻電機(jī)，所述反凸極永磁磁阻電機(jī)包括由內(nèi)向外依次包括轉(zhuǎn)軸9、轉(zhuǎn)子鐵芯5、鐵氧體永磁體7、定子繞組3、定子鐵芯1以及外殼底座,所述轉(zhuǎn)子鐵芯以沖片疊壓的形式穿過(guò)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子鐵芯中均勻分布著永磁體安裝槽6，永磁體安裝槽6的數(shù)量為偶數(shù)組，并且安裝槽設(shè)置為梯形，下部不封底的，根據(jù)不同的需要，此安裝槽可為2、4、6或8個(gè)；永磁體槽關(guān)于圖中所示的直軸線d對(duì)稱，以鐵氧體為材料的永磁體7安裝在永磁體槽中，二者之間以樹(shù)脂等非導(dǎo)磁材料粘接，所述鐵氧體永磁體用樹(shù)脂等粘在永磁體安裝槽中形成偶數(shù)個(gè)磁極，定子繞組為絕緣漆包線制成并均勻嵌入定子線槽中，所述定子鐵芯固定于電機(jī)外殼上，所述定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯之間設(shè)置有氣隙4；其中永磁體安裝槽6中的偶數(shù)個(gè)磁極，每極永磁體成下不封口的等腰梯形排列，且每極之間有等腰梯形的風(fēng)洞即空氣磁障8。

實(shí)施例2：參見(jiàn)圖1，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述等腰梯形的風(fēng)洞8對(duì)稱分布在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的交軸軸線q上，等腰梯形靠近轉(zhuǎn)軸的一側(cè)是上底，靠近定子的一側(cè)是下底，且下底與氣隙不聯(lián)通。此種設(shè)計(jì)在保證了通風(fēng)的基礎(chǔ)上也保證了轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)剛度。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例3：參見(jiàn)圖1，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述空氣磁障8的高度大于永磁體安裝槽6的寬度，且空氣磁障8的上底不超出永磁體安裝槽；所述空氣磁障8的兩斜邊與永磁體安裝槽設(shè)置有肋條10。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例4：參見(jiàn)圖1，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)子鐵芯為硅鋼沖片疊壓而成或者澆注成形，所述定子鐵芯上均勻分布多個(gè)定子線槽2，定子槽的數(shù)量一般為3的倍數(shù)；每個(gè)定子槽中均設(shè)有定子繞組3，定子繞組為漆包線繞制而成。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

工作原理：參見(jiàn)圖1-圖5，所述反凸極永磁磁阻電機(jī)如圖1所示，由于存在空氣磁障8，所以交軸磁阻大于直軸磁阻，即R_q>R_d，則交軸電感小于直軸電感，即L_q<L_d，所以電機(jī)凸極率ρ=L_q/L_d<1表現(xiàn)為反凸極電機(jī)；同時(shí)電機(jī)采用鐵氧體材料，相比于稀土材料，其磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱60%；綜合而言，所述電機(jī)為永磁磁阻電機(jī)。

所述電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T可以拆分為永磁轉(zhuǎn)矩分量Tm以及磁阻轉(zhuǎn)矩分量Ta，其關(guān)系方程為：

上式中，θ表示電機(jī)功角；T_A為電機(jī)轉(zhuǎn)矩分量的幅值；C_T是與電機(jī)結(jié)構(gòu)特性相關(guān)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)；x_q和x_d分別為交軸和直軸電抗，與電機(jī)結(jié)構(gòu)相關(guān)；所述反凸極永磁磁阻電機(jī)固有屬性為x_q<x_d。

如圖2所示，常規(guī)的凸極永磁磁阻電機(jī)為直軸磁阻大于交軸磁阻，電機(jī)表現(xiàn)為正凸極特性；因此當(dāng)電機(jī)功角小于90°時(shí)磁阻轉(zhuǎn)矩為負(fù)，當(dāng)功角大于90°時(shí)直軸較大的電流會(huì)產(chǎn)生退磁電樞反應(yīng)磁場(chǎng)，而此時(shí)電機(jī)存在最大輸出轉(zhuǎn)矩，所以過(guò)載時(shí)電機(jī)電磁穩(wěn)定性較低。

所述反凸極永磁磁阻電機(jī)因在交軸q的位置設(shè)置了梯形空氣磁障8，所以交軸磁阻大于直軸磁阻，所以交軸電抗小于直軸電抗。相應(yīng)的，所述反凸極永磁磁阻電機(jī)最大電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的電機(jī)功角位置小于90°，如圖3所示。而功角小于90°時(shí)電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩為正值，且同時(shí)直軸的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)方向與永磁體磁場(chǎng)同向，不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載出現(xiàn)去磁問(wèn)題，穩(wěn)定性更高。

所述風(fēng)洞在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中更加利于內(nèi)部散熱，尤其是自帶轉(zhuǎn)子散熱風(fēng)扇的大功率電機(jī)；此外此風(fēng)洞的存在提高了轉(zhuǎn)子交軸q上的磁阻，電機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)磁路飽和的可能性更小，降低了轉(zhuǎn)子的渦流損耗。此兩方面因素大幅降低了永磁體7的核心溫度，其溫度特性如圖4所示。

本實(shí)用新型中的永磁體槽形狀使得槽中永磁體7在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的氣隙磁密波形正弦度更高且基波占比更大，此特性可提高電機(jī)全速域的效率，其效率圖譜如圖5所示。

本實(shí)用新型還可以將實(shí)施例2、3、4所述技術(shù)特征中的至少一個(gè)與實(shí)施例1組合形成新的實(shí)施方式。

需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所作出的等同變換或替代均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。