一種新型雙凸極變速永磁電機制造技術

本發明專利技術公開一種新型雙凸極變速永磁電機，對其進行設計和分析。該電機具有功率密度高、用銅量少、繞組電阻小、磁路較短等優點。使用有限元方法分析了電機的磁場分布，分析中考慮了鐵磁材料的非線性及永磁磁場和電樞反應磁場的相互影響。基于有限元分析，得到了電機的靜態特性，包括磁鏈、感應電勢和繞組電感特性，并建立了具有斜槽轉子結構的電機模型。研究表明，DSPM?電機的電感不僅是轉子位置的函數，而且與電樞反應對永磁體的增磁或去磁有關。另外，轉子斜槽能有效地改進感應電勢的波形，從而減小轉矩脈動和齒槽轉矩，為該電機的控制與運行奠定了基礎，具有很大的研究價值。

【技術實現步驟摘要】
一種新型雙凸極變速永磁電機
本專利技術屬于電機設計領域，尤其涉及一種新型12_8極雙凸極變速永磁電機的設計方法。
技術介紹
隨著電力電子技術、微電子技術和計算機技術的進步以及高性能永磁材料的出現，新型永磁無刷直流(PMBLDC)電機正在得到迅速發展。與此同時，過去10多年中受到國際電工界廣泛重視的另一種無刷電機，便是開關磁阻(SR)電機。PMBLDC電機效率高、功率密度高，但位于轉子上的永磁體，在高工作溫度和電樞反應磁場作用下可能產生不可逆去磁，且不適用于高轉速場合。SR電機的定、轉子均采用凸極式，轉子上無繞組、無永磁體，結構簡單可靠，適合高速運行，特別是該電機的轉矩僅與繞組電流的大小及繞組電感隨轉子位置的變化率有關，與電流的方向無關，因此可采用單向電流供電，簡化了功率變換器結構，提高了系統工作的可靠性。但是，隨著研究工作的深入，SR電機的一些固有缺陷也顯現出來：①SR電機只有在繞組電感隨轉子位置角增大時給繞組通電才能夠產生正轉矩，因而一個極距范圍內可用來產生轉矩的2個區域，而只有其中一個得到利用，運行效率和材料利用率相對較低；②SR電機本質上是一種單邊勵磁電機，繞組電流中包含轉矩分量和勵磁分量，并產生額外的附加損耗；③繞組電感較大，為避免繞組電流關斷后延續到負轉矩區，必須將繞組提前關斷，因此削弱了電機出力。為此，人們將PMBLDC電機的高功率密度、高效率與SR電機的簡單結構相結合，產生了高功率密度、高效率和高可靠性的雙凸極永磁電機(DSPM電機)。
技術實現思路
本專利技術就是針對上述問題，提供了一種新型12/8極雙凸極變速永磁DSPM電機，對其進行設計和分析。該電機具有功率密度高、用銅量少、繞組電阻小、磁路較短等優點。使用有限元方法分析了電機的磁場分布，分析中考慮了鐵磁材料的非線性及永磁磁場和電樞反應磁場的相互影響。基于有限元分析，得到了電機的靜態特性，包括磁鏈、感應電勢和繞組電感特性，并建立了具有斜槽轉子結構的電機模型。本專利技術采用的技術方案是，一種新型12_8極雙凸極變速永磁電機的設計方法，包括電機設計、有限元分析和靜態特性分析。所述電壓電機設計，該電機基本采用了與SR電機相同的結構，但在定子軛部對稱放置了4塊永磁體。與PMBLDC電機相比，DSPM電機永磁體位于定子，易于冷卻，永磁體的高溫去磁和高速機械振動等方面的性能得到了較大改善。三相12/8極電機由于定子圓周被4塊永磁體分為四等分，定子軛部磁路較短，軛部磁場降落和鐵耗減小。12/8極電機中每極磁通減半，當定子外徑一定時，定子內徑和轉子外徑可適當增大，反之定子外徑可減小，從而使得12/8極電機能達到較高的功率密度；再者，較小的齒寬大大縮短了定子繞組的端部長度，減少了繞組用銅量和電阻，降低了成本，提高了電機的工作效率。所述的有限元分析，采用二維有限元法(FEM)計算DSPM電機的磁場和靜態特性，并做相應的假設條件，對電機在不同轉子位置和不同負載情況下的磁場進行了計算，與傳統的永磁電機相比，DSPM電機具有較強的抗電樞反應去磁能力。所述的靜態特性分析，基于有限元分析，得到了電機的靜態特性，包括磁鏈、感應電勢和繞組電感特性，并建立了具有斜槽轉子結構的電機模型。本專利技術的有益效果是：本專利技術設計的新型12/8極雙凸極變速永磁DSPM電機，它集永磁無刷直流PMBLDCM電機和開關磁阻SRM電機的主要優點于一身，加上其獨特的轉子斜槽和12/8極結構，該電機具有功率密度高、用銅量小、繞組電阻小和轉矩脈動小等優點.用有限元法(FEM)對該電機的磁場分布、永磁磁鏈、反電勢和電感特性進行了計算和分析，計算中考慮了永磁磁場和電樞反應的相互作用，為該電機的控制與運行奠定了基礎，具有很大的研究價值。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步說明。本專利技術保護范圍不僅局限于以下內容的表述。圖1是本專利技術電機截面圖。具體實施方式如圖所示，本專利技術的一種新型12_8極雙凸極變速永磁電機的設計與分析方法，包括電機設計、有限元分析和靜態特性分析。所述電壓電機設計，該電機基本采用了與SR電機相同的結構，但在定子軛部對稱放置了4塊永磁體。與PMBLDC電機相比，DSPM電機永磁體位于定子，易于冷卻，永磁體的高溫去磁和高速機械振動等方面的性能得到了較大改善。三相12/8極電機由于定子圓周被4塊永磁體分為四等分，定子軛部磁路較短，軛部磁場降落和鐵耗減小。12/8極電機中每極磁通減半，當定子外徑一定時，定子內徑和轉子外徑可適當增大，反之定子外徑可減小，從而使得12/8極電機能達到較高的功率密度；再者，較小的齒寬大大縮短了定子繞組的端部長度，減少了繞組用銅量和電阻，降低了成本，提高了電機的工作效率。所述的有限元分析，采用二維有限元法(FEM)計算DSPM電機的磁場和靜態特性，并做相應的假設條件，對電機在不同轉子位置和不同負載情況下的磁場進行了計算，與傳統的永磁電機相比，DSPM電機具有較強的抗電樞反應去磁能力。所述的靜態特性分析，基于有限元分析，得到了電機的靜態特性，包括磁鏈、感應電勢和繞組電感特性，并建立了具有斜槽轉子結構的電機模型。以上關于本專利技術的具體描述，沒有局限性，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本專利技術進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型雙凸極變速永磁電機，其特征在于：該方法它集永磁無刷直流?PMBLDCM?電機和開關磁阻?SRM?電機的主要優點于一身，加上其獨特的轉子斜槽和?12/8?極結構，該電機具有功率密度高、用銅量小、繞組電阻小和轉矩脈動小等優點。

【技術特征摘要】
1.一種新型雙凸極變速永磁電機，其特征在于：該方法它集永磁無刷直流PMBLDCM電機和開關磁阻SRM電機的主要優點于一身，加上其獨特的轉子斜槽和12/8極結構，該電機具有功率密度高、用銅量小、繞組電阻小和轉矩脈動小等優點。2.根據權利要求1所述的一種新型雙凸極變速永磁電機，其特征在于，所述電機設計，該電機基本采用了與SR電機相同的結構，但在定子軛部對稱放置了4塊永磁體，與PMBLDC電機相比，DSPM電機永磁體位于定子，易于冷卻，永磁體的高溫去磁和高速機械振動等方面的性能得到了較大改善，三相12/8極電機由于定子圓周被4塊永磁體分為四等分，定子軛部磁路較短，軛部磁場降落和鐵耗減小，12/8極電機中每極磁通減半，當定子外徑一定時，定子內徑和轉子外徑可適...

【專利技術屬性】
技術研發人員：申茂軍，
申請(專利權)人：申茂軍，
類型：發明
國別省市：遼寧,21