本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，適用于內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，在抑制渦流損耗方面，該護(hù)套結(jié)構(gòu)兼具軸向分段和徑向分段雙重效果。本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)過(guò)盈配合方式裝配在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面，所述護(hù)套沿軸向方向等距地劃分為m個(gè)區(qū)段，m為正整數(shù)；每一區(qū)段都均勻分布著特定長(zhǎng)度和寬度的條形孔。本發(fā)明專利技術(shù)在滿足護(hù)套機(jī)械強(qiáng)度的要求下，能夠顯著降低轉(zhuǎn)子護(hù)套的渦流損耗，從而提升永磁電機(jī)的效率。相較于傳統(tǒng)護(hù)套結(jié)構(gòu)，本發(fā)明專利技術(shù)多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套結(jié)構(gòu)能夠顯著降低護(hù)套中的渦流損耗，從而提升電機(jī)的效率。
1、分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)是一種在現(xiàn)代電機(jī)設(shè)計(jì)中越來(lái)越受歡迎的電機(jī)類型，它具有高功率密度、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、繞組端部緊湊、相間獨(dú)立性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在航空航天、軍事裝備、交通運(yùn)輸、新能源汽車等領(lǐng)域備受關(guān)注。但是，分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)中含有豐富的磁動(dòng)勢(shì)諧波，這些諧波與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不同步，將在轉(zhuǎn)子護(hù)套和永磁體等導(dǎo)體中感生出較大的渦流損耗，加之轉(zhuǎn)子難以撒熱，致使電機(jī)內(nèi)部溫升過(guò)高，嚴(yán)重威脅電機(jī)系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。此外，損耗增加使得電機(jī)的效率難以有效提升?，F(xiàn)代永磁電機(jī)高速化是趨勢(shì)，它能進(jìn)一步提升電機(jī)的功率密度，但也對(duì)轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度和渦流損耗提出了更高的要求。因此，抑制分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子渦流損耗，對(duì)推進(jìn)永磁電機(jī)在高速場(chǎng)合的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2、很多文獻(xiàn)研究表明，分段技術(shù)是抑制渦流損耗的有效手段之一，其原理是通過(guò)將護(hù)套或永磁體分成多個(gè)小段，減小渦流的流通路徑，從而降低渦流損耗。每個(gè)小段的渦流損耗顯著小于整體永磁體的渦流損耗。一方面，分段技術(shù)用于減小永磁體或護(hù)套上的渦流損耗。另一方面，護(hù)套起保護(hù)永磁體的作用，護(hù)套分段會(huì)顯著降低整個(gè)轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，尤其是轉(zhuǎn)速較高的情況。分段數(shù)越多，渦流損耗抑制效果越明顯，但同時(shí)不可避免的增加制造復(fù)雜度和成本，因此需根據(jù)具體應(yīng)用和性能要求進(jìn)行優(yōu)化。在滿足護(hù)套機(jī)械強(qiáng)度的要求下，降低轉(zhuǎn)子護(hù)套的渦流損耗，提升永磁電機(jī)的效率和功率密度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
>1、專利技術(shù)目的：本專利技術(shù)的目的在于提供一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，在抑制渦流損耗方面，該護(hù)套兼具軸向分段和徑向分段效果。2、技術(shù)方案：本專利技術(shù)的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，適用于內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，通過(guò)過(guò)盈配合方式裝配在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面，所述護(hù)套沿軸向方向等距地劃分為m個(gè)區(qū)段，m為正整數(shù)；每一區(qū)段都均勻分布著特定長(zhǎng)度和寬度的條形孔。
3、進(jìn)一步的，同一區(qū)段上相鄰兩條形孔中心線在徑向方向的圓心角為θ0，所述θ0與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的第一階磁動(dòng)勢(shì)齒諧波階次vslot相關(guān)，第一階齒諧波階次為：
4、vslot＝|ns-pr|
5、其中，ns和pr分別為電機(jī)的槽數(shù)、轉(zhuǎn)子永磁體極對(duì)數(shù)，所述θ0＝360°/vslot。
6、進(jìn)一步的，所述條形孔的長(zhǎng)度lm與護(hù)套的軸向長(zhǎng)度lef和軸向劃分的區(qū)段數(shù)m相關(guān)，關(guān)系為：
7、
8、所述，條形孔長(zhǎng)度lm的范圍是8～12mm，使軸向劃分的區(qū)段數(shù)m為正整數(shù)。
9、進(jìn)一步的，所述條形孔的弧度θm與圓心角θ0呈比例關(guān)系，即：
10、θm＝kmθ0
11、其中，比例系數(shù)km取2％～5％。
12、進(jìn)一步的，位于第1區(qū)段的條形孔和位于第2區(qū)段的條形孔存在整體錯(cuò)位角度θs，位于第1區(qū)段的條形孔和位于第3區(qū)段的條形孔整體錯(cuò)位的角度為2θs，以此類推，位于第1區(qū)段的條形孔和位于第m區(qū)段的條形孔整體錯(cuò)位的角度為(m-1)θs。
13、進(jìn)一步的，所述整體錯(cuò)位角度θs：
14、θs＝2π/seq
15、其中，seq為護(hù)套等效分段數(shù)，等效分段數(shù)seq與第一階磁動(dòng)勢(shì)齒諧波的階次vslot相關(guān)，其關(guān)系為seq＝2vslot。
16、進(jìn)一步的，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)包括永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸；所述永磁體均勻地沿圓周粘貼在轉(zhuǎn)子鐵心外表面，所述轉(zhuǎn)子鐵心套在轉(zhuǎn)軸上。
17、進(jìn)一步的，所述護(hù)套采用高強(qiáng)度的不銹鋼材料。
18、進(jìn)一步的，所述永磁體包括表貼式結(jié)構(gòu)、halbach陣列結(jié)構(gòu)和內(nèi)置式結(jié)構(gòu)。
19、進(jìn)一步的，所述永磁體的充磁方式按具體結(jié)構(gòu)確定，所述充磁方式有徑向充磁和平行充磁。
20、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：
21、(1)本專利技術(shù)提出的轉(zhuǎn)子護(hù)套不僅保留了它對(duì)轉(zhuǎn)子的保護(hù)能力，而且能通過(guò)所開(kāi)設(shè)的條形孔限制渦流路徑，進(jìn)而減小自身的渦流損耗。另外，條形孔按照本專利技術(shù)的計(jì)算方法來(lái)開(kāi)設(shè)，能夠最大程度的減小自身的渦流損耗。本專利技術(shù)在開(kāi)設(shè)條形孔的過(guò)程中，條形孔分布并非雜亂無(wú)章，而是按照特定規(guī)律以及電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生渦流損耗的主要諧波階次，采用等效分段的方法，將軸向分段和徑向分段技術(shù)相融合，來(lái)減小護(hù)套上的渦流損耗，進(jìn)而整體提升電機(jī)的效率。
22、(2)在滿足護(hù)套機(jī)械強(qiáng)度的要求下，能夠顯著降低轉(zhuǎn)子護(hù)套的渦流損耗，從而提升永磁電機(jī)的效率。相較于傳統(tǒng)護(hù)套結(jié)構(gòu)，本專利技術(shù)多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套結(jié)構(gòu)能夠顯著降低護(hù)套中的渦流損耗，從而提升電機(jī)的效率。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，適用于內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，通過(guò)過(guò)盈配合方式裝配在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面，其特征在于，所述護(hù)套沿軸向方向等距地劃分為m個(gè)區(qū)段，m為正整數(shù)；每一區(qū)段都均勻分布著特定長(zhǎng)度和寬度的條形孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，同一區(qū)段上相鄰兩條形孔中心線在徑向方向的圓心角為θ0，所述θ0與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的第一階磁動(dòng)勢(shì)齒諧波階次vslot相關(guān)，第一階齒諧波階次為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，所述條形孔的長(zhǎng)度Lm與護(hù)套的軸向長(zhǎng)度Lef和軸向劃分的區(qū)段數(shù)m相關(guān)，關(guān)系為：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，所述條形孔的弧度θm與圓心角θ0呈比例關(guān)系，即：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，位于第1區(qū)段的條形孔和位于第2區(qū)段的條形孔存在整體錯(cuò)位角度θs，位于第1區(qū)段的條形孔和位于第3區(qū)段的條形孔整體錯(cuò)位的角度為2θs，以此類推，位于第1區(qū)段的條形孔和位于第m區(qū)段的條形孔整體錯(cuò)位的角度為(m-1)θs。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，所述整體錯(cuò)位角度θs：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)包括永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸；所述永磁體均勻地沿圓周粘貼在轉(zhuǎn)子鐵心外表面，所述轉(zhuǎn)子鐵心套在轉(zhuǎn)軸上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，所述護(hù)套采用高強(qiáng)度的不銹鋼材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，所述永磁體包括表貼式結(jié)構(gòu)、Halbach陣列結(jié)構(gòu)和內(nèi)置式結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，所述永磁體的充磁方式按具體結(jié)構(gòu)確定，所述充磁方式有徑向充磁和平行充磁。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，適用于內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，通過(guò)過(guò)盈配合方式裝配在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面，其特征在于，所述護(hù)套沿軸向方向等距地劃分為m個(gè)區(qū)段，m為正整數(shù)；每一區(qū)段都均勻分布著特定長(zhǎng)度和寬度的條形孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，同一區(qū)段上相鄰兩條形孔中心線在徑向方向的圓心角為θ0，所述θ0與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的第一階磁動(dòng)勢(shì)齒諧波階次vslot相關(guān)，第一階齒諧波階次為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，所述條形孔的長(zhǎng)度lm與護(hù)套的軸向長(zhǎng)度lef和軸向劃分的區(qū)段數(shù)m相關(guān)，關(guān)系為：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，所述條形孔的弧度θm與圓心角θ0呈比例關(guān)系，即：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段錯(cuò)位式條形孔電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)套，其特征在于，位于第1區(qū)段的條形孔和位于第2區(qū)段的條形孔存在整體錯(cuò)位角度θs，位于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭軍強(qiáng)，唐宇杰，張夢(mèng)真，王暉，茅靖峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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