本發(fā)明涉及具有永磁體的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，尤其涉及一種具有不對稱I-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式永磁電機(jī)。

背景技術(shù)：

由于高轉(zhuǎn)矩密度，高效率，永磁電機(jī)已經(jīng)廣泛用于航空航天、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電動汽車等，依據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子的位置不同，永磁電機(jī)分為表貼式永磁電機(jī)(SPM)和內(nèi)置式永磁電機(jī)(IPM)。內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩包括永磁轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩，永磁轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子永磁體磁場和定子磁場相互作用產(chǎn)生的；磁阻轉(zhuǎn)矩是由定子磁場和具有凸極性的轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生。因此，在其他條件一致的情況下，內(nèi)置式永磁電機(jī)具有更高的功率密度和效率。正是由于轉(zhuǎn)子的這種結(jié)構(gòu)特征，內(nèi)置式永磁電機(jī)具有更高齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動。轉(zhuǎn)矩脈動不僅造成電機(jī)振動，產(chǎn)生噪聲，而且影響電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

在現(xiàn)有的技術(shù)中降低內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動的常用方法是定子斜槽技術(shù)。但是這種技術(shù)同時也具有一些難以克服的缺點(diǎn)。采用定子斜槽，繞組端部變長，端部效應(yīng)加大，銅耗損耗增加，電機(jī)效率降低，漆包線成本增加等。轉(zhuǎn)子分段斜極同樣可以有效的降低轉(zhuǎn)矩脈動，但采用分段斜極，增加極間漏磁，也使電機(jī)的工藝變得復(fù)雜。此外，斜槽和分段斜極會產(chǎn)生軸向不平衡力，損壞軸承。美國專利US 8102091 B2公開了一種不同極的內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化反電勢，減小齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動，但轉(zhuǎn)子q軸有效區(qū)域相互重疊，電機(jī)凸極率降低，磁阻轉(zhuǎn)矩減小。歐洲專利EP 2779386 A2公開了一種旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子疊片的設(shè)計(jì)，磁障附近設(shè)置輔助空，軸向兩段轉(zhuǎn)子分別采用旋轉(zhuǎn)的疊片，產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩相互抵消，但齒槽轉(zhuǎn)矩幅值仍然很高。

以極對數(shù)為P＝4，定子槽為Z＝36的內(nèi)置式永磁電機(jī)為例，圖1、2為參考實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)正面剖視圖，定子鐵心9采用分布繞組10，節(jié)距為4。定子三相繞組采用星型連接方式，轉(zhuǎn)子鐵心1為常規(guī)的I-型結(jié)構(gòu)，其特征是第二永磁體槽8的中心線與極距的中心線重合，永磁體2對稱地分布在中心線兩側(cè)，隔磁橋的寬度以及永磁體2的寬度完全一致，該圖中I-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為完全對稱結(jié)構(gòu)。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種基于I-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式永磁電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于I-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式永磁電機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在不增加轉(zhuǎn)子復(fù)雜度、不影響電機(jī)的其他性能指標(biāo)前提下，能夠有效降低齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動以及軸向電磁力，易于推廣使用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了基于I-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體，轉(zhuǎn)子鐵心為I-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵心分為第一部分轉(zhuǎn)子、第二部分轉(zhuǎn)子兩部分，采用同一種轉(zhuǎn)子沖片，其中第一部分轉(zhuǎn)子是鐵心疊片正面向上疊壓而成，第二部分轉(zhuǎn)子是鐵心疊片背面向上疊壓而成；永磁體對稱地分布在中心線OD兩側(cè)，第一永磁體槽的兩個隔磁橋形狀不一致，第二隔磁橋的偏移量比第一隔磁橋大。

作為優(yōu)選，所述的第一部分轉(zhuǎn)子、第二部分轉(zhuǎn)子的軸向長度可調(diào)整，第一部分轉(zhuǎn)子、第二部分轉(zhuǎn)子的軸向長度比為0.8-1.2。

作為優(yōu)選，所述的第一隔磁橋、第二隔磁橋的形狀適用于多種形狀變異。

作為優(yōu)選，所述的轉(zhuǎn)子鐵心不局限于采用一種轉(zhuǎn)子沖片，轉(zhuǎn)子鐵心也適用于其它多種轉(zhuǎn)子沖片配合。

本發(fā)明的有益效果是：齒槽轉(zhuǎn)矩明顯減少，轉(zhuǎn)矩脈動顯著降低，不增加轉(zhuǎn)子復(fù)雜度、不影響電機(jī)的其他性能指標(biāo)，且對比斜極技術(shù)，可以有效的降低軸向電磁力。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是背景技術(shù)中參考實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)的定子鐵心結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是背景技術(shù)中參考實(shí)施例的內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片的局部示意圖；

圖5是本發(fā)明內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片的背面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明轉(zhuǎn)子的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明與參考實(shí)施例內(nèi)置式永磁電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩對比圖；

圖8是本發(fā)明與參考實(shí)施例內(nèi)置式永磁電機(jī)的瞬時轉(zhuǎn)矩對比圖。

具體實(shí)施方式

參照圖1-8，本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：基于I-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵心1、永磁體2，轉(zhuǎn)子鐵心1為I-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，I-型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為不對稱結(jié)構(gòu)(圖3，圖5由圖3正面圖鏡像獲得)，永磁體2對稱地分布在中心線OD兩側(cè)，第一永磁體槽3的兩個隔磁橋形狀不相同，具體的特征為：第二隔磁橋5的偏移量比第一隔磁橋4大，其形狀的具體參數(shù)由數(shù)值分析計(jì)算獲得。

轉(zhuǎn)子鐵心1分為第一部分轉(zhuǎn)子6、第二部分轉(zhuǎn)子7兩部分，采用同一種轉(zhuǎn)子沖片，其中第一部分轉(zhuǎn)子6是鐵心疊片正面向上疊壓而成，第二部分轉(zhuǎn)子7是鐵心疊片背面向上疊壓而成；所述的第一部分轉(zhuǎn)子6、第二部分轉(zhuǎn)子7的軸向長度可調(diào)整，第一部分轉(zhuǎn)子6、第二部分轉(zhuǎn)子7的軸向長度比為0.8-1.2，最優(yōu)值是依據(jù)數(shù)值計(jì)算獲得的。

值得注意的是，所述的第一隔磁橋4、第二隔磁橋5的形狀適用于多種形狀變異，不僅僅局限于圖示形狀。

此外，所述的轉(zhuǎn)子鐵心1不局限于采用一種轉(zhuǎn)子沖片，轉(zhuǎn)子鐵心1也適用于其它多種轉(zhuǎn)子沖片配合。

本具體實(shí)施方式以極對數(shù)為P＝4，定子槽為Z＝36的內(nèi)置式永磁電機(jī)為例，但并不局限于這種極槽配合，也適用于其他極槽配合；對于其他采用依據(jù)本發(fā)明及其變異結(jié)構(gòu)的形成旋轉(zhuǎn)電機(jī)仍然屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

本具體實(shí)施方式齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值僅為0.016N·m(圖7),而在參考實(shí)施例，齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值高達(dá)0.205N·m，因此，采用本發(fā)明的技術(shù)后，齒槽轉(zhuǎn)矩有效地減少；由圖8可以看出本發(fā)明轉(zhuǎn)矩脈動僅為1.66％；而在參考實(shí)施例，轉(zhuǎn)矩脈動高達(dá)為15.74％，因此，采用本發(fā)明的技術(shù)后，轉(zhuǎn)矩脈動顯著減小。綜上，本具體實(shí)施方式在不增加轉(zhuǎn)子復(fù)雜度、不影響電機(jī)的其他性能指標(biāo)的前提下，能夠有效降低內(nèi)置式永磁電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和降低轉(zhuǎn)矩脈動，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。