1.本发明属于永磁辅助同步磁阻电机领域。
背景技术：
2.随着现代工业的不断革新与发展，永磁电机已经被广泛应用于各个领域之中。但由于稀土永磁材料的价格不断攀高，永磁电机的成本也不断的被抬高。为了解决高性能与成本之间的矛盾，永磁辅助同步磁阻电机因其综合了同步磁阻电机和永磁同步电机充分利用磁阻转矩，产生高转矩密度，调速性能优异，成本低廉等优点被提出。
3.永磁同步电机的转矩是由永磁转矩和磁阻转矩两部分构成的。传统的永磁辅助同步磁阻电机的转子通常采用对称结构，这就会使磁阻转矩和永磁转矩两个转矩分量在达到最大值时所需的电流相位角存在相位差，导致磁阻转矩和永磁转矩不能充分的被利用，电机的转矩密度相对较低。
技术实现要素：
4.本发明是为了解决传统永磁辅助同步磁阻电机中，永磁转矩与磁阻转矩不能被充分利用，且电机转矩密度低的问题，现提供一种非对称永磁辅助同步磁阻电机。
5.一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，包括依次同轴嵌套的转轴12、转子铁心2和定子铁心1，定子铁心1内圆周上设有多个定子齿，定子齿间设有三相电枢绕组3，转子铁心2沿其轴向开有空气磁障，空气磁障内嵌有永磁体，同一空气磁障上的永磁体以转子铁心2主轴为对称轴呈轴对称分布、空气磁障为非轴对称结构。
6.进一步的，上述转子铁心2上设有多极磁障组，多极磁障组沿转子铁心2周向均匀排布，每极磁障组均包括三层径向排布的空气磁障，空气磁障为径向截面为“u”形的轴向通孔，由外圆周至圆心依次为第一空气磁障4、第二空气磁障5和第三空气磁障6，第二空气磁障5和第三空气磁障6的同一侧臂末端均向外张开。
7.进一步的，上述第一空气磁障4底部嵌有第一永磁体9，第二空气磁障5的两臂分别嵌有第三永磁体8和第四永磁体10，第三空气磁障6的两臂分别嵌有第二永磁体7和第五永磁体11。
8.进一步的，上述第一永磁体9充磁方向为径向，第二永磁体7、第三永磁体8、第四永磁体10和第五永磁体11的充磁方向均与其所在磁障臂垂直。
9.进一步的，上述同一极磁障组中，当第一永磁体9充磁方向朝向外圆周时，第二永磁体7、第三永磁体8、第四永磁体10和第五永磁体11的充磁方向均朝向空气磁障内侧；当第一永磁体9充磁方向朝向圆心时，第二永磁体7、第三永磁体8、第四永磁体10和第五永磁体11的充磁方向均朝向空气磁障外侧。
10.进一步的，上述相邻两极磁障组中第一永磁体9充磁方向相反。
11.本发明所述的一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，与传统永磁同步磁阻电机相比，优势在于：通过采取转子磁障不对称结构实现轴偏移的效果，同时通过控制转子磁障不
对称程度调节轴偏移角度，使磁阻转矩与永磁转矩两个转矩分量在达到最大值时所需的电流相位角相近，提高转矩分量的利用率，进而达到提高电机转矩输出能力的目的。
附图说明
12.图1为本发明所述一种非对称永磁辅助同步磁阻电机的径向截面结构示意图；
13.图2为一极磁障组的结构示意图；
14.图3为传统对称永磁辅助同步磁阻电机在只有电流激励下的(永磁体材料暂赋为空气)磁力线分布图；
15.图4为本发明所述一种非对称永磁辅助同步磁阻电机在只有电流激励下的(永磁体材料暂赋为空气)磁力线分布图；
16.图5为本发明所述一种非对称永磁辅助同步磁阻电机磁阻轴偏移示意图；
17.图6为本发明电机输出转矩曲线图。
具体实施方式
18.具体实施方式一：参照图1至图6具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，包括转轴12、转子铁心2和定子铁心1，转子铁心2同轴套接在转轴12的外圆周上，定子铁心1同轴套接在转子铁心2的外圆周上，定子铁心1内圆周面上设有多个定子齿，定子齿间设有三相电枢绕组3。
19.转子铁心2上设有4极磁障组，4极磁障组沿转子铁心2周向均匀排布。
20.每极磁障组均包括三层径向排布的空气磁障，空气磁障为径向截面为“u”形的轴向通孔.由外圆周至圆心依次为第一空气磁障4、第二空气磁障5和第三空气磁障6。具体的，空气磁障包括底边和两臂。第一空气磁障4的底边嵌有第一永磁体9；第二空气磁障5的两臂分别嵌有第三永磁体8和第四永磁体10；第三空气磁障6的两臂分别嵌有第二永磁体7和第五永磁体11。
21.第四永磁体10和第五永磁体11所在磁障臂的末端向外张开，使得同一空气磁障中的两个永磁体呈轴对称、两个磁臂呈非轴对称结构。具体的，第一空气磁障4的两臂分别为第一空气磁障a4-1和第一空气磁障b4-2，第一空气磁障a4-1和第一空气磁障b4-2分别位于第一永磁体9两端且轴对称设置。第二空气磁障5的两臂外端的部分分别为第二空气磁障a5-1和第二空气磁障c5-3，底边为第二空气磁障b5-2，第三永磁体8和第四永磁体10呈轴对称设置，第二空气磁障c5-3与第二空气磁障b5-2的夹角大于第二空气磁障a5-1与第二空气磁障b5-2的夹角。第三空气磁障6的两臂外端的部分分别为第三空气磁障a6-1和第三空气磁障c6-3，底边为第三空气磁障b6-2，第二永磁体7和第五永磁体11呈轴对称设置，第三空气磁障c6-3与第三空气磁障b6-2的夹角大于第三空气磁障a6-1与第三空气磁障b6-2的夹角。
22.第一永磁体9充磁方向为径向，第二永磁体7、第三永磁体8、第四永磁体10和第五永磁体11的充磁方向均与其所在磁障臂垂直。
23.同一极磁障组中，当第一永磁体9充磁方向朝向外圆周时，第二永磁体7、第三永磁体8、第四永磁体10和第五永磁体11的充磁方向均朝向空气磁障内侧；当第一永磁体9充磁方向朝向圆心时，第二永磁体7、第三永磁体8、第四永磁体10和第五永磁体11的充磁方向均
朝向空气磁障外侧。相邻两极磁障组中第一永磁体9充磁方向相反。
24.图3、图4分别为对称转子结构与非对称转子结构在只有电流激励下的磁力线分布图，结合图5对比可以看出，由于空气磁障的左右不对称，该结构影响了相邻两极磁障组之间的磁阻d轴，磁阻d轴的偏移角度为θ。
25.图6为本发明电机的输出转矩分离图，可以看出：本发明在一定程度上解决了传统对称转子结构永磁转矩与磁阻转矩两种转矩分量的利用率不高这一问题。
26.本实施方式提出的非对称永磁辅助同步磁阻电机，通过采用转子磁障不对称的结构实现轴偏移的效果，且通过控制两边磁障不对称角度还能够调节磁轴偏移角度，使得永磁转矩与磁阻转矩两种转矩分量达到峰值时的电流角接近，从而提高两种转矩分量的利用率。实现了在相同体积，相同永磁体材料用量的条件下，电机具有更大的转矩输出能力。
技术特征：
1.一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，包括依次同轴嵌套的转轴(12)、转子铁心(2)和定子铁心(1)，定子铁心(1)内圆周上设有多个定子齿，定子齿间设有三相电枢绕组(3)，其特征在于，转子铁心(2)沿其轴向开有空气磁障，空气磁障内嵌有永磁体，同一空气磁障上的永磁体以转子铁心(2)主轴为对称轴呈轴对称分布、空气磁障为非轴对称结构。2.根据权利要求1所述的一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于，转子铁心(2)上设有多极磁障组，多极磁障组沿转子铁心(2)周向均匀排布，每极磁障组均包括三层径向排布的空气磁障，空气磁障为径向截面为“u”形的轴向通孔，由外圆周至圆心依次为第一空气磁障(4)、第二空气磁障(5)和第三空气磁障(6)，第二空气磁障(5)和第三空气磁障(6)的同一侧臂末端均向外张开。3.根据权利要求2所述的一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于，第一空气磁障(4)底部嵌有第一永磁体(9)，第二空气磁障(5)的两臂分别嵌有第三永磁体(8)和第四永磁体(10)，第三空气磁障(6)的两臂分别嵌有第二永磁体(7)和第五永磁体(11)。4.根据权利要求3所述的一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于，第一永磁体(9)充磁方向为径向，第二永磁体(7)、第三永磁体(8)、第四永磁体(10)和第五永磁体(11)的充磁方向均与其所在磁障臂垂直。5.根据权利要求4所述的一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于，同一极磁障组中，当第一永磁体(9)充磁方向朝向外圆周时，第二永磁体(7)、第三永磁体(8)、第四永磁体(10)和第五永磁体(11)的充磁方向均朝向空气磁障内侧；当第一永磁体(9)充磁方向朝向圆心时，第二永磁体(7)、第三永磁体(8)、第四永磁体(10)和第五永磁体(11)的充磁方向均朝向空气磁障外侧。6.根据权利要求5所述的一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于，相邻两极磁障组中第一永磁体(9)充磁方向相反。
技术总结
一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，涉及永磁辅助同步磁阻电机领域。本发明是为了解决传统永磁辅助同步磁阻电机中，永磁转矩与磁阻转矩不能被充分利用，且电机转矩密度低的问题。本发明所述的一种非对称永磁辅助同步磁阻电机，包括依次同轴嵌套的转轴、转子铁心和定子铁心，定子铁心内圆周上设有多个定子齿，定子齿间设有三相电枢绕组，转子铁心沿其轴向开有空气磁障，空气磁障内嵌有永磁体，同一空气磁障上的永磁体以转子铁心主轴为对称轴呈轴对称分布、空气磁障为非轴对称结构。通过控制转子磁障不对称程度调节轴偏移角度，使磁阻转矩与永磁转矩在达到最大值时所需的电流相位角相近，提高转矩分量的利用率，达到提高电机转矩输出能力的目的。矩输出能力的目的。矩输出能力的目的。
技术研发人员：谢颖 邵佳伟 叶弼天 赫首聪
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/3/7
再多了解一些
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