稀土永磁电机磁路结构的对比和最新研究热点

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1、----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方稀土永磁电机磁路结构的对比和最新研究热点一、稀土永磁磁路的基本结构形式稀土永磁同步电机和稀土永磁无刷直流电动机，一般把永磁体安置在转子上，即内转子结构。常见的转子结构也有三种如图1(a)、(b)和(c)所示（其中1是转子铁芯，2是转轴，3是永磁体，2是转轴，下同）。图1(a)为在转子铁心外圆粘贴瓦片形稀土永磁体；图1(b)为在转子铁心中嵌入矩形板状稀土永磁体。这两种结构在高速运行的转子外套有

2、一定厚度的紧圈，防止工作时离心力将永磁体甩出，同时在盐雾等恶劣环境中对永磁体起保护作用。保护套材料通常用不导磁不锈钢、铝或环氧无纬玻璃丝带缚扎。图1(c)为在转子铁心外套一个整体粘结稀土磁环，适于体积和功率较小的稀土永磁无刷直流电动机，该结构转子制造工艺性好。(a)瓦片形磁体径向磁化(b)矩形永磁体切向磁化(c)环形永磁体径向磁化图1常见内转子结构1表面式转子磁路结构表面式转子磁路结构具有外凸式和内嵌式两种，如图2(a)、(b)所示，这种结构中，永磁体通常是瓦片形，永磁体的磁通方向是径向，永磁体表面

3、与定子铁芯内圆之间一般套有一个起保护作用的非磁性圆筒。(a)外凸式(b)内嵌式图1表面式转子磁路结构1.2内置式转子磁路结构根据稀土永磁体在转子内部放置的方向不同，稀土永磁同步电动机的转子结构可分为径向式、切向式和混合式。----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方径向式结构是指稀土永磁体产生的磁通方向是沿转子圆的半径方向，优

4、点是漏磁系数小，无需隔磁措施，转子冲片的机械强度高等，但非整体性的结构导致加工难度增加，结构强度差。图3(图中1是鼠笼条，2是转轴，3是永磁体，4是非磁性材料，5是转子铁芯，6是隔磁槽，以下同。)中a、b均为切向式结构。(a)(b)图3内置式径向式结构切向式结构是指稀土永磁体产生的磁通方向是沿转子圆周的切线方向，这种结构的漏磁系数较大，并需采取隔磁措施，优点是一个极距下的磁通有相邻的两个磁极并联提供，可有更大的每极磁通，尤其当电动机极数较多、径向结构不能提供足够的每极磁通时，该结构的优势更为突出。图

5、4是四种不同的切向结构，其中a是一种典型的4极切向式结构，永磁体内侧采用非磁性套筒或非磁性转轴;b、c的转子结构利用空气隙隔磁，省去了a中的隔磁套，转子冲片具有整体性，当励磁不足时还可在隔磁槽中放置永磁体来增加励磁。图4内置式切向式结构----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方混合式结构集中上述两种结构的优点，但工艺复杂，成

6、本高。图5国西门子公司的专利，永磁材料的高速发展，主要用于剩磁密度较低的铁氧体永磁同步电动机。这种结构己失去其优势。图4内置式混合式结构在相同的条件下，三种内置式转子磁路结构中电机直轴同步电抗Xd相差不大，但交轴同步电抗Xq却相差很大，其中切向式的Xq最大，径向式次之。较大的Xq和凸极率可以提高电动机的牵入同步能力、磁阻转矩和电动机的过载倍数等，但会使电机起动过程中振动和噪声变大，起动时间延长。因此，设计高过载倍数的电动机时可以利用大凸极率所产生的磁阻转矩，而设计高起动性能的电动机时则应设法降低磁阻

7、转矩。二、稀土永磁磁路结构的研究热点1.Halbaeh电机1979年，美国著名学者KlausHalbach针对永磁体的构造提出了一种新颖的设计—Halbach列。图3是两种典型Halbach列永磁体排列和磁场分布图。图7Halbach阵列及其磁场分布----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方从上面的磁场分布对比中可以明显看出

8、，相对于一般径向永磁体构造，Halbach列磁场分布是一个单边磁场(one一sidedfield)分布。将这种结构引入到永磁电机中替代传统的永磁体结构，将有效地增大电机气隙磁密，减小转子扼上的磁密，这对提高电机的功率密度和降低转子上的涡流损耗将有很大的好处。(1)功率密度大。相对于普通永磁体结构，由于Halbach列分解后的切向磁场与径向磁场的相互叠加使得气隙一侧的磁场强度大幅度提高，这样可有效地减小电机的体积，提高电机的功率密度。(2)定转子不再需要斜槽。在普通永磁