永磁同步电动机(permanentmag⁃net synchronous motor,简称PMSM),永磁同步电机主要由转子、定子、轴承、绕组、端盖等各部件组成。
永磁同步电机的组成及横切面
定子铁心和定子绕组构成
永磁同步电机转子如图所示,主要有永久磁体、转子铁芯和转轴构成。
永磁同步电机转子的3种形式
1.永磁体磁极转子
安装一个永磁体磁极的转子,永磁体磁极安装在转子铁芯圆周表面上,称为表面凸出式永磁转子。
永磁体转子外壳
永磁体磁极嵌装在转子铁芯表面,称为表面嵌入式永磁转子。
嵌入式永磁体
3.内埋式永磁转子
在较大的电机用得较多是在转子内部嵌入永磁体,称为内埋式永磁转子(或称为内置式永磁转子或内嵌式永磁转子),永磁体嵌装在转子铁芯内部,铁芯内开有安装永磁体的槽,永磁体的布置主要方式如图所示,在每一种形式中又有采用多层永磁体进行组合的方式。
内埋式永磁体转子
高速永磁体转子的强度分析
烧结钕铁硼(NdFeB)作为一种在永磁电机中广泛采用的高性能永磁材料,虽然因其卓越的磁性能受到青睐,但其物理特性也引发了一系列挑战。这种材料在抗压性能上表现良好,但在抗拉强度上相对较差,特别是在高速旋转条件下,转子上的永磁体会受到极大的离心力作用。为了保障电机的可靠运行,必须采取有效的固定措施来满足转子的结构强度和动力学需求。
在高速永磁同步电机的转子设计中,主要存在三种设计类型:内嵌式、表贴式和表面嵌入式。在表贴式永磁转子的设计中,根据所使用的护套材料,可以将其进一步分类为非导磁合金钢护套转子和碳纤维复合材料护套转子。
目前,最常见的保护措施包括使用碳纤维来绑定永磁体,以及在永磁体外层添加一个高强度的非导磁合金保护套。
永磁转子温度仿真元分析
转子结构设计也有性价比
分布式绕组(左)和集中式绕组(右)
永磁电机转子结构设计
1.结构分段和错极
转子错极分布设计
2.错极结构分级
错极技术包括常规错极、V形错极和交叉错极等类型,它们主要的作用是减少谐波、改善齿槽转矩以及降低转矩波动,从而有效减少由径向电磁力引起的振动和噪声。
错极的5中设计分类
来源:电动车千人会
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