專利名稱：永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動電機部分技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及電動汽車用永磁電機技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種電動汽車用永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著全球范圍內(nèi)汽車保有量的迅速增加，汽車尾氣排放的加劇，由此帶來的資源與環(huán)境問題日益突出，因此世界上各大院校所屬科研機構(gòu)及整車廠紛紛把新能源汽車的研發(fā)作為科研重點。電驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的核心，而其中的電機是電驅(qū)動系統(tǒng)的心臟，其性能直接影響著整車性能。永磁同步電機在轉(zhuǎn)子上采用永磁體勵磁，具有功率密度高，效率高，轉(zhuǎn)矩性能好的優(yōu)點，這些優(yōu)點很好的符合了電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)中對牽引電機的要求， 因此，永磁同步電機成為了當(dāng)前電驅(qū)動系統(tǒng)研究及應(yīng)用領(lǐng)域中的首選機型。就整體而言，最常用的為表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)兩大類。內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由于其磁阻轉(zhuǎn)矩突出，因此成為目前車用永磁電機使用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。但是，內(nèi)置式轉(zhuǎn)子永磁電機在高速弱磁工況時，由于深度弱磁控制使得電機的氣隙磁場波形嚴(yán)重畸變，造成轉(zhuǎn)矩脈動大，電機鐵耗增加、效率下降，同時導(dǎo)致永磁體渦流損耗增加、轉(zhuǎn)子發(fā)熱、永磁體易發(fā)生不可逆退磁。其徑向分量可能導(dǎo)致定子鐵心和內(nèi)置式轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大的震動和形變。目前，有一些方法對內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行改進，雖有一定的效果但改進后對電機的其它性能影響較大，并且加工工藝較復(fù)雜，不適合批量生產(chǎn)。因此，為了解決存在的上述問題與缺陷，需要提供一種永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)， 采用該結(jié)構(gòu)，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉(zhuǎn)矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，該永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，可以減小氣隙磁密波形畸變率， 降低電機轉(zhuǎn)矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、 降低噪聲的效果，提高電機的工作性能，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子鐵心，其特點是，所述永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還包括均設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)的相同的第一條狀永磁體、第二條狀永磁體和第三條狀永磁體，所述第一條狀永磁體靠近所述轉(zhuǎn)子鐵心的外表面，所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體排列成V形結(jié)構(gòu)并位于所述第一條狀永磁體的下方。較佳地，所述第一條狀永磁體、所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體的兩
端均設(shè)置有空氣隔磁槽。較佳地，所述第一條狀永磁體的軸線與所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線垂直設(shè)置。[0010]較佳地，所述的轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上開設(shè)有第一開槽和第二開槽，所述第一開槽和所述第二開槽相對于所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線對稱設(shè)置。更佳地，所述第一條狀永磁體的軸線與所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線垂直設(shè)置，所述第一開槽和所述第二開槽相對于所述第一條狀永磁體對稱設(shè)置。更佳地，所述第一開槽和所述第二開槽為半圓槽。本實用新型的有益效果具體在于1、本實用新型的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子鐵心、以及均設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)的相同的第一條狀永磁體、第二條狀永磁體和第三條狀永磁體，所述第一條狀永磁體靠近所述轉(zhuǎn)子鐵心的外表面，所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體排列成V形結(jié)構(gòu)并位于所述第一條狀永磁體的下方，設(shè)計巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉(zhuǎn)矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。2、本實用新型的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上開設(shè)有第一開槽和第二開槽，所述第一開槽和所述第二開槽相對于所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線對稱設(shè)置，設(shè)計巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，可以有效提高電機整體的功率密度，提高出轉(zhuǎn)矩能力，減小電機體積及質(zhì)量，降低整車重量，可以顯著改善氣隙磁密波形，減小電機運行中的轉(zhuǎn)矩脈動，從而減小電動汽車在低速運行時的抖動和高速運行中的噪音，提高乘車的舒適程度，并可適當(dāng)減輕轉(zhuǎn)子鐵心的質(zhì)量，并增大轉(zhuǎn)子鐵心的散熱面積，減小轉(zhuǎn)子鐵心溫升，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

圖1是本實用新型的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細說明。應(yīng)理解，實施例僅是用于說明本實用新型，而不是對本實用新型的限制。請參見圖1所示，本實用新型的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子鐵心6，以及均設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵心6內(nèi)的相同的第一條狀永磁體1、第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體 3，所述第一條狀永磁體1靠近所述轉(zhuǎn)子鐵心6的外表面，所述第二條狀永磁體2和所述第三條狀永磁體3排列成V形結(jié)構(gòu)并位于所述第一條狀永磁體1的下方。所謂“相同的第一條狀永磁體1、第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體3”指的是三塊永磁體的形狀、尺寸和極性都完全一樣。為了減少漏磁，請參見圖1所示，在本實用新型的具體實施例中，所述第一條狀永磁體1、所述第二條狀永磁體2和所述第三條狀永磁體3的兩端均設(shè)置有空氣隔磁槽7。所述第一條狀永磁體1的軸線可以與所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線(未示出)垂直設(shè)置，也可以不垂直設(shè)置，請參見圖1所示，在本實用新型的具體實施例中，所述第一條狀永磁體1的軸線與所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線垂直設(shè)置。為了進一步改善性能，較佳地，所述的轉(zhuǎn)子鐵心6的外表面上開設(shè)有第一開槽4和第二開槽5，所述第一開槽4和所述第二開槽5相對于所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線對稱設(shè)置。[0022]所述第一開槽4和所述第二開槽5相對于所述第一條狀永磁體1可以對稱設(shè)置， 也可以不對稱設(shè)置。請參見圖1所示，在本實用新型的具體實施例中，所述第一條狀永磁體 1的軸線與所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線垂直設(shè)置，所述第一開槽4和所述第二開槽5相對于所述第一條狀永磁體1對稱設(shè)置。所述第一開槽4和所述第二開槽5可以是任何合適形狀的開槽，請參見圖1所示， 在本實用新型的具體實施例中，所述第一開槽4和所述第二開槽5為半圓槽。第一條狀永磁體1、第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體3可沿軸向分為四段，裝配時分別進行填充，減小了裝配的難度和加工永磁體的成本。本實用新型的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中每極下永磁體由三塊形狀、尺寸和極性都完全一樣的永磁體(即第一條狀永磁體1、第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體幻組成， 永磁體均為一字形永磁體，其中第一條狀永磁體1貼近轉(zhuǎn)子鐵心6的外表面，但要保證轉(zhuǎn)子鐵心6的機械強度，第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體3排列成V形結(jié)構(gòu)，位于第一條狀永磁體1的下側(cè)。永磁體的極弧因數(shù)、空氣隔磁槽7尺寸及半圓開口(即第一開槽4和第二開槽5 的開口)的大小都借助有限元軟件進行分析，永磁體的極弧因數(shù)、三塊永磁體的排列及仿真方法是保證一字形永磁體(這里及以下的“一字形永磁體”特指第一條狀永磁體1)極弧因數(shù)不變，改變V形永磁體(由第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體3形成)的極弧因數(shù)， 計算出V形永磁體的最優(yōu)極弧因數(shù)，在V形永磁體最優(yōu)極弧因數(shù)不變的情況下，改變一字形永磁體極弧因數(shù)，確定最后的最優(yōu)氣隙磁密所對應(yīng)的極弧因數(shù)。待一字形永磁體及V形永磁體最優(yōu)極弧因數(shù)組合確定后，對半圓開口的大小位置進行仿真分析，目的是通過改變磁路磁阻使氣隙磁密波形接近正弦。空氣隔磁槽7尺寸要使漏磁達到最小，但同時要考慮飽和及機械強度的要求。本實用新型具有如下優(yōu)點1、通過采用一字形永磁體與V形永磁體相結(jié)合結(jié)構(gòu)，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉(zhuǎn)矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能。2、通過在轉(zhuǎn)子鐵心6的中心線兩側(cè)增開半圓槽，可以顯著改善氣隙磁密波形，減小電機運行中的轉(zhuǎn)矩脈動，從而減小電動汽車在低速運行時的抖動和高速運行中的噪音， 提高乘車的舒適程度。3、通過在轉(zhuǎn)子鐵心6的中心線兩側(cè)增開半圓槽，可以顯著減小永磁體的渦流損耗，降低永磁體退磁的可能性；減小電機的鐵耗，提高電機的效率。4、轉(zhuǎn)子鐵心6的表面開槽可適當(dāng)減輕轉(zhuǎn)子鐵心6的質(zhì)量，并增大轉(zhuǎn)子鐵心6的散熱面積，減小轉(zhuǎn)子鐵心6的溫升。綜上，本實用新型的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉(zhuǎn)矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子鐵心，其特征在于，所述永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還包括均設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)的相同的第一條狀永磁體、第二條狀永磁體和第三條狀永磁體，所述第一條狀永磁體靠近所述轉(zhuǎn)子鐵心的外表面，所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體排列成V形結(jié)構(gòu)并位于所述第一條狀永磁體的下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一條狀永磁體、所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體的兩端均設(shè)置有空氣隔磁槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一條狀永磁體的軸線與所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線垂直設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上開設(shè)有第一開槽和第二開槽，所述第一開槽和所述第二開槽相對于所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線對稱設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一條狀永磁體的軸線與所述V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線垂直設(shè)置，所述第一開槽和所述第 二開槽相對于所述第一條狀永磁體對稱設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一開槽和所述第二開槽為半圓槽。
專利摘要本實用新型涉及一種永磁電機內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子鐵心、以及均設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)的相同的第一、第二和第三條狀永磁體，第一條狀永磁體靠近轉(zhuǎn)子鐵心的外表面，第二和第三條狀永磁體排列成V形結(jié)構(gòu)并位于第一條狀永磁體的下方。較佳地，第一、第二和第三條狀永磁體的兩端均設(shè)置有空氣隔磁槽，第一條狀永磁體的軸線與V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線垂直設(shè)置，轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上開設(shè)有第一和第二開槽，相對于V形結(jié)構(gòu)的對稱中心線對稱設(shè)置。本實用新型設(shè)計巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉(zhuǎn)矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號H02K1/27GK202260721SQ20112042257
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉經(jīng)宇, 廖肖峰, 楊鶴 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司