一种永磁同步电机转子拓扑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机转子拓扑结构，转子内部圆周阵列分布四组对称的永磁体安装槽，包括相互垂直的外侧翼永磁体槽及其之间的双层三角型永磁体槽，每层三角型永磁体槽包括两侧翼条形槽和圆弧形槽，两个两侧翼条形槽靠近转轴一端形成开口，另一端分别与圆弧型槽相连，外层和内层三角型永磁体槽中两侧翼条形槽分别垂直和呈45

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机转子拓扑结构


[0001]本专利技术涉及电机设计技术，特别是涉及一种永磁同步电机转子拓扑结构。

技术介绍

[0002]永磁同步电机结构简单、体积小、重量轻、损耗小且效率高，它和无刷直流电机相比，没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电机相比，由于无需无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；和开关磁阻电机、感应电机相比，具有高功率密度、高过载能力、高效率等优点，已被广泛应用到电动汽车动力驱动系统中。其中，采用V形永磁体的内置式永磁同步电机，相比“一”字型永磁结构电机，由于其更平衡均匀的q轴磁路，更有利于提高磁阻转矩，并通过聚磁提高气隙磁密，可获得更大的永磁转矩。然而，V形转子结构电机的齿槽转矩和转矩脉动较大，电机的振动和噪声也相应增大。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种永磁同步电机转子拓扑结构，可以有效降低电机的齿槽转矩和转矩脉动，以此来提升电机的转矩特性。
[0004]技术方案：本专利技术的一种永磁同步电机转子拓扑结构，包括转子铁心、永磁体、磁障和转轴，转子铁心绕转轴转动，转子铁心内部沿圆周方向均匀分布四组永磁体安装槽，每组永磁体安装槽均为沿圆周方向对称结构，包括相互垂直的外侧翼永磁体槽及位于两条外侧翼永磁体槽之间的双层三角型永磁体槽，每层三角型永磁体槽均为未封闭的三角型，包括两侧翼条形槽和圆弧形槽，每层三角型永磁体槽的两个两侧翼条形槽在靠近转轴一端形成开口，在另一端分别与圆弧型槽两端相连，外层三角型永磁体槽中两侧翼条形槽垂直放置，内层三角型永磁体槽中两侧翼条形槽呈45
°
放置；在外侧翼永磁体槽和两侧翼条形槽内设置有切向充磁的永磁体，在圆弧形槽内设置有径向充磁的永磁体，转子圆周上各组圆弧形槽内设置的永磁体之间采用径向交替充磁方式，相邻组中相邻的外侧翼永磁体槽和两侧翼条形槽内的永磁体充磁方向相同，同组中两侧的外侧翼永磁体槽和两侧翼条形槽内的永磁体充磁方向相反；每个永磁体两端均设置有磁障。
[0005]优选的，外层三角型永磁安装槽包括两侧的外层两侧翼条形槽和外层圆弧形槽，外层圆弧形槽的两端分别与两侧的外层两侧翼条形槽靠近转子外圆周端相连接，两侧的外层两侧翼条形槽靠近转轴的一端形成开口；内层三角型永磁安装槽包括两侧的内层两侧翼条形槽和内层圆弧形槽，内层圆弧形槽的两端分别与两侧的内层两侧翼条形槽靠近转子外圆周端相连接，两侧的内层两侧翼条形槽靠近转轴的一端形成开口；外层三角型永磁安装槽中的两个外层两侧翼条形槽垂直放置，内层三角型永磁安装槽中的两个内层两侧翼条形槽呈45
°
放置。
[0006]优选的，在内层圆弧形槽内固定嵌入一块弧形永磁体；在外层圆弧形槽内固定嵌入三块弧形永磁体，两边的弧形永磁体体积相同，比中间的弧形永磁体体积小；且中间的弧
形永磁体与内层圆弧形槽内弧形永磁体对应。
[0007]优选的，当同一组永磁体安装槽内的外侧翼永磁体槽、外层两侧翼条形槽和内层两侧翼条形槽内的永磁体为切向相对充磁时，则其同组外层圆弧形槽和内层圆弧形槽内的永磁体充磁方向径向朝外，反之，当同一组永磁体安装槽内的外侧翼永磁体槽、外层两侧翼条形槽和内层两侧翼条形槽内的永磁体为切向相背充磁时，则其同组外层圆弧形槽和内层圆弧形槽内的永磁体充磁方向径向朝内。
[0008]优选的，内层三角型永磁体槽嵌套在外层三角型永磁体槽内，且其开口方向相同。
[0009]优选的，相邻组间的相邻外侧翼永磁体槽以及外层三角型永磁体槽的两侧翼条形槽相互平行。
[0010]优选的，内层三角型永磁体槽的圆弧形槽和外层三角型永磁体槽的圆弧形槽的弧度相同、宽度相同，且均与转子外圆弧度相同。
[0011]优选的，内层三角型永磁体槽的两侧翼条形槽的宽度小于圆弧形槽宽度。
[0012]优选的，磁障均采用环氧树脂基复合材料。
[0013]优选的，永磁体采用稀土钕铁硼材料。
[0014]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著技术效果为：
[0015](1)本专利技术提出的转子结构中，在永磁体槽中两组永磁体的布置可减小电机空载反电动势的谐波，改善电能质量；还可减小电机的齿槽转矩和转矩脉动，降低电机振动和噪声；增加电机的输出转矩，满足电机提高转矩特性的应用需求。
[0016](2)本专利技术提出的转子结构中，通过条形永磁体和圆弧形永磁体构成的串并联复合磁路和永磁体槽中的磁障，大大减少了电机漏磁现象。
[0017](3)相对于V形永磁转子结构，本专利技术结构中由于永磁体厚度减小，可降低永磁体涡流损耗。
附图说明
[0018]图1是常规V型永磁同步电机转子拓扑结构示意图；
[0019]图2是本专利技术提出的永磁同步电机转子拓扑结构示意图；
[0020]图3是转子中一组永磁体安装槽结构示意图；
[0021]图4是永磁体充磁方式示意图；
[0022]图5是本专利技术电机结构仿真的齿槽转矩波形；
[0023]图6是本专利技术电机结构仿真的输出转矩波形；
[0024]图7是本专利技术电机结构的空载反电动势谐波分析；
[0025]图中：1转子铁心，2永磁体，3磁障，4转轴，2
‑
1外侧翼永磁体，2
‑
2外层两侧翼永磁体，2
‑
3外层弧形永磁体，2
‑
4内层两侧翼永磁体，2
‑
5内层弧形永磁体，5
‑
1外侧翼永磁体槽、5
‑
2外层两侧翼条形槽，5
‑
3外层圆弧形槽，5
‑
4内层两侧翼条形槽，5
‑
5内层圆弧形槽。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0027]如图2和图3所示，本专利技术的一种永磁同步电机转子拓扑结构，包括转子铁心1、永磁体2、磁障3和转轴4。转子铁心绕转轴转动，转子铁心内部沿圆周方向均匀分布4组永磁体
安装槽5，每组永磁体安装槽5均为沿圆周方向对称结构。每组永磁体安装槽5均由相互垂直的外侧翼永磁体槽5
‑
1和位于两条外侧翼永磁体槽5
‑
1内侧的双层三角型永磁体安装槽组成，双层三角型永磁体安装槽为未封闭的三角型，每层三角型永磁体安装槽包括两侧翼条形槽和圆弧型槽，两个两侧翼条形槽在靠近转轴一端形成开口，在另一端分别与圆弧型槽两端相连。外层三角型永磁安装槽包括两侧的外层两侧翼条形槽5
‑
2和外层圆弧形槽5
‑
3，外层圆弧形槽5
‑
3的两端分别与两侧的外层两侧翼条形槽5
‑
2靠近转子外圆周端相连接，两侧的外层两侧翼条形槽5
‑
2靠近转轴的一端形成开口；内层三角型永磁安装槽结构与外层三角型永磁安装槽相似，内层三角型永磁安装槽包括两侧的内层两侧翼条形槽5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机转子拓扑结构，其特征在于，包括转子铁心(1)、永磁体(2)、磁障(3)和转轴(4)，转子铁心(1)绕转轴(4)转动，转子铁心(1)内部沿圆周方向均匀分布四组永磁体安装槽(5)，每组永磁体安装槽均为沿圆周方向对称结构，包括相互垂直的外侧翼永磁体槽(5
‑
1)及位于两条外侧翼永磁体槽(5
‑
1)之间的双层三角型永磁体槽，每层三角型永磁体槽均为未封闭的三角型，包括两侧翼条形槽和圆弧形槽，每层三角型永磁体槽的两个两侧翼条形槽在靠近转轴一端形成开口，在另一端分别与圆弧型槽两端相连，外层三角型永磁体槽中两侧翼条形槽垂直放置，内层三角型永磁体槽中两侧翼条形槽呈45
°
放置；在外侧翼永磁体槽和两侧翼条形槽内设置有切向充磁的永磁体，在圆弧形槽内设置有径向充磁的永磁体，转子圆周上各组圆弧形槽内设置的永磁体之间采用径向交替充磁方式，相邻组中相邻的外侧翼永磁体槽和两侧翼条形槽内的永磁体充磁方向相同，同组中两侧的外侧翼永磁体槽和两侧翼条形槽内的永磁体充磁方向相反；每个永磁体两端均设置有磁障(3)。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机转子拓扑结构，其特征在于，外层三角型永磁安装槽包括两侧的外层两侧翼条形槽(5
‑
2)和外层圆弧形槽(5
‑
3)，外层圆弧形槽(5
‑
3)的两端分别与两侧的外层两侧翼条形槽(5
‑
2)靠近转子外圆周端相连接，两侧的外层两侧翼条形槽(5
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2)靠近转轴的一端形成开口；内层三角型永磁安装槽包括两侧的内层两侧翼条形槽(5
‑
4)和内层圆弧形槽(5
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5)，内层圆弧形槽(5
‑
5)的两端分别与两侧的内层两侧翼条形槽(5
‑
4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王四维，张科地，莫丽红，王浩，朱希同，秦通，赵泽卿，赖巧巧，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：