【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动汽车用永磁同步电机，具体是一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构。
技术介绍
1、在全球能源危机、环境污染的大背景下，传统燃油汽车已经不能适应当下的发展，电动汽车成为汽车发展新方向；驱动电机作为电动汽车的三大核心部件之一，其性能的优劣直接影响整车的动力性、经济型和安全性，永磁同步电机因其体积小、功率密度高、转矩密度大、效率高、可靠性好等优点，已被广泛应用。
2、传统的永磁同步电机虽具备许多优点，但是其气隙磁密的正弦化程度往往不太理想，进而影响电机的转矩脉动，使得转矩输出波动较大，增加电机运行时的振动和噪声，影响电机运行的平稳性。因此，提出一种可以对气隙磁场进行正弦化调制的永磁电机转子结构具有重要意义。
3、改善气隙磁密波形正弦性的方法主要有：一是采用非均匀气隙设计，二是在q轴设置磁障，三是采用非对称磁极设计。其中，采用非均匀气隙设计和在q轴设置磁障，虽然能够改善气隙磁密波形的正弦性，但是同时也导致电机磁阻变大，降低转矩输出能力。
4、针对气隙磁密波形调节这一问题，现有技术中已有设计方案被提出。例如专利申请号为cn201910273424.8的中国专利：一种气隙磁密可调的永磁同步电机的转子，公开了一种气隙磁密可调的转子结构，包括转子铁芯、嵌入式铁芯内部沿铁芯周向均匀布置的多对第一永磁体和第二永磁体。第一永磁体固定不动，第二永磁体可以沿着铁心径向来回移动，铁心内部设有驱动机构与第二永磁体相连，带动第二永磁体沿径向来回移动。该专利通过驱动机构带动第二永磁体沿转子径向来回移动，改变第
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，针对气隙磁密波形正弦化调节困难的问题，提供一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，具有较小的转矩脉动和电机损耗，较高的工作效率。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案。
3、一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，包括转子铁心、非导磁转轴、永磁体和磁障，所述转子铁心固定在非导磁转轴上，可随着非导磁转轴同步旋转，所述永磁体包括第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体，所述磁障包括第一磁障、第二磁障、第三磁障和第四磁障。
4、所述第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体的形状均为矩形，在单个磁极内，第一永磁体和第二永磁体组合构成“八”字形结构，第三永磁体沿径向布置在“八”字形结构的顶部并向转子外圆延伸，第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体组合构成“y”形结构，并且关于第三永磁体径向对称。
5、所述第一磁障和第二磁障的起始端靠近第一永磁体外侧并且垂直于第一永磁体，末端接近转子外圆，第三磁障和第四磁障的起始端靠近第二永磁体外侧并且垂直于第二永磁体，末端接近转子外圆；单个磁极内，第一磁障末端中心线与最近侧边之间的夹角为α1，第二磁障末端中心线与最近侧边之间的夹角为α2，第三磁障末端中心线与最近侧边之间的夹角为α3，第四磁障末端中心线与最近侧边之间的夹角为α4，所述第一磁障、第二磁障、第三磁障和第四磁障的末端中心线与最近侧边的夹角α1、α2、α3和α4的数值不相同，根据目标效果不同可进行相应设计，将单个磁极对应的转子外圆弧划分为不等长的五段圆弧，用于实现对气隙磁场的分段划分，从而分段调节气隙磁密波形的正弦性，降低转矩脉动，减少损耗，提升电机效率。
6、所述第一永磁体和第二永磁体的材料为钕铁硼，所述第三永磁体的材料为铁氧体，从而构成混合磁极，减少了稀土永磁体的使用，降低成本。
7、所述第一永磁体和第二永磁体接近非导磁转轴的一侧开有隔磁槽，所述第三永磁体的下端开有三角形隔磁槽，用来进一步优化磁路，减少漏磁。
8、所述转子为内置式转子结构，由n个磁极组成，n为偶数，单个磁极由3块永磁体和4条磁障组成。
9、所述第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体的充磁方向均垂直于长边；单个磁极内，第一永磁体的s极朝向“八”字形结构内侧并且靠近非导磁转轴，另一侧为n极，第二永磁体的n极朝向“八”字形结构内侧并且靠近非导磁转轴，另一侧为s极，第三永磁体的n极靠近第一磁障和第二磁障，s极靠近第三磁障和第四磁障；相邻磁极之间永磁体的充磁方向相反。
10、所述第一磁障和第二磁障位于第三永磁体的左侧，第三磁障和第四磁障位于第三永磁体的右侧；所述磁障在中间分为m段，m为正整数，并且每段的长度各不相同，可根据实际需要进行确定，所述磁障的形状为弧形或长条形，上述结构导致第一磁障和第四磁障关于第三永磁体不对称，第二磁障和第三磁障也关于第三永磁体不对称。
11、上述结构使得本专利技术的电机转子具有气隙磁场分段调制的特性，该特性使得电机的气隙磁密波形更加正弦化，从而实现降低转矩脉动、提升电机效率和转矩输出平稳性的作用。
12、本专利技术的有益效果如下。
13、通过采用非对称磁障设计，将单个磁极对应的转子外圆弧划分为不等长的五段圆弧，通过改变第一磁障、第二磁障、第三磁障和第四磁障的末端中心线与最近侧边的夹角α1、α2、α3和α4的值，可以改变上述五段圆弧的长度，从而实现气隙磁场分段调制，使得电机气隙磁密波形更加正弦化，电机转矩脉动更低、转矩输出更加平稳、效率更高。
14、通过采用多层磁障和混合磁极的设计，并且将第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体组合够成“y”形结构，增大了电机d轴磁阻，使得d轴和q轴之间的电感差更大，从而提升了电机的磁阻转矩。
15、第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体组合成“y”形结构，使得电机磁路更优，聚磁能力更强，且三者共同提供励磁磁场，提升了电机的转矩输出能力。
16、第三永磁体使用铁氧体材料，降低了电机制造成本，同时降低了永磁体高温退磁的风险。
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1.一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，包括转子铁心（1）、非导磁转轴（2）、永磁体（3）和磁障（4），所述转子铁心（1）固定在非导磁转轴（2）上，可随着非导磁转轴（2）同步旋转，所述永磁体（3）包括第一永磁体（31）、第二永磁体（32）和第三永磁体（33），所述磁障（4）包括第一磁障（41）、第二磁障（42）、第三磁障（43）和第四磁障（44）；
2.根据权利要求1所述的一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，所述第一永磁体（31）和第二永磁体（32）的材料为钕铁硼，所述第三永磁体（33）的材料为铁氧体。
3.根据权利要求1所述的一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，所述第一永磁体（31）和第二永磁体（32）接近非导磁转轴（2）一侧开有隔磁槽（5），所述第三永磁体（33）的下端开有三角形隔磁槽（6）。
4.根据权利要求1所述的一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，所述转子为内置式转子结构，由N个磁极组成，N为偶数，单个磁极由3块永磁体和4条磁障组成。
5.根据权利要求1所述的
6.根据权利要求1所述的一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，所述第一磁障（41）和第二磁障（42）位于第三永磁体（33）的左侧，第三磁障（43）和第四磁障（44）位于第三永磁体（33）的右侧；所述磁障（4）在中间分为M段，M为正整数，并且每段的长度各不相同，所述磁障（4）的形状为弧形或长条形，上述结构导致第一磁障（41）和第四磁障（44）关于第三永磁体（33）不对称，第二磁障（42）和第三磁障（43）也关于第三永磁体（33）不对称。
...【技术特征摘要】
1.一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，包括转子铁心（1）、非导磁转轴（2）、永磁体（3）和磁障（4），所述转子铁心（1）固定在非导磁转轴（2）上，可随着非导磁转轴（2）同步旋转，所述永磁体（3）包括第一永磁体（31）、第二永磁体（32）和第三永磁体（33），所述磁障（4）包括第一磁障（41）、第二磁障（42）、第三磁障（43）和第四磁障（44）；
2.根据权利要求1所述的一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，所述第一永磁体（31）和第二永磁体（32）的材料为钕铁硼，所述第三永磁体（33）的材料为铁氧体。
3.根据权利要求1所述的一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，所述第一永磁体（31）和第二永磁体（32）接近非导磁转轴（2）一侧开有隔磁槽（5），所述第三永磁体（33）的下端开有三角形隔磁槽（6）。
4.根据权利要求1所述的一种气隙磁场分段调制的永磁电机转子结构，其特征在于，所述转子为内置式转子结构，由n个磁极组成，n为偶数，单个磁极由3块永磁体和4条磁障组成。
【专利技术属性】
技术研发人员：史立伟，徐浩洋，李法成，贺光宗，肖东，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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