永磁同步电机结构制造技术

本发明专利技术涉及一种永磁同步电机结构，其包括定子和转子，转子包括转子铁芯以及设置于转子铁芯上的永磁体，所述的永磁体在转子横截面上分层分布，每一层永磁体均包括至少两段永磁体段，相邻两段永磁体段之间具有磁桥。采用该种永磁同步电机结构，其能够有效提高电机的凸极率，由于每极下励磁面积的增大，使得每极磁通增加，电机磁负荷增大，提高了电机的功率密度，同时，部分磁路经过相邻永磁体之间的磁桥，降低了直轴磁路的磁阻，进而增加电机的直轴电感，当磁桥处的磁路趋向于饱和时，又反过来抑制直轴磁导的增加，增大电机的凸极率，进而提高电机的弱磁扩速能力。本发明专利技术的永磁同步电机结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动设备
，特别涉及电机领域，具体是指一种永磁同步电机结构。
技术介绍
随着资源与环境问题的日益突出，新能源汽车逐渐走入了人们的视线，成为世界范围内各大科研机构及整车厂的研究及开发热点。由于电池技术的制约，纯电动汽车的发展和应用受到了一定的限制，因此，介于传统燃油汽车和纯电动汽车之间的混合动力汽车得到了前所未有的发展机遇。电驱动系统是混合动力汽车的核心，而其中的牵引电机作为汽车的主要动力源，其性能直接影响着整车性能。混合动力汽车用牵引电机要求具有宽广的扩速范围，较高的功率密度以及在整个工作范围内高比例的高效率区间。永磁同步电机在诸多电机种类，最大程度地符合了上述特点，因此成为当前电驱动系统应用中的首选机型。由于永磁同步电机转子上的励磁磁场不可调节，在电机转速较高时，空载反电势增大，当增大到控制器所能允许的电压极限时，若需要进一步提高转速，则需要利用定子电枢反应来削弱气隙磁场。但由于永磁同步电机凸极率较低，弱磁效果就极为有限，且难以保证电机的转矩性能。为了提高弱磁效果，现有技术中采用永磁体分层结构，其具有凸极率高，转矩性能好的优点。但同时由于直轴磁路等效气隙较长，使直轴电枢反应电抗变小，不利于电机的弱磁控制，而且采用该磁路结构的永磁同步电机由于磁路不对称度加剧，导致齿槽转矩增大， 电机的振动和噪声都较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在抑制直轴磁导的增加，增大电机的凸极率，进而提高电机的弱磁扩速能力的同时，减小齿槽转矩，降低电机的转矩脉动，从而改善电机的转矩性能，减小电机振动和噪声，有效保证整车性能及驾驶舒适性的，结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛的永磁同步电机结构。为了实现上述的目的，本专利技术的永磁同步电机结构具有如下构成该永磁同步电机包括定子和转子，所述的定子与转子间具有气隙，所述的转子包括转子铁芯以及设置于转子铁芯上的永磁体，其主要特点是，所述的永磁体在转子横截面上分层分布，每一层永磁体均包括至少两段永磁体段，相邻两段永磁体段之间具有磁桥。该永磁同步电机结构中，所述的定子包括定子齿和定子轭，所述的每个永磁体段的磁极下磁通均依次通过定子齿、定子轭、气隙、转子铁心、永磁体及磁桥闭合。该永磁同步电机结构中，所述的永磁体为钕铁硼永磁体。该永磁同步电机结构中，在转子横截面上，每层永磁体的永磁体段宽度从位于转子外侧的永磁体层向位于转子内侧的永磁体层逐层增加。3该永磁同步电机结构中，在转子横截面上，所述的永磁体至少分3层分布。进一步的，该永磁同步电机结构中，在转子横截面上，所述的永磁体分3层分布。该永磁同步电机结构中，每层永磁体均包括至少3段永磁体段。进一步的，该永磁同步电机结构中，每层永磁体均包括4段永磁体段，且一层永磁体上共包括分别位于相邻两段永磁体段之间的3个磁桥。该永磁同步电机结构中，在转子轴切面上，所述的转子铁芯及设置于转子铁芯上的永磁体均分段分布。进一步的，该永磁同步电机结构中，所述的转子铁芯及永磁体在转子轴切面上分4 段分布。该永磁同步电机结构中，在转子轴切方向上，所述的每段转子铁芯及设置于一段转子铁芯上的永磁体的长度均为20mm。该永磁同步电机结构中，相邻的两段转子铁芯的转子轴切方向非平行，且相邻的两段转子铁芯间形成转子斜槽。该永磁同步电机结构中，所述的相邻两段转子铁芯的转子轴切方向的夹角为2 · 5 。采用了该专利技术的永磁同步电机结构，由于其永磁体在转子横截面上分层分布，使其能够有效提高电机的凸极率，由于每极下励磁面积的增大，使得每极磁通增加，电机磁负荷增大，提高了电机的功率密度，同时，由于其每一层永磁体均包括至少两段永磁体段，相邻两段永磁体段之间具有磁桥，使得部分磁路经过相邻永磁体之间的磁桥，降低直轴磁路的磁阻，进而增加电机的直轴电感，当磁桥处的磁路趋向于饱和时，又反过来抑制直轴磁导的增加，增大电机的凸极率，进而提高电机的弱磁扩速能力。进一步的，在转子轴切面上，该专利技术采用了分段斜极结构，即永磁体在轴向上分为若干段，每相邻两段之间通过旋转倾斜一定的角度以形成转子斜槽取代定子斜槽，达到减小齿槽转矩，进而减小电机振动和噪声的目的，保证了整车性能及驾驶舒适性。本专利技术的永磁同步电机结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛。附图说明图1为本专利技术的永磁同步电机结构中的转子的横截面结构示意图。图2为本专利技术的永磁同步电机结构中的转子的轴向结构示意图。具体实施例方式为了能够更清楚地理解本专利技术的
技术实现思路
，特举以下实施例详细说明。请参阅图1及图2所示，分别为本专利技术的永磁同步电机结构中的转子的横截面结构及轴向结构示意图。在一种实施方式中，该永磁同步电机包括定子和转子，所述的定子与转子间具有气隙，如图2所示，所述的转子包括转子铁芯2以及设置于转子铁芯2上的永磁体1，所述的永磁体1在转子横截面上分三层分布，每一层永磁体1均包括四段永磁体段，相邻两段永磁体段之间具有磁桥3，四段永磁体段间共具有三个磁桥3。每个磁极下的磁通通过定子齿、 定子轭、气隙、转子铁芯、永磁体及磁桥闭合。每层永磁体的永磁体段宽度从位于转子外侧的永磁体层向位于转子内侧的永磁体层逐层增加。在其它实施方式中，该永磁同步电机结构中，在转子横截面上包括四层或四层以上永磁体。每层永磁体均包括至少三段永磁体段，且一层永磁体上的相邻两段永磁体段之间具有磁桥。在一种优选的实施方式中，如图2所示，在转子轴切面上，所述的转子铁芯2及设置于转子铁芯2上的永磁体1均分四段分布。在一种进一步优选的实施方式中，在转子轴切方向上，所述的每段转子铁芯及设置于一段转子铁芯上的永磁体的长度均为20mm。在另一种进一步优选的实施方式中，相邻的两段转子铁芯的转子轴切方向非平行，且相邻的两段转子铁芯间形成转子斜槽。在一种更优选的实施方式中，所述的相邻两段转子铁芯的转子轴切方向的夹角为2 · 5 ο在实际应用中，该永磁同步电机采用牌号为N33EHS的钕铁硼永磁体，该钕铁硼永磁体在20°C时剩磁密度为1. 14T，矫顽力为859kA/m。在转子横截面层面上，永磁体采取三层的拓扑结构，每一层中永磁体分为四段，形成三个磁桥。因此每极下的磁通通过定子齿、 定子轭、气隙、转子铁芯、永磁体及磁桥闭合。磁桥作为直轴磁路的一部分，一方面减小了直轴磁阻，增大了直轴电枢反应电抗，另一方面由于磁桥的饱和效应，增大了电机的凸极率。 每一层永磁体的宽度从外向内逐渐增大，提高了每极下发出磁通的面积，有利于电机功率密度的提高。轴向层面上，将总长度为80mm的永磁体分为4段20mm的永磁体，相应的将转子铁芯分为长度为20mm的四段，将永磁体按照图1所示的拓扑结构分别装入四段铁芯后， 以各自相差2. 5°机械角度装配在轴上，以实现转子斜槽取代定子斜槽，以此减小齿槽转矩，改善由于多层分段结构带来的转矩波动。采用了该专利技术的永磁同步电机结构，由于其永磁体在转子横截面上分层分布，使其能够有效提高电机的凸极率，由于每极下励磁面积的增大，使得每极磁通增加，电机磁负荷增大，提高了电机的功率密度，同时，由于其每一层永磁体均包括至少两段永磁体段，相邻两段永磁体段之间具有磁桥，使得部分磁路经过相邻永磁体之间的磁桥，降低直轴磁路的磁阻，进而增加电机的直轴电感，当磁桥处的磁路趋向于饱和时，又反过来本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种永磁同步电机结构，该永磁同步电机包括定子和转子，所述的定子与转子间具有气隙，所述的转子包括转子铁芯以及设置于转子铁芯上的永磁体，其特征在于，所述的永磁体在转子横截面上分层分布，每一层永磁体均包括至少两段永磁体段，相邻两段永磁体段之间具有磁桥。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱巍，廖肖峰，罗建，
申请(专利权)人：上海中科深江电动车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：31