CN103390983A - 一种永磁同步电机转子结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机转子结构，其特征是：在电机转子的圆周表面沿转子轴向开设有转子槽，转子槽在每个极域内以极轴为对称成对设置。本发明可以有效降低电机气隙磁场的谐波含量，降低噪声振动，较小损耗，提高电机的综合性能。

Description

一种永磁同步电机转子结构

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机转子结构，更具体地说是一种可以优化永磁同步电机气隙磁密的转子结构。

背景技术

永磁电机作为新能源汽车的动力输出，其性能的优劣直接影响到整车的动力性、舒适性和经济性。由于新能源汽车的永磁驱动电机具有工作环境复杂、体积小、可靠性高、功率密度大等特点，永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点被广泛应用于新能源汽车中。

现有技术中的永磁电机转子的外轮廓面为一个标准的圆。这一形式造成永磁电机气隙磁场中含有大量的谐波，使噪音振动增加，空载反电动势谐波含量增加，损耗加大，降低电机的综合性能。

发明内容

本发明是为优化永磁电机的气隙磁密，提供一种永磁同步电机转子外型结构，使气隙磁密波形接近正弦波，降低气隙磁场谐波含量、降低噪音振动、降低除空载反电动势谐波含量，减小损耗。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明永磁同步电机转子结构的特点是：在电机转子的圆周表面沿转子轴向开设有转子槽，所述转子槽在每个极域内以极轴为对称成对设置。

本发明永磁同步电机转子结构的特点也在于：所述转子槽的槽底部槽断面为圆弧形。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明中转子槽的设置，使得气隙磁密的波形接近于正弦波，降低各次谐波幅值，并与输入的正弦电压共同作用产生较大的电流转矩，同时降低电机气隙磁场的谐波含量，降低谐波振动，提高电机的综合性能的发明目的。

附图说明

图1为本发明应用于永磁同步电机结构示意图；

图2a为本发明设有转子槽的电机定子和电机转子配合断面示意图；

图2b为图2a的局部放大示意图；

图3a为本发明转子槽位置示意图；

图3b为本发明中转子槽形状示意图。

图中标号：1电机前端盖、2电机定子、3定子绕组、4电机外壳、5电机轴、6电机转子、7转子槽、8永磁体、9电机后端盖、10极轴、11坐标X轴、12圆弧中心线。

具体实施方式

本实施例是针对图1所示的永磁同步电机，其组成包括：电机前端盖1、电机定子2、定子绕组3、电机外壳4、电机轴5、电机转子6、永磁体8、电机后端盖9，其组成为已有结构形式。

参见图2a和图2b，本实施例对于已有技术作出改进的是：在电机转子6的圆周表面沿转子轴向开设有转子槽7，转子槽7在每个极域内以极轴10为对称成对设置,转子槽7轴向贯穿电机转子6表面。转子槽7的位置由坐标X轴11为基准。

参见图3a和图3b，电机转子表面改进的具体实施，转子槽7的槽底部槽断面为圆弧形。转子槽的形状尺寸由切向宽度S和径向深度t决定，转子槽7的位置由机械角度a决定，机械角度a为转子槽7的圆弧中心线12与X轴11正方向的夹角；此处的坐标轴以转子圆心为原点，由于电机转子的对称性，选取极域分割线中的一条作为X轴11。

设转子槽7的数量为N，电机的极对数为p，图1中模型以转子分成两段的形式为例，极数为2p，每极有两个转子槽，则每段转子上的转子槽数量：N=2*2p=4p。

具体实施是通过参数化设计和有限元的方法计算出合于设计要求的a、s和t的值，并具此确定转子槽7的形状和位置。

作用原理：

根据气隙磁密的傅立叶展开公式，可以得到各次谐波的幅值大小与此处的气隙磁场成正比例关系。当在转子表面添加转子槽以后，此处的气隙长度增加，导致气隙磁场强度幅值的降低。由于各次谐波的幅值与气隙磁场强度幅值成正比例关系，所以当转子表面添加转子槽时，有助于降低各次谐波的幅值，优化气隙磁密。

针对安徽巨一自动化装备有限公司的标准风冷电机，在转子表面开转子槽，选取槽型参数位置角度为10o、槽切向长度为10mm、槽深0.3mm。通过对比分析，可以发现气隙磁密的谐波含量从之前的25.54%下降到19.04%，气隙磁密质量得到明显的提升，同时降低了谐波引起的转矩的波动，降低噪音；而且谐波在转子中引起的杂散损耗也从257.8w下降到161.4w，使电机的效率提升0.4%，从而提高了电机的整体性能。

Claims (2)

1.一种永磁同步电机转子结构，其特征是：在电机转子(6)的圆周表面沿转子轴向开设有转子槽(7)，所述转子槽(7)在每个极域内以极轴为对称成对设置。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子结构，其特征是：所述转子槽(7)的槽底部槽断面为圆弧形。

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