CN105871097A - 电动汽车电机的低波动永磁转子 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车电机的低波动永磁转子，涉及电机技术领域，所解决的是降低电机力矩波动的技术问题。该转子上设有多个永磁单元，及与各永磁单元一一对应的多个调节孔；所述永磁单元包括开设在转子上的V形永磁槽，及嵌置在永磁槽内的两个磁钢；并且每个调节孔都位于对应永磁单元中的两个磁钢之间。本发明提供的转子，特别适用于电动汽车使用。

Description

电动汽车电机的低波动永磁转子
技术领域
本发明涉及电机技术，特别是涉及一种电动汽车电机的低波动永磁转子的技术。
背景技术
电动汽车是解决能源危机和环境污染的重要途径。电动汽车用驱动电机制约着中国电动汽车的研发及其产业化进程。尤其在适用于电动汽车的高效能内置式永磁同步电机方面，存在着功率密度低，高速恒功率范围窄、力矩波动大、过载能力低和可靠性差等缺陷，难以满足要求。电动汽车用驱动电机制约着中国电动汽车的研发及其产业化进程。
齿槽力矩（也称磁阻力矩）是自动化场合、机电一体化场合的调速系统中致命缺陷。现有的降低电机力矩波动方法主要有分数槽法、辅助槽法、辅助齿法、斜槽法、斜极法、闭口槽法和磁化槽楔法等，这些方法各有利弊，但总是难以有效消除齿槽效应。斜槽或斜极是最常用减小力矩波动的方法，但斜槽和斜极法对方波电机气隙磁感应强度平顶宽度有影响, 同时定子斜槽使生产工艺和结构复杂，使定子槽面积减小，降低出力，使铜耗增加，斜槽和斜极两者均降低出力，并使电机的工艺和结构复杂，电机制造成本提高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能降低齿槽引起的力矩波动，从而能降低机械振动、噪音的电动汽车电机的电动汽车电机的低波动永磁转子。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种电动汽车电机的低波动永磁转子，该转子上设有多个永磁单元，所述永磁单元包括开设在转子上的永磁槽，及嵌置在永磁槽内的两个磁钢，所述永磁槽呈尖顶部朝内的V形，并且永磁槽内的两个磁钢布设成尖顶部朝内的V形，各永磁单元的永磁槽围绕转子的轴心对称布设；
其特征在于：该转子上开设有多个轴向贯通的调节孔，所述调节孔的数量与永磁单元的数量一致，每个调节孔对应一个永磁单元，并且每个调节孔都位于对应永磁单元中的两个磁钢之间。
进一步的，所述调节孔为三角形孔，调节孔与对应永磁单元中的两个磁钢的关系为：设位于逆时针一侧的磁钢为第一磁钢，位于顺时针一侧的磁钢为第二磁钢；调节孔的三条边中，位于第一磁钢一侧的边为X边，位于第二磁钢一侧的边为Y边，调节孔的Y边的外端与第二磁钢之间的间距为B1，调节孔的Y边的内端与第二磁钢之间的间距为B2，则调节孔的X边平行于第一磁钢，调节孔的Y边与第二磁钢互不平行，并且B2>B1。
进一步的，B1/B2在0.48至0.55之间。
进一步的，所述调节孔为椭圆形孔，各调节孔的椭圆长轴的长度一致，各调节孔的椭圆短轴的长度一致；各调节孔等分成两类，其中的一类为A类调节孔，另一类为B类调节孔，并且各A类调节孔与各B类调节孔沿转子的周向交替布设；
并且，A类调节孔的椭圆长轴与该调节孔所对应的永磁单元的磁级中心轴线重合，B类调节孔的椭圆短轴与该调节孔所对应的永磁单元的磁级中心轴线重合。
进一步的，设各调节孔的椭圆长轴的长度为D1，各调节孔的椭圆短轴的长度为D2，则D2/D1在0.52至0.58之间。
本发明提供的电动汽车电机的低波动永磁转子，采用在V型永磁槽的两段磁钢间设置调节孔的方式获得定子铁心斜槽、转子永磁磁极斜极或者定转子间采用不均匀气隙等工艺和结构复杂的同样效果，使d轴（磁极轴线）与q轴（相邻磁极中心线）的径向力趋于平衡，能有效地消除齿槽效应，降低齿槽引起的力矩波动，从而能降低机械振动、噪音和反电势谐波，减少铁心损耗，实现电机高效、高功率密度、高可靠性、宽调速、低噪、低波动平稳运行等特点。
附图说明
图1是本发明第一实施例的电动汽车电机的低波动永磁转子的径向截面图；
图2是采用了本发明第一实施例的电动汽车电机的低波动永磁转子的额定输出功率均为46KW的电机的力矩波动曲线图，其中的横轴θ为力矩角，竖轴Tcog为力矩；
图3是本发明第二实施例的电动汽车电机的低波动永磁转子的径向截面图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。
如图1所示，本发明第一实施例所提供的一种电动汽车电机的低波动永磁转子，该转子11上设有多个永磁单元，所述永磁单元包括开设在转子上的永磁槽12，及嵌置在永磁槽内的两个磁钢13，所述永磁槽12呈尖顶部朝内（朝内是指朝向转子轴心方向）的V形，并且永磁槽内的两个磁钢13布设成尖顶部朝内的V形，各永磁单元的永磁槽12围绕转子的轴心对称布设；
其特征在于：该转子11上开设有多个轴向贯通的调节孔14，所述调节孔14的数量与永磁单元的数量一致，每个调节孔对应一个永磁单元，并且每个调节孔都位于对应永磁单元中的两个磁钢13之间；
所述调节孔14为三角形孔，调节孔14与对应永磁单元中的两个磁钢13的关系为：设位于逆时针一侧的磁钢13为第一磁钢，位于顺时针一侧的磁钢13为第二磁钢，调节孔14的三条边中，位于第一磁钢13一侧的边为X边，位于第二磁钢13一侧的边为Y边，调节孔14的Y边的外端与第二磁钢13之间的间距为B1，调节孔14的Y边的内端与第二磁钢13之间的间距为B2，则调节孔14的X边平行于第一磁钢13，调节孔14的Y边与第二磁钢13互不平行，并且B2>B1，并且B1/B2在0.48至0.55之间，B1和B2越窄，磁路也越饱和，有效磁通及出力也会相应的减少，调节B1与B2的比值，能有效的削弱磁阻力矩，从而能抑制齿槽引起的力矩波动。
图2是采用了本发明第一实施例的电动汽车电机的低波动永磁转子的额定输出功率均为46KW的电机的力矩波动曲线图，其中的横轴θ为力矩角，竖轴Tcog为力矩；
如图2所示，采用了本发明第一实施例的电动汽车电机的低波动永磁转子的电机相比现有电机，输出功率、电流、效率和力矩波动均有明显改善，电机径向力趋于平衡，能降低机械振动，可显著减小转子高速运时的离心力，有利于电机频繁启动，提高过载能力，有效提高电机的综合性能，能满足电动汽车驱动要求，实现高功率密度、低噪、低力矩波动、宽调速小型轻量化和平稳运行等特点。
如图3所示，本发明第二实施例所提供的一种电动汽车电机的低波动永磁转子，该转子21上设有多个永磁单元，所述永磁单元包括开设在转子上的永磁槽22，及嵌置在永磁槽内的两个磁钢23，所述永磁槽22呈尖顶部朝内（朝内是指朝向转子轴心方向）的V形，并且永磁槽内的两个磁钢23布设成尖顶部朝内的V形，各永磁单元的永磁槽22围绕转子的轴心对称布设；
其特征在于：该转子21上开设有多个轴向贯通的调节孔24，所述调节孔24的数量与永磁单元的数量一致，每个调节孔对应一个永磁单元，并且每个调节孔都位于对应永磁单元中的两个磁钢23之间；
所述调节孔24为椭圆形孔，各调节孔的椭圆长轴的长度一致，各调节孔的椭圆短轴的长度一致；各调节孔等分成两类，其中的一类为A类调节孔，另一类为B类调节孔，并且各A类调节孔与各B类调节孔沿转子的周向交替布设；
并且，A类调节孔的椭圆长轴与该调节孔所对应的永磁单元的磁级中心轴线重合，B类调节孔的椭圆短轴与该调节孔所对应的永磁单元的磁级中心轴线重合；
设各调节孔的椭圆长轴的长度为D1，各调节孔的椭圆短轴的长度为D2，则D2/D1在0.52至0.58之间，调节D2/D1的比值，即可控制磁通经极靴时的磁路饱和程度，从而能调节有效磁通变化，减小齿槽基波和高次谐波力矩幅值，降低齿槽引起的力矩波动。
本发明第一、第二实施例获得了与定子铁心斜槽、转子永磁磁极斜极或者定转子间采用不均匀气隙等工艺和结构复杂的措施同样的效果，减小了气隙磁导的变化，从而减小了当转子旋转时气隙磁场储能的变化，使d轴与q轴径向力趋于平衡，削弱了磁阻力矩（即齿槽力矩）这一电动汽车驱动系统中致命缺陷，抑制了齿槽引起的力矩波动，能显著减小转子高速运行时的噪音、机械振动和定子铁心变形，特别是可显著减小反电势谐波分量，能有效降低反电势总谐波失真THD（Total Harmonic Distortion），有利于电机频繁启动，能提高效率、过载能力和功率密度。

Claims (5)

1.一种电动汽车电机的低波动永磁转子，该转子上设有多个永磁单元，所述永磁单元包括开设在转子上的永磁槽，及嵌置在永磁槽内的两个磁钢，所述永磁槽呈尖顶部朝内的V形，并且永磁槽内的两个磁钢布设成尖顶部朝内的V形，各永磁单元的永磁槽围绕转子的轴心对称布设；
其特征在于：该转子上开设有多个轴向贯通的调节孔，所述调节孔的数量与永磁单元的数量一致，每个调节孔对应一个永磁单元，并且每个调节孔都位于对应永磁单元中的两个磁钢之间。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电机的低波动永磁转子，其特征在于，所述调节孔为三角形孔，调节孔与对应永磁单元中的两个磁钢的关系为：设位于逆时针一侧的磁钢为第一磁钢，位于顺时针一侧的磁钢为第二磁钢；调节孔的三条边中，位于第一磁钢一侧的边为X边，位于第二磁钢一侧的边为Y边，调节孔的Y边的外端与第二磁钢之间的间距为B1，调节孔的Y边的内端与第二磁钢之间的间距为B2，则调节孔的X边平行于第一磁钢，调节孔的Y边与第二磁钢互不平行，并且B2>B1。
3.根据权利要求2所述的电动汽车电机的低波动永磁转子，其特征在于：B1/B2在0.48至0.55之间。
4.根据权利要求1所述的电动汽车电机的低波动永磁转子，其特征在于：所述调节孔为椭圆形孔，各调节孔的椭圆长轴的长度一致，各调节孔的椭圆短轴的长度一致；各调节孔等分成两类，其中的一类为A类调节孔，另一类为B类调节孔，并且各A类调节孔与各B类调节孔沿转子的周向交替布设；
并且，A类调节孔的椭圆长轴与该调节孔所对应的永磁单元的磁级中心轴线重合，B类调节孔的椭圆短轴与该调节孔所对应的永磁单元的磁级中心轴线重合。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电机的低波动永磁转子，其特征在于：设各调节孔的椭圆长轴的长度为D1，各调节孔的椭圆短轴的长度为D2，则D2/D1在0.52至0.58之间。
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