CN106972665A - 一种电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子，设于电动汽车用高密度高转速永磁同步电机中，其中，永磁同步电机还设有定子，所述转子与定子之间设有气隙，所述转子为非圆转子结构，使电机的气隙是非等距的，气隙的长度是变化的，根据气隙长度δ＝f(E0)，计算导出不同的δ值；然后把这些δ值点连接成圆滑曲线得到转子的外形尺寸。因而，使得反电动势波形得到明显改善，接近正弦波，从而降低电磁噪音，提高效率和功率因数。

Description

一种电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子
技术领域
本发明涉及永磁同步电动机配件技术领域，特别是指一种电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子。
背景技术
永磁同步电机目前采用的转子形式大多采用内嵌式V字形排布，如图1和图2所示，包括定子10与转子20以及磁钢30，转子20与定子10之间有气隙40；该结构的优点是磁场磁力线与磁路相符合，磁阻小，磁钢30利用率高，生产工艺性好，电机的效率也比较高。但是由于转子20与定子10之间的气隙40是等距离的，造成每个磁极的较大范围区域的磁通是接近的，其结果是电机的反电动势波形失真，如图3所示，不是正弦波，有比较宽的平顶。这种失真的反电动势波形会造成高次谐波过大，产生电磁噪音，功率因数下降的缺点。
因此，有必要设计一种电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子，以解决上述技术问题。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子，可以降低电磁噪音，提高效率和功率因数。
本发明的技术方案是这样实现的：一种电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子，设于电动汽车用高密度高转速永磁同步电机中，所述永磁同步电机还设有定子，所述转子与定子之间设有气隙，所述转子为非圆转子结构，使得所述气隙是非等距，所述气隙的长度是变化的，所述气隙长度的计算公式为：δ＝f(E0),其中，δ是气隙长度，E0是反电动势；所述反电动势E0的计算公式为：E0＝Em*sin(θ)，其中，Em是反电动势峰值，θ是电角度；取反电动势曲线四分之一周期，即θ＝(0-π/2)，把(0-π/2)段n等分，得到n+1个点，把n+1个点的值赋给θ，得到不同的反电动势E0；再由所述δ＝f(E0)计算导出不同的δ值；然后把这些δ值点连接成圆滑曲线得到转子的外形尺寸。
在上述技术方案中，所述反电动势E0是正弦周期函数，所述气隙长度也是周期变化的。
在上述技术方案中，所述n为12，则得到13个点，把13个点的值赋给θ，得到13个不同的反电动势E0；再由所述δ＝f(E0)计算导出13个不同的δ值，13个δ值点连接成圆滑曲线得到转子的外形尺寸。
本发明电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子，通过改变转子结构，使转子为非圆转子结构，使电机的气隙是非等距的，气隙的长度是变化的，根据气隙长度δ＝f(E0)，计算导出不同的δ值；然后把这些δ值点连接成圆滑曲线得到转子的外形尺寸。因而，使得反电动势波形得到明显改善，接近正弦波，从而降低电磁噪音，提高效率和功率因数。
附图说明
图1为现有技术完整的定子、转子示意图；
图2为图1部分结构示意图；
图3为现有技术中电机的反电动势波形图；
图4为本发明完整的定子、转子示意图；
图5为图4部分结构示意图；
图6为本发明中电机的反电动势波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图4和图5所示，本发明所述的一种电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子1，设于电动汽车用高密度高转速永磁同步电机中，其中，所述永磁同步电机还包括定子2，所述转子1和定子2之间设有气隙3。
所述转子1采用非圆转子1结构，使电机的气隙3是非等距的，气隙3的长度是变化的。根据电机磁路原理，在主磁通一定的情况下：
气隙长度增大→气隙磁位差增大→总磁位差增大→主磁导下降→永磁体工作点下降→主磁通下降→主磁导增大，达到新的平衡点，总体看来，气隙3长度增大导致主磁通下降，从而又导致反电动势下降。
把反电动势作为已知量，可以求出气隙3长度，即δ＝f(E0),其中，δ是气隙长度，E0是反电动势。而反电动势E0公式为：
E0＝Em*sin(θ)，Em是反电动势峰值，θ是电角度。由于反电动势E0是正弦周期函数，可以推导出气隙3长度也是周期变化的。
我们取反电动势曲线四分之一周期，即θ＝(0-π/2)，把(0-π/2)段12等分，得到13个点，把这13个点的值赋给θ，得到13个不同的反电动势E0。再由所述δ＝f(E0)推导出13个不同的δ值。把这些δ值点连接成圆滑曲线即得到转子1外形尺寸，得到转子1的形状如图5所示。
通过试验的结果表明，反电动势波形得到明显改善，接近正弦波，如图6所示，并且试验中测得电磁噪音降低5分贝，效率提高1.2％，功率因数由原来的0.94提高到0.975。
因此可知，本发明电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子，通过改良转子1的结构为非圆转子，使电机的气隙3是非等距的，气隙3的长度是变化的。使得反电动势波形得到明显改善，接近正弦波，从而降低电磁噪音，提高效率和功率因数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子，设于电动汽车用高密度高转速永磁同步电机中，其特征在于：所述永磁同步电机还设有定子，所述转子与定子之间设有气隙，所述转子为非圆转子结构，使得所述气隙是非等距，所述气隙的长度是变化的，所述气隙长度的计算公式为：
δ＝f(E0),其中，δ是气隙长度，E0是反电动势；
所述反电动势E0的计算公式为：
E0＝Em*sin(θ)，其中，Em是反电动势峰值，θ是电角度；
取反电动势曲线四分之一周期，即θ＝(0-π/2)，把(0-π/2)段n等分，得到n+1个点，把n+1个点的值赋给θ，得到不同的反电动势E0；
再由所述δ＝f(E0)计算导出不同的δ值；
然后把这些δ值点连接成圆滑曲线得到转子的外形尺寸。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子，其特征在于：所述反电动势E0是正弦周期函数，所述气隙长度也是周期变化的。
3.根据权利要求1所述的电动汽车用高密度高转速永磁同步电机转子，其特征在于：所述n为12，则得到13个点，把13个点的值赋给θ，得到13个不同的反电动势E0；再由所述δ＝f(E0)计算导出13个不同的δ值，13个δ值点连接成圆滑曲线得到转子的外形尺寸。
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