CN108471180A - 永磁同步电机错极转子以及永磁同步电机 - Google Patents

永磁同步电机错极转子以及永磁同步电机 Download PDF

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刘君程
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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机错极转子，包括：多段叠置且相互固定的转子冲片，每段所述转子冲片的内周设有一个定位键；每段所述转子冲片均匀分布有偶数个轴向贯通的磁钢槽，多段所述转子冲片上的所述磁钢槽依次按预设角度沿相同周向偏置，形成阶梯状错极结构；各所述磁钢槽内嵌有磁钢。本发明能够简便地实现转子斜极，并以此削弱齿槽转矩与转矩波动，提高电机输出性能；同时本发明还具有加工工艺简单、无需专用工装且节省材料等优点。本发明还公开了一种包括上述永磁同步电机错极转子的永磁同步电机。

Description

永磁同步电机错极转子以及永磁同步电机
技术领域
本发明涉及新能源汽车驱动技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机错极转子以及永磁同步电机。
背景技术
永磁同步电机与励磁同步机相比，其以磁钢提供的磁通代替后者的励磁绕组励磁，使电机结构更为简单，且由于转子没有绕组减小了转子上的铜损，所以永磁同步电机具有较高的功率密度和高效节能的优点，目前在新能源汽车上多采用永磁同步电机做为驱动系统。
然而由于电机定转子之间的齿槽效应和磁场非正弦性的影响，永磁同步电机往往都有较大的齿槽转矩及转矩脉动，大大影响了电机的输出能力，同时引起电机振动和噪声。
发明内容
本发明的目的是提出一种永磁同步电机错极转子以及永磁同步电机，采用转子分段错极来消除齿槽转矩及转矩波动的影响。
本发明采用的技术方案如下：
一种永磁同步电机错极转子，包括：多段叠置且相互固定的转子冲片，每段所述转子冲片的内周设有一个定位键；
每段所述转子冲片均匀分布有偶数个轴向贯通的磁钢槽，多段所述转子冲片上的所述磁钢槽依次按预设角度沿相同周向偏置，形成阶梯状错极结构；
各所述磁钢槽内嵌有磁钢。
可选地，所述预设角度为每段所述转子冲片上的相邻所述磁钢之间夹角的1/2。
可选地，相邻所述转子冲片分别设有用于固定的锁止装置。
可选地，所述锁止装置为相互配合的凹槽和凸起。
可选地，所述磁钢槽靠近所述转子冲片的外周。
可选地，所述磁钢与所述磁钢槽通过过盈配合固定。
可选地，所述转子冲片的数量为四段或者六段。
可选地，多段所述转子冲片上的所述定位键处于同一直线。
一种永磁同步电机，包括转子轴，还包括上述永磁同步电机错极转子；
所述转子轴设有定位槽，所述永磁同步电机错极转子套设在所述转子轴上，且通过所述定位键与所述定位槽配合固定。
可选地，所述电机还包括压板，所述压板通过紧固件压接在所述永磁同步电机错极转子的最外层所述转子冲片的端面上。
本发明通过转子分段错极式结构，采用磁钢分段嵌装，并由多段转子冲片自扣形成独立旋转铁芯块，即能实现转子斜极，以此削弱齿槽转矩与转矩波动，提高电机输出性能，同时本发明具有加工工艺简便、无需专用工装且节省材料等优点。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明提供的永磁同步电机错极转子的实施例的示意图；
图2为图1实施例仅示出磁钢错极结构的示意图。
附图标记说明：
转子冲片1 定位键11 磁钢槽2 磁钢3
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
为了克服背景技术中提及的不良影响，采用定子斜槽或转子斜极均可减小齿槽效应、降低转矩波动，考虑到永磁同步电机的结构特点和生产装配工艺原因，本发明选择永磁同步电机转子分段错极的方式来实现转子斜极，该方案从工艺角度更为高效且便于实施。
具体而言，本发明提供了一种永磁同步电机错极转子的实施例，如图1和图2所示，该转子包括多段叠置且相互固定的转子冲片1，每段所述转子冲片1的内周均设有一个定位键11，这里需说明的是，所述转子冲片1的数量可以是四段或六段等(本实施例仅以四段作为参考)。其中，每段所述转子冲片1上均匀分布有偶数个轴向贯通的磁钢槽2，各所述磁钢槽2均内嵌有磁钢3(即永磁体)。实际操作中，所述磁钢槽2建议如图1中所示靠近所述转子冲片1的外周；更为优选地，磁钢槽2的形状可以与磁钢3相符，并且二者还可以通过过盈配合等形式固定装配。
接续上文并结合图2所示，构成所述转子的多段所述转子冲片1上的所述磁钢槽2依次按预设角度沿相同周向偏置，使嵌入其内的磁钢3形成图2示出的阶梯状的错极结构。其中，为了防止偏置角度过大致使磁钢3的磁极短路，整体的偏置角度可以优选考虑等于一个转子齿距，即前述预设角度α为每段所述转子冲片1上的相邻磁钢3(或磁钢槽2)之间夹角角度的1/2；此处本领域技术人员可以理解的是，假设转子由n段转子冲片构成，那么转子磁极整体的偏置角度，即阶梯结构中处于两端的磁钢投射在同一平面上的夹角，则为(n-1)×α。
转子按上述分段错极设计至少具有如下优势：一方面，使得每一段转子冲片1的齿槽转矩波形和反电动势波形位移角发生位移，发生位移后的波形经叠加，使得最终表现的齿槽转矩和反电动势得到最大程度削弱；另一方面，转子冲片各分段间的轴向漏磁较小，无需设置额外的隔磁材料，在保证电机输出性能的同时还能节省制备材料。
关于前述多段叠置且相互固定的转子冲片1之间的固定方式，本发明给出了一种优选方案作为参考：相邻的所述转子冲片1分别设有用于固定的锁止装置，该锁止装置可以具备自锁紧功能，例如可以是相互配合的凹槽和凸起，即在一段转子冲片1的一端面设有凹槽和/或凸起，在与其接触的相邻转子冲片1的端面上相应设有凸起和/或凹槽，以此实现自锁紧。通过该锁止装置则无需借助其它紧固件固定，亦能使整体转子铁芯不会松散。
本发明在上述实施例及优选方案基础上还提供了一种永磁同步电机，该电机包括转子轴以及上述永磁同步电机错极转子，其中所述转子轴设有定位槽，所述永磁同步电机错极转子套设在所述转子轴上，并通过前述定位键与转子轴上的定位槽配合定位，这里需要说明的是，为了使加工及装配更为方便，构成转子的多段转子冲片1上的定位键11可以处于同一直线，这样在转子轴上设置相应的直线型定位槽即可。
该永磁同步电机装配时将转子冲片1按顺序依次套入转子轴并同时在磁钢槽2内嵌入磁钢3。具体以四段转子冲片为例，可以是先将第一段转子冲片按定位键槽配合方式套入转子轴上，将磁钢塞至该转子冲片的磁钢槽内，以此形成第一段转子；然后依上述步骤再套入并形成第二、第三及第四段转子，并通过冲片之间自扣而成为整体的旋转铁芯块。
在另一个优选实施例中，前述电机还可以包括压板，当全部转子冲片和磁钢装配完成后，最后通过紧固件(如螺栓等)将所述压板紧密地压接在所述永磁同步电机错极转子的最外层转子冲片的端面上，至此装配工艺完成。由此可见，其过程十分便捷且容易操作，无需特别施用额外的专用工装，因而本发明还能够有效提升装配效率，适合永磁同步电机的大批量生产。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机错极转子，其特征在于，包括：多段叠置且相互固定的转子冲片，每段所述转子冲片的内周设有一个定位键；
每段所述转子冲片均匀分布有偶数个轴向贯通的磁钢槽，多段所述转子冲片上的所述磁钢槽依次按预设角度沿相同周向偏置，形成阶梯状错极结构；
各所述磁钢槽内嵌有磁钢。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机错极转子，其特征在于，所述预设角度为每段所述转子冲片上的相邻所述磁钢之间夹角的1/2。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机错极转子，其特征在于，相邻所述转子冲片分别设有用于固定的锁止装置。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机错极转子，其特征在于，所述锁止装置为相互配合的凹槽和凸起。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机错极转子，其特征在于，所述磁钢槽靠近所述转子冲片的外周。
6.根据权利要求1～5任一项所述的永磁同步电机错极转子，其特征在于，所述磁钢与所述磁钢槽通过过盈配合固定。
7.根据权利要求1～5任一项所述的永磁同步电机错极转子，其特征在于，所述转子冲片的数量为四段或者六段。
8.根据权利要求1～5任一项所述的永磁同步电机错极转子，其特征在于，多段所述转子冲片上的所述定位键处于同一直线。
9.一种永磁同步电机，包括转子轴，其特征在于，还包括权利要求1～8任一项所述的永磁同步电机错极转子；
所述转子轴设有定位槽，所述永磁同步电机错极转子套设在所述转子轴上，且通过所述定位键与所述定位槽配合固定。
10.根据权利要求9所述的永磁同步电机，其特征在于，所述电机还包括压板，所述压板通过紧固件压接在所述永磁同步电机错极转子的最外层所述转子冲片的端面上。
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