CN108521181A - 永磁同步电机转子的冲片结构 - Google Patents

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费德成
张勇
潘忠林
汤旭炎
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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机转子的冲片结构，为弧形，其上设有磁瓦槽，该冲片上靠近外弧边设有若干个方孔，该若干个方孔按照该转子极数分布，均匀位于磁瓦槽中心线两侧。本发明转子冲片的外圆内侧分布有若干方孔，转子冲片在方孔和轴心之间有弧形磁瓦槽，磁瓦的每极方孔沿着弧形槽中心线两侧均匀分布，切为了保证正弦的高峰值，中心线两侧的方孔较窄；由于存在若干方孔，内置弧形磁瓦的漏磁减少很多，同时调整了每极对应气隙磁密的分布，内置以后电机的弱磁调速能力提高，远高于表贴式的转子永磁电机，但小于内置V型的调速能力，通过调整磁瓦的弧度可以进一步提高调速性能。

Description

永磁同步电机转子的冲片结构
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其是一种正弦波气隙磁密的永磁同步电机转子的冲片结构。
背景技术
永磁同步电机气隙磁密影响电机的性能，通用伺服电机常采用表贴式结构，表贴式需要额外增加外部钢套来固定转子磁瓦防止出现脱落事故，通用伺服电机一般转速在3000转/分左右，转速不高，而新能源电动汽车行业永磁同步电机转速较高，同时需要提高弱磁调速能力，通常采用内置式结构，比如8极的V型结构，相比表贴式的永磁同步电机需要16块磁瓦，磁瓦数量多了一倍。
为了综合考虑表贴式和内置式V型结构的优点，采用了内置式表贴弧形磁瓦，磁瓦槽在转子冲片内部，强度有了保证，内置以后又存在漏磁比较严重的问题，气隙磁密也有所下降。
为了实现气隙磁密的正弦性，有发明采用了改变转子外圆结构的方法，如王朝海等人提出的发明专利201710799602.1，外圆结构采用若干凸极来实现，转子的外形结构变得不规则，对生产工艺要求提高，同时影响了转子的动力学特性。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种永磁同步电机转子的冲片结构，采用内置弧形槽和弧形磁瓦，外圆周围布置方形孔，通过有限元方法来分析调整气隙磁密接近正弦分布。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种永磁同步电机转子的冲片结构，为弧形，其上设有磁瓦槽，该冲片上靠近外弧边设有若干个方孔，该若干个方孔按照该转子极数分布，均匀位于磁瓦槽中心线两侧。
进一步地，靠近中心线的两个方孔尺寸小于其余的，且其余方孔尺寸相同。
进一步地，该磁瓦槽由中部宽弧形槽和两侧窄弧形槽连通构成。
进一步地，该方孔数量为不小于4的偶数个。
进一步地，还包括形状与磁瓦槽表贴式吻合的磁瓦。
进一步地，磁瓦的弧度和磁瓦槽中间的宽槽的弧度、方孔的个数和间距经有限元分析方法调整气隙磁密符合正弦波分布。
进一步地，方孔与冲片外边缘距离不小于1mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：转子冲片的外圆内侧分布有若干方孔，转子冲片在方孔和轴心之间有弧形磁瓦槽，磁瓦的每极方孔沿着弧形槽中心线两侧均匀分布，切为了保证正弦的高峰值，中心线两侧的方孔较窄；由于存在若干方孔，内置弧形磁瓦的漏磁减少很多，同时调整了每极对应气隙磁密的分布，内置以后电机的弱磁调速能力提高，远高于表贴式的转子永磁电机，但小于内置V型的调速能力，通过调整磁瓦的弧度可以进一步提高调速性能。
附图说明
图1为本发明八极转子冲片的结构示意图；
图2为转子冲片为八极结构，定子采用48槽的永磁定子的空载气隙磁密曲线；
图示说明：
1-14均为方孔，15和17均为窄弧形槽，16为宽弧形槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
一种永磁同步电机转子的冲片结构，为弧形，其上设有磁瓦槽，该冲片上靠近外弧边设有若干个方孔，该若干个方孔按照该转子极数分布，均匀位于磁瓦槽中心线两侧。
本发明转子冲片的外圆内侧分布有若干方孔，转子冲片在方孔和轴心之间有弧形磁瓦槽，为了固定中间弧形磁瓦，采用了两侧弧形槽窄中间弧形槽宽的方式将宽的弧形磁瓦固定在中心位置，磁瓦的每极方孔沿着弧形槽中心线两侧均匀分布，切为了保证正弦的高峰值，中心线两侧的方孔较窄，每极之间留有足够的位置不布置方孔用来保证转子强度，同时每个方孔和转子外圆之间有一定距离，这个距离要保证转子的强度，一般取1mm以上。由于存在若干方孔，内置弧形磁瓦的漏磁减少很多，同时调整了每极对应气隙磁密的分布，内置以后电机的弱磁调速能力提高，远高于表贴式的转子永磁电机，但小于内置V型的调速能力，通过调整磁瓦的弧度可以进一步提高调速性能。
实施例1
如图1所示，一种八极永磁同步电机转子的冲片结构,其上有14个方孔：方孔1、方孔2、方孔3、方孔4、方孔5、方孔6、方孔7、方孔8、方孔9、方孔10、方孔11、方孔12、方孔13、方孔14，沿着磁瓦槽中心线均匀分布，靠近该中心线的方孔7和方孔8较窄，每极的两侧留有足够的冲片位置保证转子强度，中间的弧形磁瓦槽，中间部分宽弧形槽16根据设计分析的弧形磁瓦高度设计宽度，两侧窄弧形槽15和窄弧形槽17宽度较中间弧形宽度小，用于固定磁瓦在径向发生偏转；弧形槽15、16、17连在一起，最外面的弧半径相同，弧形孔15和17内弧面半径大于中间16的内半径，圆弧槽16用于放置弧形磁瓦。
方孔1、2、3、4、5、6、9、10、11、12、13、14宽1度，高4.5mm，距离转子外圆边1mm，方孔之间的硅钢片为2度，方孔7和方孔8宽0.75度，之间硅钢片2.5度。
弧形槽15、16、17外弧距离方孔1mm，16的内径较15、17内径小3.2mm。弧形15为9度，16为22度，17为9度。八极转子每相邻极之间硅钢片为5度，强度足够保证。
转子的内径根据磁密分布情况，取50mm以下对磁场影响不大，这里取30mm。
宽弧形槽16的弧度为22度，相比表贴式永磁同步电机的弧度较小，减少了磁瓦用量，同时14个方孔减少了磁瓦漏磁，调整了转子和定子槽之间的磁通情况，使得气隙磁密接近正弦，同时这个冲片结构交直轴电抗比例接近2：1，弱磁调速能力比表贴式的高，满足一般新能源电动汽车调速性能要求。
该永磁同步电机转子的冲片结构，采用内置弧形槽和弧形磁瓦，外圆周围布置方形孔，通过有限元方法来分析调整气隙磁密接近正弦分布。
本发明永磁同步电机转子的冲片结构，若干方孔布置通过分析气隙磁密正弦性来优化，中间深两侧窄的弧形槽用来固定设计的弧形磁瓦，转子强度通过合理设置方孔位置来实现，气隙磁密接近正弦，电机的反电势波形接近正弦，减少了谐波对电机性能不利的影响。
如图2所示，采用48槽的新能源永磁电机定子，与实施例的八极转子配合，构成的空载气隙磁密曲线图，据图可知，该曲线接近正弦，由于定子槽是开口槽，气隙波形存在2个较大波动。
本发明的转子气隙磁密曲线正弦性，通过调整方孔的尺寸和间距，磁瓦的弧度来实现，具体受到定子槽数的影响以及定子是否为开口槽和闭口槽有关。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种永磁同步电机转子的冲片结构，为弧形，其上设有磁瓦槽，其特征在于：该冲片上靠近外弧边设有若干个方孔，该若干个方孔按照该转子极数分布，均匀位于磁瓦槽中心线两侧。
2.如权利要求1所述永磁同步电机转子的冲片结构，其特征在于：靠近中心线的两个方孔尺寸小于其余的，且其余方孔尺寸相同。
3.如权利要求1或2所述永磁同步电机转子的冲片结构，其特征在于：该磁瓦槽由中部宽弧形槽和两侧窄弧形槽连通构成。
4.如权利要求1所述永磁同步电机转子的冲片结构，其特征在于：该方孔数量为不小于4的偶数个。
5.如权利要求3所述永磁同步电机转子的冲片结构，其特征在于：还包括形状与磁瓦槽表贴式吻合的磁瓦。
6.如权利要求5所述永磁同步电机转子的冲片结构，其特征在于：磁瓦的弧度和磁瓦槽中间的宽槽的弧度、方孔的个数和间距经有限元分析方法调整气隙磁密符合正弦波分布。
7.如权利要求1所述永磁同步电机转子的冲片结构，其特征在于：方孔与冲片外边缘距离不小于1mm。
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