CN110365180A - 一种斜磁极式永磁同步电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种斜磁极式永磁同步电机，涉及永磁体同步电机技术领域。所述电机包括外壳、定子体以及转子体，所述转子体为由多段转子冲片上下错位叠加而成的V字斜磁极式转子体，所述V字斜磁极式转子体中每一转子冲片上均成型有用以放置永磁体、均布于同一圆周上、与电机转轴孔同心的多个多边形永磁体槽，相邻永磁体槽间组合形成U型或V型结构，永磁体按N极S极交替的方式嵌入永磁体槽内。本发明公开的一种斜磁极式永磁同步电机中的转子体为由多段转子冲片上下错位叠加而成的V字斜磁极式转子体，V字斜磁极式转子体上段和下段的轴向力刚好方向相反，合成轴向力为0，转矩脉动抑制效果更佳。

Description

一种斜磁极式永磁同步电机
技术领域
本发明涉及永磁体同步电机技术领域，具体涉及一种斜磁极式永磁同步电机。
背景技术
国内新能源电机架构是在传统永磁电机架构上继承下来的，在传统永磁电机中由于气隙磁场不可避免的存在谐波，一般在定转子架构上采取斜槽削弱其影响，但是现有的斜磁极一般都是单向斜磁极，这种斜磁极方式是有隐患的，其一是容易引起定子扭转共振，其二是产生的了单侧轴向力，单侧斜磁极引起了电流非Z分量，和磁密叉乘后会产生轴向的电磁力分量，影响电机定子与转子之间的平衡。
发明内容
有鉴于此，本发明公开了一种斜磁极式永磁同步电机，该电机中的转子体为由多段转子冲片上下错位叠加而成的V字斜磁极式转子体，V字斜磁极式转子体上段和下段的轴向力刚好方向相反，合成轴向力为0，转矩脉动抑制效果更佳。
根据本发明的目的提出的一种斜磁极式永磁同步电机，包括外壳、定子体以及转子体，所述转子体为由多段转子冲片上下错位叠加而成的V字斜磁极式转子体，所述V字斜磁极式转子体中每一转子冲片上均成型有用以放置永磁体、均布于同一圆周上、与电机转轴孔同心的多个多边形永磁体槽，相邻永磁体槽间组合形成U型或V型结构，永磁体按N极S极交替的方式嵌入永磁体槽内。
优选的，所述永磁体槽成组设置，所述永磁体槽为长方形永磁体槽，相邻两永磁体槽间组合形成V型结构，相邻两长方形永磁体槽朝向转轴孔一侧开口所成夹角为35°-42°，朝向转子冲片边缘一侧开口所成角度为155°-172°。
优选的，所述转子冲片的边缘处还成型有均布于同一圆周上、与电机转轴孔同心、与长方形永磁体槽组数相对应的瓦型永磁体槽，所述瓦型永磁体槽位于所述长方形永磁体槽的开口处。
优选的，所述转子冲片在瓦型永磁体槽与长方形永磁体槽之间成型有与长方形永磁体槽组数相对应的转子体隔磁孔，形成隔磁桥。
优选的，所述转子冲片在长方形永磁体槽和转轴孔之间成型有与长方形永磁体槽组数相对应的减重孔；减重孔与转轴孔之间布置有多个转子体斜磁极定位点；长方形永磁体槽与减重孔之间设置有与长方形永磁体槽组数相对应的转子体鼠笼孔。
优选的，每一所述转子冲片的侧面均成型有与长方形永磁体槽组数和位置相对应的转子体凹槽，多段转子冲片上的转子体凹槽错位设置形成转子体侧面的V型斜槽。
优选的，电机转轴孔边缘处设置有三个87°转子体转轴梢键槽。
优选的，所述外壳壳体中部设置有长城型冷却液流通道。
优选的，所述定子体内圈设置有N个电机定子体电磁线槽，定子体齿冠对应开设电机定子体嵌线凹槽口，所述电磁线槽为直槽。
与现有技术相比，本发明公开的一种斜磁极式永磁同步电机的优点是：
（1）该电机中的转子体为由多段转子冲片上下错位叠加而成的V字斜磁极式转子体，V字斜磁极式转子体上段和下段的轴向力刚好方向相反，合成轴向力为0，转矩脉动抑制效果更佳。
（2）本发明公开的电机转子冲片，其上成型有用以放置永磁体的若干永磁体槽，相邻两永磁体槽间组合形成U型或V型结构，永磁体按N极S极交替的方式嵌入永磁体槽内。由于永磁体在转子冲片内永磁体槽中以U型或V型的陈列的形式组合，由该转子冲片组合成的转子上的转矩均近似正弦波，永磁体是以近似正弦方式沿圆周分布内嵌在转子体内，从而转矩脉动小，控制系统控制精度高，有利于永磁同步电机的弱磁升速，更好的提高永磁体的性能。
（3）永磁体以U型或V型的方式嵌入转子冲片永磁体槽内，平行磁场与径向磁场的相互叠加使另一侧的磁场强度大幅度提升，这样可有效地减小电机的体积，提升电机的功率密度。
（4）由于磁场正弦分布程度较高，谐波磁场影响较小，故可采用集中式绕组，可使永磁体工作点较高，提升永磁体的利用率。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明公开的一种斜磁极式永磁同步电机的结构图。
图2为电机转子体结构图。
图3为电机转子冲片结构图。
图中的数字或字母所代表的零部件名称为：
1-外壳；11-冷却液流通道；2-定子体；21-定子体电磁线槽；3-转子体；31-转子冲片；32-V型斜槽；33-转轴孔；34-转子体永磁体定位点；35-转子体焊接凹槽；36-转子体凹槽；37-转子体焊接点；38-转子体转转子体转轴梢键槽；39-转子体斜磁极定位点；310-减重孔；311-转子体鼠笼孔；312-转子体隔磁孔；313-长方形永磁体槽；314-转子冲片对位孔；315-瓦形永磁体槽；316-转子体梢键对位孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
图1-图3示出了本发明较佳的实施例，分别从不同的角度对其进行了详细的剖析。
如图1、3所示的一种斜磁极式永磁同步电机，包括外壳1、定子体2以及转子体3。
外壳1壳体中部设置有长城型冷却液流通道11，为空芯电机转轴更好的提高电机的降温特性有利电机降温，是新能源汽车的最佳高效动力电机。该电机重量轻，功率大，效率高。
转子体3为由多段转子冲片31上下错位叠加而成的V字斜磁极式转子体，具体的，V字斜磁极是由多段转子冲片31上下错位叠加，相邻两段转子冲片31上放置的永磁体相对错位，由上而下组成V字型。V字斜磁极式转子体上段和下段的轴向力刚好方向相反，合成轴向力为0，转矩脉动抑制效果更佳。V字斜磁极式转子体中每一转子冲片31上均成型有用以放置永磁体、均布于同一圆周上、与电机转轴孔33同心的多个多边形永磁体槽，相邻永磁体槽间组合形成U型或V型结构，永磁体按N极S极交替的方式嵌入永磁体槽内。电机转子体内嵌入的永磁体为分段式，按车用永磁电机的功率、转速、扭矩来设定转子的高度，在恒功率高速运行时，电机永磁体漏磁大，弱磁升速能力强，低速运行时电机漏磁小，输出转矩大，从而转矩脉动小，控制系统控制精度高，有效地提高了永磁同步电机的使用寿命，是新能源汽车最佳的驱动电机。当然，V字斜磁极式只是分化抵消思路的一种方法，还有很多方法比如SPM电机中偏移部分磁钢、也比如IPM中采用不对称磁桥、或者不对称的开辅助槽等等，其思路都是分化→错相位→抵消限不列，即能够抑制齿槽转矩，又能够抑制转矩脉动。
定子体2内圈设置有N个电机定子体电磁线槽21，定子体齿冠对应开设与定子体电磁线槽21数量相等的电机定子体嵌线凹槽口，电机定子体电磁线槽21为直槽，数量为二十四个或三十六个或四十八个或七十二个。定子体2外径为190-210mm，内经为128-148mm，转子体高度为150-170mm，永磁体槽口宽2.5-3.0mm。
进一步的，永磁体槽为成组设置的长方形永磁体槽313，相邻两永磁体槽间组合形成V型结构，相邻两长方形永磁体槽313朝向转轴孔33一侧开口所成夹角为35°-42°，朝向转子冲片31边缘一侧开口所成角度为155°-172°。永磁体槽成组设置，永磁体槽为六组或八组的长方形永磁体槽，设置于距离转子冲片31边缘2-3mm处，且每个长方形永磁体槽313内靠近转轴孔33的一端均成型有转子体永磁体定位点34，用于永磁体的定位。而在长方形永磁体槽313呈V型结构排列时，相邻两长方形永磁体槽313朝向转轴孔33开口所成夹角为35°-42°，优选36°、40°。朝向转子冲片31边缘开口所成角度为155°-172°，优选160°、170°。永磁体按N极S极交替的方式嵌入长方形永磁体槽313内。转子体3内分别设置瓦形槽、V形槽、W形槽、U形槽，转子体内置入瓦形永磁体、长方形永磁体、梯形永磁体、方形永磁体，必须是和永磁体槽同圆心的相同度角设计。
进一步的，转子冲片的边缘处还成型有均布于同一圆周上、与转轴孔同心、与长方形永磁体槽313组数相对应、40-42度瓦型永磁体槽315。该瓦型永磁体槽315设置于两V型长方形永磁体槽313朝向转子冲片31边缘开口处，同时，在瓦型永磁体槽315与长方形永磁体槽313之间还成型有与长方形永磁体槽313组数相对应的转子体隔磁孔312，形成隔磁桥，每一转子体隔磁孔312为五边形孔，具体结构形式不做限制。
进一步的，转子冲片31在长方形永磁体槽313和转轴孔33之间成型有与长方形永磁体槽313组数相对应的减重孔310，该减重孔310为设置于两个长方形永磁体槽313朝向转轴孔33方向的开口处的圆形孔，其孔径大小不限，可依据所需进行相应调整。减重孔310与转轴孔33之间布置有多个转子体斜磁极定位点39，该转子体斜磁极定位点39为均布于同一圆周上的四个圆形孔，其孔径大小不限，可依据所需进行相应调整。长方形永磁体槽313与减重孔310之间设置有与长方形永磁体槽313组数相对应的转子体鼠笼孔311。
如图2所示，每一转子冲片31的侧面均成型有与长方形永磁体槽313组数和位置相对应的转子体凹槽36，每组转子体凹槽36包括两个单体凹槽，两单体凹槽之间又对应成型有两个带转子体焊接点37的转子体焊接凹槽35。多段转子冲片31上的转子体凹槽36错位设置形成转子体侧面的V型斜槽32，有效抑制转矩波动，提高新能源汽车在高温下长期工作的稳定性，确保永磁体的稳定性。
进一步的，电机转轴孔33边缘处设置有三个87°转子体转轴梢键槽38、转子冲片对位孔314以及转子体梢键对位孔316。
进一步的，转子体3两端设有端盖，转子体3两端加工端盖板其材料为铝质或铜质，转子体3端盖板构成做为保护永磁体。端盖两端还各设八个循环风叶片确保转子体3内永磁体在运行过程中的散热和电机内部热量通过循环风叶片散热到电机外壳体。
进一步的，电机转轴设置卡簧，在转子体3高速高效运行中永磁体不易抛出，保证转子体3及永磁电机的安全性和可靠性。
综上所述，本发明公开的一种斜磁极式永磁同步电机，该电机中的转子体为由多段转子冲片上下错位叠加而成的V字斜磁极式转子体，V字斜磁极式转子体上段和下段的轴向力刚好方向相反，合成轴向力为0，转矩脉动抑制效果更佳。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种斜磁极式永磁同步电机，包括外壳、定子体以及转子体，其特征在于，所述转子体为由多段转子冲片上下错位叠加而成的V字斜磁极式转子体，所述V字斜磁极式转子体中每一转子冲片上均成型有用以放置永磁体、均布于同一圆周上、与电机转轴孔同心的多个多边形永磁体槽，相邻永磁体槽间组合形成U型或V型结构，永磁体按N极S极交替的方式嵌入永磁体槽内。
2.根据权利要求1所述的一种斜磁极式永磁同步电机，其特征在于，所述永磁体槽成组设置的长方形永磁体槽，相邻两永磁体槽间组合形成V型结构，相邻两长方形永磁体槽朝向转轴孔一侧开口所成夹角为35°-42°，朝向转子冲片边缘一侧开口所成角度为155°-172°。
3.根据权利要求2所述的一种斜磁极式永磁同步电机，其特征在于，所述转子冲片的边缘处还成型有均布于同一圆周上、与电机转轴孔同心、与长方形永磁体槽组数相对应的瓦型永磁体槽，所述瓦型永磁体槽位于所述长方形永磁体槽的开口处。
4.根据权利要求3所述的一种斜磁极式永磁同步电机，其特征在于，所述转子冲片在瓦型永磁体槽与长方形永磁体槽之间成型有与长方形永磁体槽组数相对应的转子体隔磁孔，形成隔磁桥。
5.根据权利要求3所述的一种斜磁极式永磁同步电机，其特征在于，所述转子冲片在长方形永磁体槽和转轴孔之间成型有与长方形永磁体槽组数相对应的减重孔；减重孔与转轴孔之间布置有多个转子体斜磁极定位点；长方形永磁体槽与减重孔之间设置有与长方形永磁体槽组数相对应的转子体鼠笼孔。
6.根据权利要求2所述的一种斜磁极式永磁同步电机，其特征在于，每一所述转子冲片的侧面均成型有与长方形永磁体槽组数和位置相对应的转子体凹槽，多段转子冲片上的转子体凹槽错位设置形成转子体侧面的V型斜槽。
7.根据权利要求1所述的一种斜磁极式永磁同步电机，其特征在于，电机转轴孔边缘处设置有三个87°转子体转轴梢键槽。
8.根据权利要求1所述的一种斜磁极式永磁同步电机，其特征在于，所述外壳壳体中部设置有长城型冷却液流通道。
9.根据权利要求1所述的一种斜磁极式永磁同步电机，其特征在于，所述定子体内圈设置有N个电机定子体电磁线槽，定子体齿冠对应开设电机定子体嵌线凹槽口，所述电磁线槽为直槽。
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