CN110518725B - 一种电动汽车用混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车用混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构，包括有X层空气磁障的转子铁芯，转子铁芯套设于中心转轴上，所述转子铁芯是由多个厚度为d1的叠压块再叠压而成；每个叠压块由N个转子冲压片叠压形成；M个叠压块交替的翻转180°叠压形成完备的转子铁芯，M为偶数；所述转子冲压片的各层空气磁障围绕转子铁芯的中心均匀分布；本发明改善了电机的转矩脉动，降低了电枢反应对铁氧体永磁体的影响，提高了铁氧体永磁体的抗不可逆退磁的能力，进而提高了电机运行的稳定性。

Description

一种电动汽车用混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构
技术领域
本发明涉及一种电动汽车用混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构，属于电动汽车电机技术领域。
背景技术
近年来，随着社会能源问题的日益显现，世界各地都在大力发展新能源汽车。目前，电动汽车是新能源汽车的主要发展对象，而电机作为电动汽车的驱动器件，电机性能的好坏直接影响到电动汽车的性能指标。因此，对电动汽车电机的深入研究十分必要，是电动汽车领域共同的话题。
当下，很多国家和地区的企业大多使用永磁同步电机作为电动汽车的驱动电机，因其具有效率高、功率密度高、转矩脉动低等优点。但是，永磁同步电机大量使用稀土材料，而昂贵的稀土材料占据了电机的大部分成本；此外，稀土材料也是不可再生资源。为降低电机成本和对稀土资源的依赖性，永磁同步磁阻电机、同步磁阻电机以及开关磁阻电机得到了进一步发展。其中，永磁同步磁阻电机因其转矩密度高、功率因数高等原因得到了大量研究及应用。
永磁同步磁阻电机以磁阻转矩为主，永磁转矩为辅。由于定、转子开槽引起磁阻变化不均匀，而转子和定子齿的磁阻相对位置的变化会引起较大的转矩脉动。此外，永磁同步磁阻电机在使用廉价的铁氧体材料的同时，也要考虑铁氧体材料易发生不可逆退磁的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构；该结构同时使用钕铁硼和铁氧体永磁材料，保持电机高转矩密度和高功率密度的同时降低材料成本，通过合适使用钕铁硼材料来改善电机转矩脉动，通过外层空气磁障的末端削角处理来提高铁氧体的抗不可逆退磁能力。所采用的技术方案如下：
一种电动汽车用混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构，包括有X层空气磁障的转子铁芯，空气磁障为转子铁芯上开的“U”型通孔，其中最靠近转轴的一层空气磁障称为内层空气磁障，最远离转轴而最靠近气隙的一层空气磁障称为外层空气磁障，转子铁芯套设于中心转轴上，2≤X≤4；“U”型结构开口方向远离中心转轴；所述转子铁芯是由多个厚度为d1的叠压块再叠压而成；每个叠压块由N个转子冲压片叠压形成；M个叠压块交替的翻转180°叠压形成完备的转子铁芯，M为偶数；所述转子冲压片的各层空气磁障围绕转子铁芯的中心均匀分布；
每个叠压块的冲压片上的外层空气磁障的一臂末端进行削角处理，使得该臂末端的横截面呈三角形，另一臂不进行削角，每个叠压块上相邻外层空气磁障的相邻臂呈现为只有一个臂进行削角处理，内层空气磁障两臂均不进行削角处理；内层空气磁障的两臂和底部均放置相同的铁氧体永磁材料，外层空气磁障的底部和进行末端削角的一臂放置相同的铁氧体永磁材料，另一臂放置钕铁硼永磁材料；
作为优选，每个叠压块的厚度为d1，叠压块的外层空气磁障的底部和末端削角的一臂嵌入厚度为d2的铁氧体永磁体，另一臂嵌入厚度为d2的钕铁硼永磁体，d1＝d2；每个叠压块的内层空气磁障的底部和两臂均嵌入厚度为d2的铁氧体永磁体。
作为优选，每个叠压块的外层空气磁障底部嵌入的永磁体长度为w1,内层空气磁障底部嵌入的永磁体长度为w2,w1＜w2。
作为优选，每个叠压块的冲压片又仅限于对最外层空气磁障末端进行削角，也可对中间层空气磁障末端进行削角，削角的方式同最外层空气磁障。
作为优选，每个叠压块不仅限于在最外层空气磁障的一臂放置钕铁硼永磁体，也可在中间层空气磁障的一臂放置钕铁硼永磁体，放置钕铁硼永磁体的方式同最外层空气磁障。
本发明的有益效果如下：
1)通过采用混合永磁型的转子结构，在不改变电机转矩密度及功率密度的情况下，节省了电机的材料费用。
2)在叠压块的外层空气磁障的两臂中分别适当的放置铁氧体和钕铁硼永磁材料，以及对叠压块的外层空气磁障的一臂末端削角，再对叠压块使用翻转对称叠压的方式抵消谐波幅值，改善了电机的转矩脉动。
3)对叠压块的外层空气磁障中放置铁氧体永磁材料的一臂进行末端削角处理，降低了电枢反应对铁氧体永磁体的影响，提高了铁氧体永磁体的抗不可逆退磁的能力，进而提高了电机运行的稳定性。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中转子冲压片叠压块结构俯视图；
图2为本发明具体实施方式中转子冲压片叠压块空载时磁路等效电路图；
图3为本发明具体实施方式中转子冲压片叠压块逐个翻转叠压示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明详细描述如下:
每N个转子冲压片叠压形成厚度为d1的叠压块，N＞1。
如图1所示为本发明的转子冲压片叠压块结构示意图，包括冲压片1，中心转轴2，空气磁障3，外层空气磁障末端削角4，钕铁硼永磁体5，以及铁氧体永磁体6。所述转子冲压片1的各层空气磁障围绕转子铁芯的中心均匀分布。
进一步，每个转子冲压片叠压块的外层空气磁障的底部和末端削角的一臂嵌入厚度为d2的铁氧体永磁体，另一臂嵌入厚度为d2的钕铁硼永磁体，d1＝d2；叠压块的外层空气磁障两臂端的永磁体易受电枢反应的影响而导致退磁，故在嵌入铁氧体的一侧的末端进行削角处理，可降低电枢反应对铁氧体永磁体的影响。
进一步，如图2所示为转子冲压片叠压块空载时磁路等效电路图，上述永磁体的混合放置可实现转子铁芯磁阻的不对称，实现非对称磁通势垒。
进一步，每个叠压块的内层空气磁障的底部和两臂均嵌入厚度为d2的铁氧体永磁体。
进一步，转子冲压片叠压块的外层空气磁障底部嵌入的永磁体宽度为w1,内层空气磁障底部嵌入的永磁体宽度为w2,w1＜w2。
进一步，如图3所示为转子冲压片叠压块逐个翻转叠压示意图，图中7和8为上下相邻两个冲压片叠压块的外层空气磁障末端对应情况；M个叠压块交替的翻转180°叠压形成完备的转子铁芯，M为偶数；采用叠压块翻转叠压的形式来抵消谐波幅值，从而降低电机转矩脉动。

Claims (4)

1.一种电动汽车用混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构，其特征在于：
包括有X层空气磁障的转子铁芯，空气磁障为转子铁芯上开的“U”型通孔，其中最靠近转轴的一层空气磁障称为内层空气磁障，最远离转轴而最靠近气隙的一层空气磁障称为外层空气磁障，转子铁芯套设于中心转轴上，2≤X≤4；“U”型通孔结构的开口方向远离中心转轴；所述转子铁芯是由多个叠压块再叠压而成，每个叠压块由N个转子冲压片叠压形成；M个叠压块交替的翻转180°叠压形成完备的转子铁芯，M为偶数；所述转子冲压片的各层空气磁障围绕转子铁芯的中心均匀分布；
每个叠压块的冲压片上的外层空气磁障的一臂末端进行削角处理，使得该臂末端的横截面呈三角形状通孔，另一臂不进行削角，每个叠压块上相邻外层空气磁障的相邻臂呈现为只有一个臂进行削角处理，内层空气磁障两臂均不进行削角处理；内层空气磁障的两臂和底部均放置相同的铁氧体永磁材料，外层空气磁障的底部和进行末端削角的一臂放置相同的铁氧体永磁材料，另一臂放置钕铁硼永磁材料；
每个叠压块的厚度为d1，叠压块的外层空气磁障的底部和末端削角的一臂嵌入厚度为d2的铁氧体永磁体，另一臂嵌入厚度为d2的钕铁硼永磁体，d1＝d2；每个叠压块的内层空气磁障的底部和两臂均嵌入厚度为d2的铁氧体永磁体。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构，其特征在于：每个叠压块外层空气磁障底部嵌入的永磁体长度为w1,内层空气磁障底部嵌入的永磁体长度为w2,w1＜w2。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车用混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构，其特征在于：当2＜X≤4时，每个叠压块的冲压片的中间层空气磁障末端进行削角，削角方式同最外层空气磁障。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用混合永磁型永磁同步磁阻电机转子结构，其特征在于：当2＜X≤4时，每个叠压块的中间层空气磁障一臂放置钕铁硼永磁体，放置钕铁硼永磁体方式同最外层空气磁障。
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