CN111193337B - 一种电动汽车内置式永磁驱动电机及其电磁振动削弱方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电动汽车内置式永磁驱动电机及其电磁振动削弱方法，包括永磁转子套装于定子内部，与定子同轴布设，定子上设置有电枢绕组；永磁转子包括转子铁芯和永磁体，转子铁芯上设置有转子槽，转子槽内放置有永磁体，永磁体在转子铁芯上形成2p个转子磁极，转子磁极中有一个转子磁极所对应的极弧宽度与其他2p‑1个转子磁极所对应的极弧宽度不同，其他2p‑1个转子磁极的极弧宽度相同；永磁转子上的磁通沿定子和永磁转子之间的气隙进入到定子中，形成的主磁通与定子上的电枢绕组产生的磁场作用，电机产生转矩。通过新型转子磁极分段方法能够大幅度削弱内置式永磁电机的齿槽转矩、齿谐波电动势和转矩脉动，从而有效削弱内置式永磁电机的电磁振动。

Description

一种电动汽车内置式永磁驱动电机及其电磁振动削弱方法

技术领域

本公开属于电磁振动削弱技术领域，涉及一种电动汽车内置式永磁驱动电机及其电磁振动削弱方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，随着永磁材料耐高温性能的提高与价格的降低，永磁电机在国防、工业、农业与日常生活中得到了广泛的应用，正在向大功率化，高功能化和微型化方向发展，永磁电机的品种和应用领域不断扩大。目前永磁电动机的功率从几毫瓦到几千千瓦，应用范围从小到玩具电机，大到舰船牵引用到的大型永磁电机，在国民经济、日常生活、军事工业、航空航天的各个方面得到了广泛的应用。

由于电动汽车运行的复杂工况和电动汽车本身对电机的性能要求，电动汽车驱动电机通常需要满足以下特点：具有宽广的恒功率运行范围以满足变速性能；具有较大的低速转矩以满足起动与爬坡性能；具有较高的运行效率以提高汽车的续航能力；具有较高的功率密度以减小驱动电机的体积；具有较小的转矩脉动以降低传动系统的疲劳；具有较低的振动噪声以提高乘用人员的舒适度。在这之中，具有高功率密度是电动汽车对驱动电机的首要需求，相比于表贴式永磁同步电机，内置式永磁电机由于具有磁阻转矩分量，能够输出更高的转矩，内置式永磁电机的优点主要体现在以下方面：

(1)内置式永磁同步电机的转矩输出在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩，有利于提高电机的过载能力和功率密度，更适合于电动汽车复杂工况对驱动电机过载能力的需求和对电机高功率密度的需求。

(2)内置式永磁同步电机具有不同的d轴和q轴电感，因而易于进行弱磁扩速，有助于电机扩大恒功率运行范围，更适合于电动汽车对永磁驱动电机宽转速范围的需求。

(3)内置式永磁电机的永磁体嵌在转子的转子槽内，不直接面向定转子之间的气隙，因此在电机旋转时，可以有效的保护永磁体不受到撞击或意外脱落，增加了电机运行的可靠性，更适合于电动汽车对驱动电机高安全性和高可靠性的需求。

然而，内置式永磁电机也具有永磁电机所具有的共同缺点，即具有齿槽转矩。齿槽转矩的存在会增大永磁电机的转矩脉动，给电机带来额外的电磁振动，增大传动系统的效率损耗，并引发机械疲劳损耗，不利于电动汽车的安全可靠运行，同时转矩脉动还会引发电机产生电磁噪声。

目前工业上主要采用定子斜槽或转子斜极的方法来削弱永磁电机的齿槽转矩、转矩脉动和电磁振动，但是斜极或斜槽的方式增大了工业制造的难度与成本，在电机轴向长度较短时难以实现，因此需要低成本且具有通用性的非斜极斜槽条件下的内置式永磁电机转矩脉动和电磁振动的抑制方案。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种电动汽车内置式永磁驱动电机及其电磁振动削弱方法，通过这种新型转子磁极分段方法能够大幅度削弱内置式永磁电机的齿槽转矩、齿谐波电动势和转矩脉动，从而有效削弱内置式永磁电机的电磁振动，实现非斜极斜槽条件下的内置式永磁电机转矩脉动和电磁振动的抑制。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，本公开提供一种电动汽车内置式永磁驱动电机，包括定子、永磁转子和电枢绕组，所述永磁转子套装于定子内部，与定子同轴布设，所述定子和永磁转子之间存在气隙，定子上设置有电枢绕组；

所述永磁转子包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯上设置有转子槽，转子槽内放置有永磁体，永磁体在转子铁芯上形成2p个转子磁极，其中p为电机的极对数，所述转子磁极中有一个转子磁极所对应的极弧宽度与其他2p-1个转子磁极所对应的极弧宽度不同，其他2p-1个转子磁极的极弧宽度相同；

所述永磁转子上的磁通沿定子和永磁转子之间的气隙进入到定子中，形成主磁通，所述主磁通与定子上的电枢绕组产生的磁场作用，使电机产生转矩。

作为可能的一些实现方式，所述永磁转子沿轴向方向分为两段，两段永磁转子的结构完全相同，每段永磁转子上设置有转子槽，转子槽内放置有永磁体。

作为可能的一些实现方式，所述两段永磁转子沿轴向错开180°安装，具有不等极弧宽度的转子磁极沿转子中心对称分布，永磁转子整体的磁通沿转子对称分布。

作为可能的一些实现方式，永磁转子轴上设置有两个上下对称的键槽，便于加工装配中的两段永磁转子的错开安装。

作为可能的一些实现方式，具有不同磁极宽度的永磁体的极弧宽度的调整通过改变转子槽位置实现，仅改变转子冲片的形状，不改变永磁体的尺寸。

作为可能的一些实现方式，所述定子包括定子槽、定子齿和定子轭部，所述定子轭部为圆环状，定子齿沿定子轭部圆周均匀分布，定子齿之间有定子槽，所述定子槽内放置有电枢绕组，永磁转子与定子同心布设。

作为可能的一些实现方式，所述定子上设置有多个定子槽，且定子槽为直槽结构。

第二方面，本公开提供一种电动汽车内置式永磁驱动电机电磁振动削弱方法，包括：

将永磁转子套装于定子内部，与定子同轴布设；所述永磁转子包括转子铁芯和永磁体，在转子铁芯上设置有转子槽，转子槽内放置有永磁体，永磁体在转子铁芯上形成2p个转子磁极，其中p为电机的极对数；

所述转子磁极中有一个转子磁极所对应的极弧宽度与其他2p-1个转子磁极所对应的极弧宽度不同，其他2p-1个转子磁极的极弧宽度相同；

在所述定子和永磁转子之间存在气隙，定子上设置有电枢绕组，永磁转子上的磁通沿定子和永磁转子之间的气隙进入到定子中，形成主磁通，所述主磁通与定子上的电枢绕组产生的磁场作用，使电机产生转矩。

作为可能的一些实现方式，设具有不同磁极宽度的转子磁极所对应的极弧宽度为θ_a，其他2p-1个相同磁极宽度的转子磁极所对应的极弧宽度为θ_b，相邻两个磁极之间的极间宽度为θ_c，并设K_t为极弧宽度不同的转子磁极与其他磁极的极弧宽度之比，则各永磁体所对应的极弧宽度的确定过程包括：

根据解析计算，齿槽转矩的表达式表示为:

式中，L_a为电枢铁芯的轴向长度，R₁和R₂分别为电枢外半径和定子轭内半径，n为使nz/2p为整数的整数，z为定子齿数，μ₀为真空磁导率，

当转子磁极具有不等极弧宽度时，其B_rn的傅里叶展开式为：

式中，K_t为极弧宽度不同的转子磁极与其他磁极的极弧宽度之比，p为极对数，θ_c为两个磁极之间的极间宽度；

所述永磁体所对应的极弧宽度θ_a和θ_b通过B_rn的展开式中K_t的选择和原始电机的极弧系数确定，考虑到电机的性能与设计原则，选取K_t时，应选取最接近1且使B_rn＝0的K_t值，使θ_a和θ_b的差值最小。

作为可能的一些实现方式，具有不同极弧宽度的转子磁极对应的定子槽数为：

作为可能的一些实现方式，2p-1个具有相同极弧宽度的转子磁极对应的定子槽数为：

式中，Z为定子齿数，p为极对数，K_t为极弧宽度不同的转子磁极与其他磁极的极弧宽度之比。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

1、本公开电机定子为直槽结构，与目前工业上削弱齿槽转矩常用的定子斜槽的方法相比，加工成本低，加工工艺简单，能够有效增加电机制造的效率并降低电机制造的成本。同时，直槽结构相比于定子斜槽结构，不会带来额外的轴向力，电机的轴向力与传统的直槽电机相当，能够进一步减小由于电机轴向力所带来的的电磁振动。

2、本公开电机的永磁体用量、永磁体尺寸和电机的每极有效磁通相较于使用传统的转矩脉动削弱方法(定子斜槽或转子斜极)的永磁体用量、永磁体尺寸和电机的每极有效磁通均相同，不会造成每极有效磁通下降或永磁体用量增多，材料使用与传统电机相同，不会造成电机制造成本的增加。本公开电机的永磁体形状与传统电机相比未发生改变，仅改变了转子上转子槽的布置方式，不需要额外设计永磁体的尺寸，不会增加电机的制造成本。

3、本公开电机的永磁转子在装配时相互错开180°，能够完全抵消转子不等磁极宽引起的不平衡径向磁拉力，相比于其他不对称结构的转矩脉动削弱方式(如磁极偏移等)，减小了磁路不平衡产生的电磁振动，相比于传统电机减小了转矩波动产生的电磁振动。

4、本公开电机的转子轴上设计有两个上下对称的键槽，便于加工装配中的两段转子的错开安装，省去了传统单键槽转子在错开安装时需要开两套模具的加工费用，降低了制造难度和加工成本。两键槽对称分布，错开的角度为180度，相比于传统的磁极分段方法，错开的角度大。而传统磁极分段方法磁极错开的角度小，工艺上精度要求很高，实现更加困难，本公开电机的双键槽设计，显著降低了工艺上的加工难度，容易实现。

5、本公开电机的齿槽转矩削弱方法为通过改变转子上转子槽的分布，使永磁体在转子上形成的磁极具有不等的极弧宽度实现对齿槽转矩的削弱，相比于传统的磁极分段电机，对于齿槽转矩的削弱效果更好。传统的磁极分段电机对齿槽转矩的削弱程度与转子的段数有关，理论上不能完全消除永磁电机的齿槽转矩；本公开电机通过不等磁极宽度的方法，理论上可以完全消除永磁电机的齿槽转矩，其对齿槽转矩的削弱效果优于传统磁极分段电机。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开电机实施方式1结构图；

图2为本公开电机实施方式1不等宽转子磁极的形式说明，其中(a)为传统电机的转子，(b)为采用了转子磁极不等极弧宽度方法的转子；

图3为本公开电机实施方式1转子错开180°安装转子磁极形式图；

图4为本公开电机实施方式1与传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机的齿槽转矩结果对比；

图5为本公开电机实施方式1与传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机，一段转子不等磁极宽电机的径向磁拉力结果对比；

图6为本公开电机实施方式1与传统直槽电机，传统磁极分段电机，定子斜槽电机的轴向磁拉力结果对比；

图7为本公开电机实施方式1与传统直槽电机，传统磁极分段电机，定子斜槽电机的空载反电动势结果对比；

图8为本公开电机实施方式1与传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机的动态转矩结果对比；

图9为本公开电机实施方式2结构图；

图10为本公开电机实施方式2不等宽度转子磁极的形式说明，其中(a)为传统电机的转子，(b)为采用了转子磁极不等极弧宽度方法的转子；

图11为本公开电机实施方式2转子错开180°安装转子磁极形式图；

图12为本公开电机实施方式2与传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机的齿槽转矩结果对比；

图13为本公开电机实施方式2与传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机，一段转子不等磁极宽电机的径向磁拉力结果对比；

图14为本公开电机实施方式2与传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机的轴向力结果对比；

图15为本公开电机实施方式2与传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机的空载反电动势结果对比；

图16为本公开电机实施方式2与传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机的动态转矩结果对比；

图中，1.定子，2.定子齿，3.定子轭部，4.定子槽，5.电枢绕组，6.转子槽，7.永磁体，8.转子铁芯，9.转子轴键槽，10.具有不等极弧宽度的转子磁极，11.其他具有相同极弧宽度的转子磁极，12.分段转子中的第一段永磁转子，13.分段转子中的第二段永磁转子。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种电动汽车内置式永磁驱动电机，包括定子1、永磁转子12与13，电枢绕组5，所述永磁转子套装于定子1内部，与定子1同轴布设，所述定子和永磁转子之间存在气隙，定子上设置有电枢绕组5；

所述永磁转子包括转子铁芯8和永磁体7，所述转子铁芯上设置有转子槽6，转子槽6内放置有永磁体7，永磁体7在转子铁芯6上形成2p个转子磁极，其中p为电机的极对数，所述转子磁极中有一个转子磁极所对应的极弧宽度与其他2p-1个转子磁极所对应的极弧宽度不同，其他2p-1个转子磁极的极弧宽度相同；

所述永磁转子上的磁通沿定子和永磁转子之间的气隙进入到定子中，形成主磁通，所述主磁通与定子上的电枢绕组产生的磁场作用，使电机产生转矩。

所述永磁转子沿轴向方向分为两段，两段永磁转子12与13结构完全相同，均具有2p个转子磁极，所述转子磁极中有一个转子磁极10所对应的极弧宽度与其他转子磁极11所对应的极弧宽度不同，其他2p-1个转子磁极11的极弧宽度相同，每个转子磁极的极弧宽度根据实际电机的尺寸通过具体电磁计算确定。

本公开电机的永磁转子分段与传统磁极分段方法有很大不同，传统磁极分段的方法通常将转子分为二至多段，每段之间错开较小的角度，达到转子斜极的效果以削弱永磁电机的齿槽转矩和齿谐波电流，错开角度较小，工艺精度要求高，且从理论上无法完全消除齿槽转矩，其齿槽转矩的削弱效果受磁极分段段数的影响。通过这种新型转子磁极分段方法能够大幅度削弱内置式永磁电机的齿槽转矩、齿谐波电动势和转矩脉动，从而有效削弱内置式永磁电机的电磁振动。

所述两段永磁转子12与13沿轴向错开180°，转子轴上设置有两个上下对称的键槽9，便于加工装配中的两段转子的错开安装，通过这种新型转子磁极分段的方法可以有效削弱电机运行时的转矩脉动和齿谐波电流，进而大幅度削弱电机的电磁振动。

同时，由于两段永磁转子12与13沿轴向错开180°，相较于现有的一些不对称结构削弱齿槽转矩的方法，转子上永磁体7产生的磁链沿转子的中心线保持对称，能够完全抵消永磁转子不等磁极宽引起的不平衡径向磁拉力，进一步减小电机运行时的电磁振动；错开角度较大，易于实现，理论上可以完全消除永磁电机的齿槽转矩。

本公开电机转子轴上设置有两个上下对称的键槽，便于加工装配中的两段转子的错开安装，通过这种新型转子磁极分段的方法可以有效削弱电机运行时的转矩脉动和齿谐波电流，进而大幅度削弱电机的电磁振动。

本公开电机及其方法避免了采用传统斜极和斜槽工艺时产生的径向和轴向不平衡磁拉力，通过改变转子槽的分布改变转子磁极的极弧宽度，能够保持永磁材料使用量和尺寸不变，实现在不降低电机每极有效磁通条件下削弱电机的齿槽转矩和电磁振动，相比于传统电机生产工艺中采用的斜极或斜槽方法，该方法加工和装配实现工艺简单，电机加工和装配成本大幅度降低，易于实际工程实施，作为驱动电机应用于电动汽车时有利于提高电动汽车的运行性能。

设具有不同极弧宽度的转子磁极所对应的极弧宽度为θ_a，其他2p-1个相同极弧宽度的转子磁极所对应的极弧宽度为θ_b，相邻两个转子磁极之间的极间宽度为θ_c，并设K_t为极弧宽度不同的转子磁极与其他转子磁极的极弧宽度之比，则各转子磁极所对应的极弧宽度的选取遵循下述原理：

根据解析计算，齿槽转矩的表达式可以表示为:

当转子磁极具有不等极弧宽度时，其B_rn的傅里叶展开式为：

理论上B_rn＝0时，齿槽转矩的值为0，选取合理的K_t值可以有效削弱永磁电机的齿槽转矩，因此，所述转子磁极所对应的极弧宽度θ_a和θ_b可以通过B_rn的展开式中K_t的选择和原始电机的极弧系数确定。考虑到电机的性能与设计原则，选取K_t时，应选取最接近1且使B_rn＝0的K_t值，使θ_a和θ_b的差值最小，以保证电机设计的合理性。

转子磁极所对应的极弧宽度发生改变，引起每个转子磁极所对应的槽数发生变化，其中具有不同极弧宽度的转子磁极对应的定子槽数为：

其他2p-1个具有相同极弧宽度的转子磁极对应的定子槽数为：

由于K_t的影响，电机的每个转子磁极所对应的定子槽数为分数，每个转子磁极下各相带所占定子槽数不同，使定子槽内同相的导体感应出的齿谐波电动势相位不同，当同相线圈齿谐波电动势向量相加时，大部分被抵消，因此电枢绕组中的齿谐波电动势在永磁体对应极弧宽度不同的条件下可以大幅度被削弱。

两段转子中具有不等极弧宽度的转子磁极沿转子中心对称分布，转子整体的磁通沿转子对称分布，能够完全抵消转子不等磁极宽所引起的不平衡径向磁拉力，进一步减小电机运行时的电磁振动；相较于工程中常用的定子斜槽削弱齿槽转矩的方法，本公开电机不会带来额外的轴向磁拉力，轴向力分布均匀，能够进一步减小电机运行时由于轴向磁拉力所引起的电磁振动。

本公开电机将永磁转子分为两段，两段错开180度，错开角度很大，易于实现。对于齿槽转矩和齿谐波电流的削弱效果，传统磁极分段对齿槽转矩的削弱程度与转子分段的段数有关，齿槽转矩在理论上不能削弱至0，而本公开电机通过不等磁极宽度的设计，理论上可以完全消除永磁电机的齿槽转矩；

本公开电机及其方法避免了采用传统斜极和斜槽工艺时产生的径向和轴向不平衡磁拉力，通过改变转子槽的分布改变转子磁极的极弧宽度，能够保持永磁材料使用量和尺寸不变，实现在不降低电机每极有效磁通条件下削弱电机的齿槽转矩和电磁振动，相比于传统电机生产工艺中采用的斜极或斜槽方法，该方法加工和装配实现工艺简单，电机加工和装配成本大幅度降低，易于实际工程实施，作为驱动电机应用于电动汽车时有利于提高电动汽车的运行性能。

在计算每个转子磁极的极弧宽度时，具有不等宽度的转子磁极所对应的极弧宽度可能大于其他2p-1个转子磁极的极弧宽度，也可能小于其他2p-1个转子磁极的极弧宽度。根据不等宽度转子磁极的极弧宽度是否大于或小于其他2p-1个转子磁极的极弧宽度，可分为以下两种实施方式。

实施例一：

如图1-图8所示，本实施方式电机极数为8，定子槽数为48，本实施方式包括定子1、永磁转子12与13和电枢绕组5，所述永磁转子12与13包括转子铁芯8和永磁体7，所述转子铁芯8上设置有转子槽6，转子槽6内放置有永磁体7，永磁体7在转子铁芯6上作用形成8个转子磁极。其中，所述永磁转子12与13套装于定子1内部，与定子1同轴布设，定子1上设置有电枢绕组5。所述永磁转子沿轴向方向分为两段，两段永磁转子12与13结构完全相同，均具有8个转子磁极，所述转子磁极中有一个转子磁极10所对应的极弧宽度与其他转子磁极11所对应的极弧宽度不同，在本实施例中，该转子磁极10所对应的极弧宽度大于其他转子磁极11所对应的极弧宽度，其他7个转子磁极11的极弧宽度相同，每个转子磁极的极弧宽度根据实际电机的尺寸通过具体电磁计算确定。

所述两段永磁转子12与13沿轴向错开180°，转子轴上设置有两个上下对称的键槽9，便于加工装配中的两段转子的错开安装，通过这种新型转子磁极分段的方法可以有效削弱电机运行时的转矩脉动和齿谐波电流，进而大幅度削弱电机的电磁振动。

同时，由于两段永磁转子12与13沿轴向错开180°，转子上永磁体7产生的磁链沿转子的中心线保持对称，能够完全抵消永磁转子不等磁极宽引起的不平衡径向磁拉力，进一步减小电机运行时的电磁振动。

图4对比了传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机和本公开电机实施方式1的齿槽转矩，本公开电机可以大幅度削弱齿槽转矩，削弱程度与定子斜槽电机和传统磁极分段电机对齿槽转矩的削弱程度相当。

图5对比了传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机，一段不等磁极宽度转子电机和本公开电机实施方式1的径向磁拉力，本公开电机通过了磁极分段并错开180度的方法，有效的消除了由于转子磁极不对称所带来的径向不平衡磁拉力。

图6对比了传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机和本公开电机实施方式1的轴向磁拉力，相比于工业上常用的斜槽方法，本公开电机未引入额外的轴向力，轴向力与传统直槽电机相当，有利于进一步降低轴向力带来的电磁振动。

图7对比了传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机和本公开电机实施方式1的空载反电动势，本公开电机对于齿谐波电动势具有明显的削弱，其削弱的程度与斜槽方法及传统磁极分段的方法相当。

图8对比了传统直槽电机，斜槽电机，传统磁极分段电机和本公开电机实施方式1的动态转矩，本公开电机的转矩脉动很小，验证了本公开电机对于转矩脉动削弱的优异效果。

实施例二：

如图9-图16所示，本实施方式电机极数为8，定子槽数为48，本实施方式包括定子1、永磁转子12与13和电枢绕组5，所述永磁转子12与13包括转子铁芯8和永磁体7，所述转子铁芯8上设置有转子槽6，转子槽6内放置有永磁体7，永磁体7在转子铁芯6上作用形成8个转子磁极。

其中，所述永磁转子12与13套装于定子1内部，与定子1同轴布设，定子1上设置有电枢绕组5。

所述永磁转子沿轴向方向分为两段，两段永磁转子12与13结构完全相同，均具有8个转子磁极，所述转子磁极中有一个转子磁极10所对应的极弧宽度与其他转子磁极11所对应的极弧宽度不同，在本实施例中，该转子磁极10所对应的极弧宽度小于其他转子磁极11所对应的极弧宽度，其他7个转子磁极11的极弧宽度相同，每个转子磁极的极弧宽度根据实际电机的尺寸通过具体电磁计算确定。

所述两段永磁转子12与13沿轴向错开180°，转子轴上设置有两个上下对称的键槽9，便于加工装配中的两段转子的错开安装，通过这种新型转子磁极分段的方法可以有效削弱电机运行时的转矩脉动和齿谐波电流，进而大幅度削弱电机的电磁振动。

同时，由于两段永磁转子12与13沿轴向错开180°，转子上永磁体7产生的磁链沿转子的中心线保持对称，能够完全抵消永磁转子不等磁极宽引起的不平衡径向磁拉力，进一步减小电机运行时的电磁振动。

图12对比了传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机和本公开电机实施方式2的齿槽转矩，本公开电机可以大幅度削弱齿槽转矩，削弱程度与斜槽电机和传统磁极分段电机相当。

图13对比了传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机，一段不等磁极宽度转子电机和本公开电机实施方式2的径向磁拉力，本公开电机通过了磁极分段并错开180度的方法，有效的消除了由于转子磁极不对称所带来的径向不平衡磁拉力。

图14对比了传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机和本公开电机实施方式2的轴向磁拉力，相比于工业上常用的斜槽方法，本公开电机未引入额外的轴向力，轴向力与传统直槽电机相当，有利于进一步降低轴向力带来的电磁振动。

图15对比了传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机和本公开电机实施方式2的空载反电动势，本公开电机对于齿谐波电动势具有明显的削弱，其削弱的程度与定子斜槽方法及传统磁极分段的方法相当。

图16对比了传统直槽电机，定子斜槽电机，传统磁极分段电机和本公开电机实施方式2的动态转矩，本公开电机的转矩脉动很小，验证了本公开电机对于转矩脉动削弱的优异效果。

本公开电机所得到的是非斜极斜槽、同等永磁材料用量和永磁体尺寸下，改变转子磁极所对应的极弧宽度的转矩脉动和电磁振动抑制方法。

本公开提供的电机可以用于很多方面，现简单举例如下：

(1)家用电器：包括电视音像设备、风扇、空调外挂机、食品加工机、油烟机等。

(2)计算机及其外围设备：包括计算机(驱动器、风扇等)、打印机、绘图仪、光驱、光盘刻录机、扫描仪等。

(3)工业生产：包括工业驱动装置、材料加工系统、自动化设备、机器人、传动系统等。

(4)汽车行业：包括永磁起动机、雨刮器电机、门锁电机、座椅升降电机、遮阳顶棚电机、清洗泵电机、录音机用电机、玻璃升降电机、散热器冷却风扇电机、空调电机、天线升降电机、油泵电机、后视镜调节等。

(5)公共生活领域：包括钟表、美容机械、自动售货机、自动取款机、点钞机等。

(6)交通运输领域：包括电车、飞机辅助设备、舰船等。

(7)航天领域：包括火箭、卫星、宇宙飞船、航天飞机等。

(8)国防领域：包括坦克、导弹、潜艇、飞机等。

(9)医疗领域：包括牙钻、人工心脏、医疗器械等。

(10)发电领域：包括风力发电、余热发电、小型水力发电、小型内燃发电机组用发电机，以及大型发电机的副励磁机等。

(11)新型纯电动汽车领域：在当今环保和能源问题备受关注的大趋势下，为解决传统汽车污染环境和使用不可再生能源的缺点，电动汽车呈现加速发展的趋势；同时电动汽车容易实现智能化，有助于改进和提高车辆的安全和使用性能。电动汽车对其驱动系统具有转矩控制能力好，转矩密度高，运行可靠，调速范围大等要求。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种电动汽车内置式永磁驱动电机，其特征在于，包括定子、永磁转子和电枢绕组，所述永磁转子套装于定子内部，与定子同轴布设，所述定子和永磁转子之间存在气隙，定子上设置有电枢绕组；

所述永磁转子包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯上设置有转子槽，永磁转子沿轴向方向分为两段，两段永磁转子的结构完全相同，每段永磁转子上设置有转子槽，转子槽内放置有永磁体，永磁体在转子铁芯上形成2p个转子磁极，其中p为电机的极对数；

所述两段永磁转子沿轴向错开180°安装，具有不等极弧宽度的转子磁极沿转子中心对称分布，永磁转子整体的磁通沿转子对称分布；

所述转子磁极中有一个转子磁极所对应的极弧宽度与其他2p-1个转子磁极所对应的极弧宽度不同，其他2p-1个转子磁极的极弧宽度相同；

具有不同磁极宽度的转子磁极的极弧宽度的调整通过改变转子槽位置实现，仅改变转子冲片的形状，不改变永磁体的尺寸；

所述永磁转子上的磁通沿定子和永磁转子之间的气隙进入到定子中，形成主磁通，所述主磁通与定子上的电枢绕组产生的磁场作用，使电机产生转矩。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车内置式永磁驱动电机，其特征在于，

永磁转子轴上设置有两个上下对称的键槽，便于加工装配中的两段永磁转子的错开安装。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车内置式永磁驱动电机，其特征在于，

所述定子包括定子槽、定子齿和定子轭部，所述定子轭部为圆环状，定子齿沿定子轭部圆周均匀分布，定子齿之间有定子槽，所述定子槽内放置有电枢绕组，永磁转子与定子同心布设。

4.如权利要求1所述的一种电动汽车内置式永磁驱动电机，其特征在于，

所述定子上设置有多个定子槽，且定子槽为直槽结构。

5.一种电动汽车内置式永磁驱动电机电磁振动削弱方法，其特征在于，包括：

将永磁转子套装于定子内部，与定子同轴布设；所述永磁转子包括转子铁芯和永磁体，在转子铁芯上设置有转子槽，永磁转子沿轴向方向分为两段，两段永磁转子的结构完全相同，每段永磁转子上设置有转子槽，转子槽内放置有永磁体，永磁体在转子铁芯上形成2p个转子磁极，其中p为电机的极对数；

所述两段永磁转子沿轴向错开180°安装，具有不等极弧宽度的转子磁极沿转子中心对称分布，永磁转子整体的磁通沿转子对称分布；

所述转子磁极中有一个转子磁极所对应的极弧宽度与其他2p-1个转子磁极所对应的极弧宽度不同，其他2p-1个转子磁极的极弧宽度相同；

具有不同磁极宽度的转子磁极的极弧宽度的调整通过改变转子槽位置实现，仅改变转子冲片的形状，不改变永磁体的尺寸；

在所述定子和永磁转子之间存在气隙，定子上设置有电枢绕组，永磁转子上的磁通沿定子和永磁转子之间的气隙进入到定子中，形成主磁通，所述主磁通与定子上的电枢绕组产生的磁场作用，使电机产生转矩。

6.如权利要求5所述的一种电动汽车内置式永磁驱动电机电磁振动削弱方法，其特征在于，

设具有不同磁极宽度的转子磁极所对应的极弧宽度为θ_a，其他2p-1个相同磁极宽度的转子磁极所对应的极弧宽度为θ_b，相邻两个磁极之间的极间宽度为θ_c，并设K_t为极弧宽度不同的转子磁极与其他磁极的极弧宽度之比，则各永磁体所对应的极弧宽度的确定过程包括：

根据解析计算，齿槽转矩的表达式表示为:

式中，L_a为电枢铁芯的轴向长度，R₁和R₂分别为电枢外半径和定子轭内半径，n为使nz/2p为整数的整数，z为定子齿数，μ₀为真空磁导率；

当转子磁极具有不等极弧宽度时，其B_rn的傅里叶展开式为：

式中，K_t为极弧宽度不同的转子磁极与其他磁极的极弧宽度之比，p为极对数，θ_c为两个磁极之间的极间宽度；

所述永磁体所对应的极弧宽度θ_a和θ_b通过B_rn的展开式中K_t的选择和原始电机的极弧系数确定，考虑到电机的性能与设计原则，选取K_t时，应选取最接近1且使B_rn＝0的K_t值，使θ_a和θ_b的差值最小。

7.如权利要求6所述的一种电动汽车内置式永磁驱动电机电磁振动削弱方法，其特征在于，具有不同极弧宽度的转子磁极对应的定子槽数为：

式中，Z为定子齿数，p为极对数，K_t为极弧宽度不同的转子磁极与其他磁极的极弧宽度之比。

8.如权利要求6所述的一种电动汽车内置式永磁驱动电机电磁振动削弱方法，其特征在于，2p-1个具有相同极弧宽度的转子磁极对应的定子槽数为：

式中，Z为定子齿数，p为极对数，K_t为极弧宽度不同的转子磁极与其他磁极的极弧宽度之比。

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