CN111463940A - 内置式磁钢永磁电机转子、电机以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置式磁钢永磁电机转子、电机以及车辆，所述内置式磁钢永磁电机转子包含：铁心；在所述铁心中设置若干磁钢单元，所述磁钢单元中包含若干V型磁钢，所述磁钢单元中的V型磁钢由内向外多层排列，每层包含的V型磁钢数量由内向外以一递增。包含多个V型磁钢的所述磁钢单元呈多层雁阵形，所述磁钢单元等效为一个不等厚磁极，即所述磁钢单元相当于一个磁极，磁极中心磁钢用量多，磁极两侧磁钢用量少，从而使内置式磁钢永磁电机转子的磁极在铁心圆周范围内的永磁磁势分布更加正弦，提高了内置式磁钢永磁电机凸极率，进而改善电机的磁场波形并提高其弱磁扩速能力。

Description

内置式磁钢永磁电机转子、电机以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及用于车辆中的电机的内置式磁钢永磁电机转子。

背景技术

作为动力来源的电动机是纯电动车辆以及混合动力车辆的主要部件，随着交通领域全电化趋势的发展，存在着对纯电动车辆以及混合动力车辆中使用的电机进行改进的各方面需求。电机在纯电动车辆以及混合动力车辆领域的需求特点，一是功率密度较大，二是效率较高，三是调速范围较宽。内置式磁钢永磁电机基于其自身特点契合纯电动车辆以及混合动力车辆的需求而得到广泛应用。

现有的内置式磁钢永磁电机的转子大多为单层“V”字形、“U”字形或“一”字形磁钢，这些拓扑结构制备简单，但是应用起来存在着如下问题。其一，现有的单层磁钢拓扑结构转子凸极率相对较小，有时难以满足大转速范围调速的弱磁需求。其二，现有的内置式磁钢永磁电机由于产生的磁场正弦性较差，易导致严重的齿槽转矩问题，影响电机的平稳性，进而影响整车的舒适性和安全性。因此，内置式永磁电机转子的现有结构难以满足高端纯电动车辆和混合动力车辆的高品质需求。

申请为2013101607977和2016107997829的专利申请中将结构相同、尺寸不同的V型磁钢进行双层或多层叠加，每个V型磁钢的中心线重合，均达到提高电机凸极率和弱磁扩速能力的技术效果。

以上两个申请文件反映了目前内置式磁钢永磁电机转子的磁钢结构局限于V型磁钢的简单叠加或者V型磁钢与一字型磁钢结合结构，虽然能够在一地程度上改善电机平稳性，但这种简单叠加仍然没有考虑到磁钢之间的可能存在的相互影响，制约了纯电动车辆以及混合动力车辆用电动机的性能提升途径。

此外，本发明通过国家知识产权局官网政务检索服务系统进行了详细检索，得到了如下现有技术，现对这些现有技术做简单介绍，以便更好的了解本发明的发明构思，展现本发明的技术优势和技术特点。

现有技术1：CN102157998A，公开了一种高品质高速内置式永磁电机转子及其磁钢结构参数确定方法。它将常规内置式永磁电机转子的每一极的整段磁钢分隔成多段不同宽度的同极性磁钢，分别内置于转子铁心中，各段磁钢之间设置有隔磁作用的加强筋。通过合理调制确定各段磁钢的宽度和分布，使气隙磁密波形逼近正弦分布、尽量减小谐波分量，同时降低磁钢的涡流损耗和电机的转矩脉动，提高电机的电磁性能。另外，沿转子圆周内置分段磁钢，既能在机械上大幅度地提高转子安全运行的最高转速，又能在结构上显著地减小转子磁路要求的径向厚度，降低转子的转动惯量和重量，改善电机的动态响应，满足高速驱动系统对电机性能的要求；但该现有技术仍然属于一字型叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用；

现有技术2：CN202586552U，公开了一种采用内置式磁钢装配的永磁电机，包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯至少被分为两段，所述每段转子铁芯的圆周上分别设置有嵌入槽，所述永磁体嵌入所述嵌入槽内；所述转子铁芯被分为至少两段后的每段等长。通过本实用新型的技术方案，能最大限度地利用空间，可以获得最大的气隙磁密；可以获得最大的Xq/Xd比值，如在发电机设计时利用这种方式可以尽量降低稳态电压调整率，偏置的转子外圆使得气隙近似按正弦规律变化，使得波形畸变率最小；在电动机设计时可获得最大的磁阻转矩，增大转速范围，但该现有技术仍然属于一字型叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用；

现有技术3：JP2011223836A，公开了一种永磁型旋转电枢1包括一个定子2周围的其中一个磁性线圈被缠绕，和一转子5，它是以所述定子相面对的位置2与一预定的空隙3在其间并被支撑成可自由旋转和在其一个永久磁体被嵌入。在该转子5，一对的槽13a，13b和一对的槽14a，14b内形成一个转子芯的整个在轴向方向和设置在一V形，它是打开从一个旋转中心轴侧到外圆周侧被形成在一个双-层结构中的一半径方向。永久磁体15a，15b和永磁磁铁16a，16b被插入并保持在每个所述槽的在这样的一种方式，其一个圆周方向变得中被相邻的磁极不同极性的和，其被形成的空隙在所述相关时隙中的两个端部；但该现有技术仍然属于V字型叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用；

现有技术4：US10530205B2，公开了一种旋转电机包括定子和转子。 转子包括转子芯和多个永磁体。 永磁体被布置成分成两层，这两层是转子芯的外周侧上的层和转子内周侧上的层，并且永磁体相对于磁体线对称地布置。 转子铁心的磁极中心，两层中的每一个都呈V形或U形。 布置在外周侧上的每个永磁体与V形或U形的磁极中心所成的角度大于布置在内周侧上的每个永磁体与V形或U形的磁极中心所成的角度。 V形或U形的磁极中心；但该现有技术仍然属于V字型叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用，并且该现有技术中的磁钢采用了不同规格型号，制造成本较高；

现有技术5：CN103378699A，公开一种永磁体电机设置有转子，转子至少部分地定位在定子内。转子包括绕中央轴线轴向地取向的第一和第二环段。转子在第一和第二环段中分别限定出第一和第二构造。第一构造充分不同于第二构造，使得扭矩波动可被最小化。第一层槽，限定出槽外部边缘，可形成在转子中。在一个实施例中，定子-槽间隙在第一和第二环段之间变化。在另一实施例中，定子-转子间隙在第一和第二环段之间变化。在另一实施例中，桥厚度在第一和第二环段之间变化。因此转子呈现为轴向不对称；但该现有技术仍然属于V字型叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用，并且该现有技术中的磁钢采用了不同规格型号，制造成本较高；

现有技术6：US20130147299A1，公开了一种内部永磁电机包括具有多个槽的转子。 第一和第二槽设置在第一极中，第三和第四槽设置在第二极中。 第一屏障由第一，第二，第三和第四狭槽限定。 狭槽被配置为相对于它们各自的极轴对称。 在第一狭槽和第二狭槽之间限定第一角度。 在第三和第四狭槽之间限定第二角度。 第一角度构造成与第二角度充分不同，以使扭矩波动最小化。 因此，转子构造成使得第一极中的狭槽的角度配置不同于转子第二极中的狭槽的角度配置；该现有技术仍然属于V字型叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用，并且该现有技术中的磁钢采用了不同规格型号，制造成本较高；

现有技术7：JP2012178922A，公开了一种永磁同步电机的转子结构，其中，将磁体适当地布置在磁通屏障中，以将间隙磁通密度分布成形为正弦波。在永磁同步电机的转子结构中，具有恒定厚度的长方体形状的磁体30在形成转子1的磁通势垒20上沿等宽线排列成一条直线，该等幅线定义了磁通的形状 磁体30的厚度基本上对应于通量屏障20的最薄部分的厚度；但该现有技术仍然属于V字型叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用，并且该现有技术中的磁钢采用了不同规格型号，制造成本较高；

现有技术8：JP2012161207A，公开了一种永磁型旋转电机，其在不增大机械尺寸的情况下扩大了变速范围并增加了输出。 解决方案：转子铁芯19包括多个磁孔组29，这些磁孔组29沿圆周方向形成了一个磁障部件28。 磁铁孔组29分别包括：一对第一磁铁孔21，其从虚拟线到外周的距离增加； 一对第二磁铁孔25在径向上配置在第一磁铁孔21的内周侧，并且使从假想线朝向外周的距离增加。但该现有技术仍然属于V字型叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用，并且该现有技术中的磁钢采用了不同规格型号，制造成本较高；

现有技术9：JP2011229395A，公开了一种永磁体型电动机，其具有能够提高设置有磁通屏障的转子中的转矩的磁体结构。永磁型电动机包括设置在其外周上的定子和设置在与定子同轴的内周上的转子。在永磁型电动机中，在与旋转轴垂直的截面上，在转子的外表面附近沿外周配置有其数量与磁极数相对应的外周磁通势垒，并且两个磁通屏障6和7平行于q轴布置，以确保外周磁通屏障之间的两个磁路1和2，并且两个第二永磁体4和5从端部开始以V形布置。每个磁通屏障的内径一侧。布置磁通屏障，使得当两个磁通屏障6和7之间的磁路1的宽度为w1并且在磁通屏障6（7）与外部的端部8和9之间的磁路2的宽度为圆周通量屏障为w2，满足关系w1≥w2。但该现有技术仍然属于V字型和一字型的叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用，并且该现有技术中的磁钢采用了不同规格型号，制造成本较高；

现有技术10：US20100079026A1，公开了一种电机，其包括具有至少一个磁极对的转子，所述至少一个磁极对包括具有相反极性的第一磁极和第二磁极。 第一磁极可包括第一内部径向永磁体层和第一外部径向永磁体层。 第二磁极可包括第二内部径向永磁体层和第二外部径向永磁体层。 所述第一内部径向永磁体层的外端和所述第二内部径向永磁体层的外端可以以大约27度与大约55度电角度之间的角度分开。 电机还可包括具有定子芯的定子，该定子芯的每极对极对具有奇数个定子槽。但该现有技术仍然属于V字型和一字型的叠加结构，难以满足大转速范围调速的弱磁需求，同时这种简单叠加仍然没有考虑磁钢之间的相互作用，并且该现有技术中的磁钢采用了不同规格型号，制造成本较高；

通过上述现有技术的介绍，本领域技术人员可以知道，目前现有的永磁电机存在以下几种特点：

（1）一般采用单层“V”字形、“U”字形或“一”字形磁钢；

（2）在组合形式上采用“V”字形、“U”字形或“一”字形磁钢的简单叠加；

（3）通过改变磁钢位置和结构及间隙之间的调整来获得较好的性能。

另外，目前随着混合动力和新能源车辆的发展，在电机的研究和设计上越来越精细，但申请人经过检索发现，目前这些研究，多从磁钢之间的组合上进行调整，没有从同一的制造规格和磁钢之间是否存在相互影响的角度出发进行研究。

也就是说，申请人通过检索现有技术发现，目前现有技术中，通常采用不同规格尺寸的磁钢来进行组合，但很少有人从能否统一制造规格入手来进行磁钢的组合，从而降低制造成本，因为众所周知，越靠近圆弧位置，其空间越小，因而越需要采用小尺寸的磁钢，这就决定了一般的制造必定采用不同的磁钢制造规格，另外，在磁钢之间的组合上很少有人注意他们之间的相互影响和物理隔绝，即很少有人注意从技术方案上来提出解决该技术问题的相关技术手段，即经过检索，现有技术曾给出过技术启示，也未曾有人发现过类似的技术手段。

因此，设计一种能够解决上述技术问题的电机转子是目前是亟需解决的问题。

为此，本发明根据上述现有技术的整体发展状况，创造性的提出统一制造规格降低生产成本，降低磁钢之间的相互影响，形成本发明的技术方案。

发明内容

本发明提供了一种内置式磁钢永磁电机转子、电机以及车辆，解决了现有技术中制造成本较高、组合灵活性较差、难以满足大转速范围调速的弱磁需求、导致严重的齿槽转矩问题。从而提高了电机的凸极率，满足大转速范围调速的弱磁需求，满足高端新能源汽车的性能要求，同时降低了生产成本。

本发明提供一种内置式磁钢永磁电机转子，包含：

铁心；

在所述铁心中设置若干磁钢单元，所述磁钢单元中包含若干V型磁钢，所述V型磁钢包含第一端、第二端以及位于第一端和第二端中间的连接端；

其中，所述磁钢单元中的V型磁钢由内向外多层排列，每层包含的V型磁钢数量由内向外以一递增，且所述磁钢单元镜像对称；同层相邻的所述V型磁钢的第一端与第二端近接；外层的所述V型磁钢的连接端与内层的所述V型磁钢的第一端、第二端的位置近接。

优选地，所述V型磁钢包含两个长条形磁钢，两个所述长条形磁钢通过各自的一端相连而形成所述V型磁钢的连接端，两个所述长条形磁钢的另一端分别为所述V型磁钢的第一端与第二端；

其中，两个所述长条形磁钢相连的一端极性相同。

优选地，近接的所述长条形磁钢之间：若两个所述长条形磁钢近接的一端极性相同，则在近接的所述长条形磁钢之间设置同极隔磁桥；若两个所述长条形磁钢近接的一端极性相反，则在近接的所述长条形磁钢之间设置异极隔磁桥。

优选地，所述异极隔磁桥为横截面为梯形的长条状的空气槽，所述异极隔磁桥的宽度大于所述长条形磁钢的宽度；所述异形隔磁桥的底面积较小的一面离所述长条形磁钢较远，所述异形隔磁桥的底面积较大的一面离所述长条形磁钢较近；所述异形隔磁桥的底面积较大的一面与所述长条形磁钢的侧边错位。

优选地，所述磁钢单元中包含3或6个所述V型磁钢，且最内层包含1个所述V型磁钢。

优选地，所述铁心的外表面分布有多个磁场优化槽组，各所述磁场优化槽组与一个所述磁钢单元位置对应；

其中，所述磁场优化槽组包含多个凹槽，所述凹槽相对所述磁钢单元的对称中心对称布置，且所述凹槽沿所述磁钢单元的对称中心到两翼的方向由疏到密分布。

优选地，所述凹槽之间间隔相同，各所述磁场优化槽组中凹槽的槽宽所对的圆心角在所述磁钢单元的对称中心到两翼的方向上以倍数递增。

优选地，所述磁场优化槽组中包含6至18个所述凹槽。

本发明还提供一种电机，包含

定子；

以及所述内置式磁钢永磁电机转子。

本发明还提供一种车辆，包含：

电机，所述电机包含定子以及所述内置式磁钢永磁电机转子。

根据本发明提供的具体实施例，相对于现有技术，本发明的技术效果：

通过本发明，可以实现一种内置式磁钢永磁电机转子，在一种实现方式下，内置式磁钢永磁电机转子包含：铁心；在所述铁心中设置若干磁钢单元，所述磁钢单元中包含若干V型磁钢，所述磁钢单元中的V型磁钢由内向外多层排列，每层包含的V型磁钢数量由内向外以一递增。包含多个V型磁钢的所述磁钢单元呈多层雁阵形，所述磁钢单元等效为一个不等厚磁极，即所述磁钢单元相当于一个磁极，磁极中心磁钢用量多，磁极两侧磁钢用量少，从而使内置式磁钢永磁电机转子的磁极在铁心圆周范围内的永磁磁势分布更加正弦，提高了内置式磁钢永磁电机凸极率，进而改善电机的磁场波形并提高其弱磁扩速能力。

当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的结构示意图;

图2是本发明实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的磁钢单元的结构示意图，其中2-b)是2-a）中A区域的局部示意图，2-c)是2-a）中B区域的局部示意图;

图3是本发明实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的磁场优化槽组的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的磁路结构示意图；

图5为应用本发明实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的新能源汽车驱动用电机的气隙磁密波形图；

图6为应用本发明实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的新能源汽车驱动用电机的空载反电势波形图；

图7为应用本发明实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的新能源汽车驱动用电机的电机齿槽转矩波形图。

图中：铁心1、磁钢单元2、V型磁钢21、长条形磁钢211、同极隔磁桥212、异极隔磁桥213、第一端214、连接端215、第二端216、第一磁钢单元201、第二磁钢单元202、磁场优化槽组3、凹槽31、定子铁心4、磁路R。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种内置式磁钢永磁电机转子，如图1所示，包含铁心1；在铁心1中设置若干磁钢单元2，磁钢单元2以铁心的中心为对称中心分布在铁心1中。铁心1被加工成内部有多个磁钢槽的结构，所述磁钢槽用于容纳磁钢单元2。

如图2所示磁钢单元2中包含6个V型磁钢21，如图2中的虚线框区域A内的结构即为一个V型磁钢21， V型磁钢21包含第一端214、第二端216以及位于第一端214和第二端216中间的连接端215。

如图1和图2所示，磁钢单元2中的V型磁钢21由铁心内向外排列成3层，最内层为1个V型磁钢21，中间包含2个V型磁钢21，最外层包含3个V型磁钢21，即每层包含的V型磁钢21的数量由内向外以一递增。第二层和第三层中位于左边的V型磁钢21的第二端216与其右边的V型磁钢21的第一端214近接。中间一层的位于左边的V型磁钢21的连接端215与最内层的V型磁钢21的第一端214近接，中间一层的位于右边的V型磁钢21的连接端215与最内层的V型磁钢21的第二端216近接，所述近接表示两者之间无直接接触且两者相隔的距离满足相邻的V型磁钢单元21之间能够形成连续的磁路的要求。最外层V型磁钢21与中间一层的V型磁钢21的位置关系与以上排布方式相同。以上述排布方式形成的磁钢单元2镜像对称，对称中心过铁心1的圆心。磁钢单元2中的V型磁钢21的开口向铁心1的圆周外方向，整个磁钢单元2呈头部在内、两翼向外向侧延伸的多层雁阵形。雁阵形的磁钢单元2等效为一个不等厚的磁极，磁极中心磁钢用量多，磁极两侧磁钢用量少，从而使本发明提供的内置式磁钢永磁电机转子的磁极在铁心圆周范围内的永磁磁势分布更加正弦，提高了内置式磁钢永磁电机的凸极率，进而改善电机的磁场波形并提高其弱磁扩速能力。

本实施例中V型磁钢21包含两个长条形磁钢211，长条形磁钢211采用平行充磁方式，两个长条形磁钢211通过极性相同的一端近接而形成V型磁钢21的连接端215，两个长条形磁钢211的另一端分别为V型磁钢21的第一端214与第二端216。通过长条形磁钢211的不同的充磁方向，分布在铁心1内的相邻的第一磁钢单元201和第二磁钢单元202的磁场方向不同，如图4所示，第一磁钢单元201和第二磁钢单元202、气隙和定子铁芯4形成闭合的磁路R。

在另一优选的实施例中，近接的长条形磁钢211之间：若两个近接的一端极性相同，则在近接的长条形磁钢211之间设置同极隔磁桥212；若近接的一端极性相反，则在近接的长条形磁钢211之间设置异极隔磁桥213。在磁钢单元2的最外层左端和右端的两个长条形磁钢211各有一端与相邻的磁钢单元2近接，并且两个长条形磁钢211近接的一端极性相反，因此在这两个位置处设置异极隔磁桥213。

本实施例中同极隔磁桥212和异极隔磁桥213为长条形的空气槽。异极隔磁桥213比同极隔磁桥212的横截面的面积大。

在另一优选的实施例中，如图2中的2-c）所示，2-c）所示为2-a)中的虚线框区域B内的结构的局部示意图，异极隔磁桥213为横截面为梯形的长条状的空气槽，异极隔磁桥213的宽度大于长条形磁钢211的宽度；保证异极的长条形磁钢211之间漏磁小，保证内置式磁钢永磁电机的磁负荷，进而有利于提高内置式磁钢永磁电机的功率密度。异形隔磁桥213的底面积较小的一面离长条形磁钢211较远，异形隔磁桥213的底面积较大的一面离长条形磁钢211较近；将异形隔磁桥213离长条形磁钢211较远的一面的底面积缩小有利于提高异极的长条形磁钢211交界位置处的铁芯的机械强度，保证内置式磁钢永磁电机转子的安全性和可靠性。异形隔磁桥213的底面积较大的一面与长条形磁钢211的侧边错位，有利于保障内置式磁钢永磁电机转子高速运行时长条形磁钢211不会在铁心中窜动。。

在另一优选的实施例中，参照图1和图4，铁心1的外表面分布有多个磁场优化槽组3，各磁场优化槽组3与一个磁钢单元2位置对应，即一个磁钢单元2在铁心1的外圆周上对应的范围内设置一个磁场优化槽组3。

参照图3，在这一实施例中磁场优化槽组3包含10个凹槽31，凹槽31相对磁钢单元2的对称中心对称布置，且凹槽31沿磁钢单元2的对称中心到两翼的方向（如图3中的箭头方向）由疏到密分布。凹槽31之间间隔相同，同一磁场优化槽组3中凹槽31的槽宽所对的圆心角在磁钢单元2的两翼到对称中心的方向上以倍数递增，即离磁钢单元2的对称中心最远的至离磁钢单元2的对称中心最近的凹槽31的槽宽所对的圆心角依次为θ^。、2θ^。、3θ^。、4θ^。、5θ^。。θ的取值与磁钢单元2的个数无关，而与内置式磁钢永磁电机转子的尺寸有关，满足内置式磁钢永磁电机转子外表面能够分布包含多个凹槽31的磁场优化槽组3的前提下，θ的取值越大越好，且θ的取值保证凹槽31的槽宽不能小于气隙长度。离磁钢单元2的对称中心最近的槽宽所对的圆心角为5θ^。的两个凹槽31贯通是优选的实施方式之一。本实施例中凹槽31的位置按照正弦规律分布，磁钢单元2对称中心对应位置处凹槽31分布稀疏，该位置的等效磁阻较小；磁钢单元2的两翼对应位置处的凹槽31分布密集，该位置的等效磁阻较大。通过磁场优化槽组3中凹槽31的疏密程度改变等效磁阻，从而改善内置式磁钢永磁电机的气隙磁场，使内置式磁钢永磁电机的气隙磁场的波形更加正弦，进而达到削弱内置式磁钢永磁电机齿槽转矩的目的。

在其他优选的实施例中磁场优化槽组3中包含6至18个凹槽31。

用于磁极的中心磁钢用量多，磁极两侧磁钢用量少的结构形式在提升永磁磁势正弦性、提高转子凸极率的技术效果会随着雁阵形的磁钢单元2的层数增多而提高，相应地内置式磁钢永磁电机转子，尤其是铁心1，制造难度也相应加大。在纯电动或者混合动力车辆的电机规格尺寸限制范围内，保证内置式磁钢永磁电机的转子机械强度的情况下，磁钢单元2中包含3个和6个V型磁钢21的方案较优。

应用本实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子（磁钢单元2包含3层，磁场优化槽组3包含10个凹槽31，且槽宽所对的圆心角依次为θ^。、2θ^。、3θ^。、4θ^。、5θ^。）的新能源汽车驱动用电机，最大尺寸直径310mm，径向长度50mm，额定功率5kW，额定转速2000rpm，最大转速7000rpm，齿槽转矩2Nm。与常见的V字形磁钢转子电机气隙磁密对比如图5所示。经傅里叶分析后，可知内置式磁钢永磁电机转子的气隙磁密基波幅值提高4.1%，三次谐波幅值降低26.1%，五次谐波幅值降低33.9%，七次谐波幅值降低5.8%，气隙磁密正弦性有所提高。

应用本实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的新能源汽车驱动用电机额定转速时的空载反电势如图6所示，其中AB、BC和CA分别代表A、B、C三相电的空载反电动势，傅里叶分析后基波幅值比原方案电机提高4.5%。常见的V字形磁钢转子电机在额定负载情况时，交轴电感约为0.260mH，直轴电感约为0.135mH。本实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的新能源汽车驱动用电机在额定负载情况时，交轴电感0.242mH，直轴电感约为0.114mH，相比常见的V字形磁钢转子电机，交直轴电感比值更大，凸极率更高，具有更强的弱磁调速能力。

如图7所示，采用本实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的新能源汽车驱动用电机，电机齿槽转矩由2.6Nm降低到1.9Nm，转矩波动降低了36.8%。

根据以上数据，应用本实施例提供的内置式磁钢永磁电机转子的新能源汽车驱动用电机功率密度高、调速范围广、转矩波动小、噪音小的特点可以满足高端新能源汽车领域对电机的性能要求。

实施例2

本实施例提供一种电机，包含定子；以及所述内置式磁钢永磁电机转子。

实施例3

本实施例提供一种车辆，包含：电机，所述电机包含定子以及所述内置式磁钢永磁电机转子。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内置式磁钢永磁电机转子，包含：

铁心；

在所述铁心中设置若干磁钢单元，所述磁钢单元中包含若干V型磁钢，所述V型磁钢包含第一端、第二端以及位于第一端和第二端中间的连接端；

其特征在于，所述磁钢单元中的V型磁钢由内向外多层排列，每层包含的V型磁钢数量由内向外以一递增，且所述磁钢单元镜像对称；同层相邻的所述V型磁钢的第一端与第二端近接；外层的所述V型磁钢的连接端与内层的所述V型磁钢的第一端、第二端的位置近接。

2.根据权利要求1所述的内置式磁钢永磁电机转子，其特征在于，所述V型磁钢包含两个长条形磁钢，两个所述长条形磁钢通过各自的一端相连而形成所述V型磁钢的连接端，两个所述长条形磁钢的另一端分别为所述V型磁钢的第一端与第二端；

其中，两个所述长条形磁钢相连的一端极性相同。

3.根据权利要求2所述的内置式磁钢永磁电机转子，其特征在于，近接的所述长条形磁钢之间：若两个所述长条形磁钢近接的一端极性相同，则在近接的所述长条形磁钢之间设置同极隔磁桥；若两个所述长条形磁钢近接的一端极性相反，则在近接的所述长条形磁钢之间设置异极隔磁桥。

4.根据权利要求3所述的内置式磁钢永磁电机转子，其特征在于，所述异极隔磁桥为横截面为梯形的长条状的空气槽，所述异极隔磁桥的宽度大于所述长条形磁钢的宽度；所述异形隔磁桥的底面积较小的一面离所述长条形磁钢较远，所述异形隔磁桥的底面积较大的一面离所述长条形磁钢较近；所述异形隔磁桥的底面积较大的一面与所述长条形磁钢的侧边错位。

5.根据权利要求1所述的内置式磁钢永磁电机转子，其特征在于，所述磁钢单元中包含3或6个所述V型磁钢，且最内层包含1个所述V型磁钢。

6.根据权利要求1所述的内置式磁钢永磁电机转子，其特征在于，所述铁心的外表面分布有多个磁场优化槽组，各所述磁场优化槽组与一个所述磁钢单元位置对应；

其中，所述磁场优化槽组包含多个凹槽，所述凹槽相对所述磁钢单元的对称中心对称布置，且所述凹槽沿所述磁钢单元的对称中心到两翼的方向由疏到密分布。

7.根据权利要求6所述的内置式磁钢永磁电机转子，其特征在于，所述凹槽之间间隔相同，各所述磁场优化槽组中凹槽的槽宽所对的圆心角在所述磁钢单元的对称中心到两翼的方向上以倍数递增。

8.根据权利要求7所述的内置式磁钢永磁电机转子，其特征在于所述磁场优化槽组中包含6至18个所述凹槽。

9.电机，其特征在于，包含：

定子；

根据权利要求1-8任一项所述的内置式磁钢永磁电机转子。

10.车辆，其特征在于，包含：

电机，所述电机包含定子以及根据权利要求1-8任一项所述的内置式磁钢永磁电机转子。

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