CN114678980B - 一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构。设置至少一处由“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥、“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥和半圆形状的磁障构成的铁芯结构；转子上开设三条条形槽，其中两条条形槽中各自安装一个永磁体且以V字形布置，形成“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥；剩余一个条形槽中各自安装一个永磁体，形成“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥；“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥的条形槽旁设置多个半圆形状的孔槽，形成磁障。本发明可以改善电机的气隙磁密波形，降低电机负载下的转矩波动，同时增强电机的转子机械强度。

Description

一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构
技术领域
本发明涉及属于电机技术领域的一种转子结构，尤其是涉及了一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑。
背景技术
永磁同步电机具有功率密度高和效率高等优点，适用于电动汽车、家用电器等诸多领域。其中，内置式永磁同步电机具有额外的磁阻转矩，相比表贴式永磁同步电机的输出转矩大、弱磁能力强，在电动汽车等领域得到了更为广泛的应用。
然而，考虑电动汽车等领域对于平稳性以及可靠性的要求，电机在设计上追求转矩波动低以及高速运行下转子机械强度大等性能。通常情况下，考虑在转子表面适当挖孔、设计不均匀转子结构、采取转子斜极结构等均能够有效降低电机的转矩波动；增大内置式永磁同步电机隔磁磁桥的厚度、选取合适大小的倒角等能够增强电机高速运行下转子的机械强度。但是，上述方法会一定程度上降低电机的转矩输出以及效率输出。即，兼顾电机转矩、效率等方面的设计，内置式永磁同步电机的转矩波动以及高速运行下转子机械强度存在的问题会大大限制电机的综合性能。因此，在基本不影响电机转矩、效率等方面性能的前提下，降低内置式永磁同步电机的转矩波动，增强电机运行下转子机械强度对于高性能电机的设计至关重要。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明针对内置式永磁同步电机转矩波动大以及高速运行下转子机械强度低的劣势，提出了一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑，通过在“▽”型内置式永磁同步电机的“一”型永磁体的隔磁磁桥的上方挖一组对称的间距不等且大小不同的半圆形孔，从而降低电机的转矩波动，增强电机高速运行下的转子机械强度，提高电机性能。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明在转子上设置至少一处由“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥、“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥和半圆形状的磁障构成的铁芯结构；转子上开设三条条形槽，其中两条条形槽中各自安装一个永磁体且以V字形布置，形成“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥；剩余一个条形槽中各自安装一个永磁体，形成“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥；“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥的条形槽在远离转子中心的外侧设置多个半圆形状的孔槽，多个半圆形状的孔槽和“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥的条形槽之间连通，从而形成磁障。
所述的条形槽、孔槽均为贯通转子的通槽。
所述“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥的条形槽位于“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥的两条条形槽之间。
所述的磁体结构以“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥的条形槽的中垂线对称布置。
所述“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥中，两条条形槽布置成的V字形的开口方向沿转子径向朝外方向。
所述“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥中，条形槽沿平行于转子外边缘的切向方向布置。
所述“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥相比“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥更靠近转子边缘。
所述的半圆形状的磁障中的各个孔槽为一组对称的间距不等且大小不同的半圆形孔槽。
所述在转子上设置多个磁体结构，磁体结构的数量为永磁同步电机的极对数的两倍。
在本发明这样结构下，使得应力集中在“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥的两端附近，降低电机的转矩波动，提高电机性能。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明改善了电机的气隙磁密波形，在保证转矩和效率输出的前提下大大降低电机的转矩波动，并增强高速运行下电机转子的机械强度。
附图说明
图1为本发明实施例示出的一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑的结构示意图；
图2为本发明实施例的转子整体布置关系结构图；
图3为本发明实施例仿真的电机转矩波动的结果图；
图4为本发明实施例转子和常规转子仿真的机械强度的结果图。(a)为常规转子拓扑，(b)为本发明的新型转子拓扑。
其中：1-“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥，2-“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥，3-半圆形状的磁障。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，在转子上设置至少一处由“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥1、“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥2和半圆形状的磁障3构成的磁体结构；转子上开设三条条形槽，每个条形槽中均固定安装一个永磁体，其中两条条形槽中各自安装一个永磁体且以V字形布置，形成“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥2，该两条条形槽之间可以不连通，在V字形的交点处间隔隔断；剩余一个条形槽中各自安装一个永磁体，形成“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥1；“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥1的条形槽在远离转子中心的外侧设置多个半圆形状的孔槽，多个半圆形状的孔槽和“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥1的条形槽之间连通，从而形成磁障3。
具体实施中，条形槽、孔槽均为贯通转子的通槽。
“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥1的条形槽位于“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥2的两条条形槽之间。
整体形成“▽”型结构。磁体结构以“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥1的条形槽的中垂线对称布置。“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥2中，两条条形槽布置成的V字形的开口方向沿转子径向朝外方向。
“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥1中，条形槽沿平行于转子外边缘的切向方向布置。“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥1相比“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥2更靠近转子边缘。
半圆形状的磁障3中的各个孔槽为一组对称的间距不等且大小不同的半圆形孔槽，间距和大小由电磁优化设计确定。
具体实施中，磁障3中的各个孔槽数量不固定，且孔径沿“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥1的条形槽方向逐渐变大再变小。
如图2所示，在转子上设置多个磁体结构，磁体结构的数量根据永磁同步电机的极对数确定，为永磁同步电机的极对数的两倍。
具体实施中，转子装在环形的定子内，在沿转子外周边缘上沿周向间隔设置多个磁体结构，定子沿周向设置多个线圈绕组。
具体实施中加入的半圆形隔磁磁障可以有效改善负载下气隙的磁密波形，进而降低电机的转矩波动，此外，所加入的半圆形隔磁磁障可以减少“一”型永磁体隔磁磁桥上端的硅钢片质量，从而影响高速运行下转子的机械强度，使之得以提升。
在本发明实施例转子和常规转子结构使用下，分别进行电机转矩波动的仿真，结果如图3所示，图中可见本发明实施例的电机转矩波动相较于常规转子结构从10.7％下降到4.7％，整体转矩仅仅下降了1.5％。
在本发明实施例转子和常规转子结构下，分别进行机械应力测试，结果如图4所示，图中可见本发明实施例的转子的应力分布情况相比于常规转子的发生改变。常规转子结构的最大机械强度达到416MPa，主要集中在“一”型永磁体隔磁磁桥的两端，其次的应力及重点主要分布在“V”型永磁体隔磁磁桥下端的部分，而新型转子结构的机械强度可以降低到400MPa，此时的应力集中点转移到了“V”型隔磁磁桥的上端，其次为“V”型隔磁磁桥的下端，而“一”型永磁体隔磁磁桥两端的应力大大降低，从390MPa下降到330MPa。
由此实施可见，本发明可以改善电机的气隙磁密波形，降低电机负载下的转矩波动，同时增强电机的转子机械强度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本发明保护范围也包括本领域技术人员在权利要求范围内做出的各种变形或修改。

Claims (8)

1.一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构，其特征在于，在转子上设置至少一处由“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥(1)、“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥(2)和半圆形状的磁障(3)构成的铁芯结构；转子上开设三条条形槽，其中两条条形槽中各自安装一个永磁体且以V字形布置，形成“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥(2)；剩余一个条形槽中各自安装一个永磁体，形成“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥(1)；“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥(1)的条形槽在远离转子中心的外侧设置多个半圆形状的孔槽，多个半圆形状的孔槽和“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥(1)的条形槽之间连通，从而形成磁障(3)；
所述的半圆形状的磁障(3)中的各个孔槽为一组对称的间距不等且大小不同的半圆形孔槽。
2.根据权利要求1所述的一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构，其特征在于：所述的条形槽、孔槽均为贯通转子的通槽。
3.根据权利要求1所述的一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构，其特征在于：所述“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥(1)的条形槽位于“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥(2)的两条条形槽之间。
4.根据权利要求1所述的一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构，其特征在于：所述的磁体结构以“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥(1)的条形槽的中垂线对称布置。
5.根据权利要求1所述的一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构，其特征在于：所述“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥(2)中，两条条形槽布置成的V字形的开口方向沿转子径向朝外方向。
6.根据权利要求1所述的一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构，其特征在于：所述“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥(1)中，条形槽沿平行于转子外边缘的切向方向布置。
7.根据权利要求1所述的一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构，其特征在于：所述“一”型内置式永磁体的隔磁磁桥(1)相比“V”型内置式永磁体的隔磁磁桥(2)更靠近转子边缘。
8.根据权利要求1所述的一种新型的内置式永磁同步电机的转子拓扑结构，其特征在于：所述在转子上设置多个磁体结构，磁体结构的数量为永磁同步电机的极对数的两倍。
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JP2016021820A (ja) * 2014-07-15 2016-02-04 国立大学法人北海道大学 埋め込み型永久磁石回転機
WO2021065687A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 ダイキン工業株式会社 回転子、モータ
CN114069919A (zh) * 2020-07-31 2022-02-18 安徽威灵汽车部件有限公司 转子冲片、转子铁芯、转子、电机和车辆

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