CN114977580A - 一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构和设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构和设计方法，该转子结构采用“VV一”三层磁钢结构，每层磁钢轴向分段；方法包括以下步骤：首先建立的2D有限元参数化模型，然后优化调整电机转子多层磁钢结构参数，并在第二层和第三层磁钢之间增加一组隔磁孔结构，最后通过建立的转子参数化模型优化调整该组隔磁孔直径大小和位置。本发明有效增大转矩密度，降低定子铁耗，进一步大幅度提高了电机运行高效区范围，提高了空载相、线反电动势和负载相、线端电压正弦度，降低了波形畸变率，解决了在降低铁损的同时转矩脉动也大幅提高的问题，对于提高电机控制精度、可靠性、更好应用于车辆驱动传动系统具有重要意义。

Description

一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构和设计方法

技术领域

本发明属于同步电机技术领域，尤其涉及一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构和设计方法。

背景技术

目前，永磁同步电机是车辆驱动电机中使用最多的电机，其优越的性能受到越来越多车企的青睐和喜欢。永磁同步电机优于其他电机主要性能如下：宽调速范围且保证在整个宽调速范围都在高效率区间运行；高功率、高转矩密度；过载能力强。

永磁同步电机按转子结构一般可分为表贴式和内置式类型。其中内置式永磁同步电机由于转子磁路结构不同，能产生磁阻转矩，对磁阻转矩有效控制和利用可进一步提高电机转矩密度和过载能力，从而进一步增大可实现弱磁调速范围且能保证在整个调速范围驱动电机都在高效率运行，所以内置式永磁同步电机广泛用用作为车辆驱动电机。

典型内置式永磁同步电机转子结构电机中，目前被车企广泛使用的主要“一”型和“V”型结构，其转矩密度偏小、空载反电动势及负载电压波形正弦度差，控制精度及可靠性差。对电机输出转矩密度、控制精度、控制可靠性要求高的场合，目前采用“V+一”型结构，但以上转子结构都存在如下问题：

1.凸极率较小，导致磁阻转矩小，转矩密度小，特别在深度弱磁时磁阻转矩利用率较低，使得深度弱磁高速运行时损耗变大，效率降低；

2.隔磁桥高度饱和及高度饱和引起的正交效应，使得永磁体产生的气隙磁密低磁谐波变大，当电机在高速运行时，高频引起的永磁体涡流损耗和定、转子铁耗大大增加，造成效率降低，且涡流损耗导致的永磁体温度升高，首先影响永磁体性能发挥，其次增大永磁体发生局部不可逆退磁风险；

3.目前电机转子结构优化降低铁损的同时，转矩脉动也同时变大，很难找到低铁损和低转矩脉动折中的妥协方案。所以需要提出一种实现高转矩密度，高效率，深度弱磁时高磁阻转矩输出，同时低转矩脉动，电机高效运行范围更宽的内置式车辆驱动用永磁同步电机转子结构。

发明内容

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构和设计方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构，该转子结构主要包括转子铁芯和多个磁钢组件，所述磁钢组件为每层包括磁钢、磁钢磁障腔体和隔磁桥的三层结构，使用参数化模型对电机转子性能优化，所述磁钢组件其第一层、第二层为“V”型分布，第三层为“一”型分布；

所述磁钢为轴向分段结构，第一层磁钢与第二层磁钢之间设有中间加强筋结构，第二层磁钢和第三层磁钢之间对称设有隔磁孔结构。

进一步的，所述磁钢组件的三层结构包括：

第一层依次包括隔磁桥、磁钢磁障腔体、磁钢、磁钢磁障腔体、磁钢磁障腔体、磁钢、磁钢磁障腔体、隔磁桥；第二层依次包括隔磁桥、磁钢磁障腔体、磁钢、磁钢磁障腔体、磁钢磁障腔体、磁钢、磁钢磁障腔体、隔磁桥；第三层依次包括磁钢磁障腔体、磁钢、磁钢磁障腔体，磁钢上方设有隔磁桥。

进一步的，所述磁钢增大q轴肋宽。

进一步的，所述隔磁孔结构为圆形。

进一步的，所述隔磁孔结构通过建立转子参数化模型优化调整该隔磁孔结构的直径大小和位置。

进一步的，所述磁钢组件之间设有转子通风孔结构。

进一步的，所述磁钢的轴向分段结构包括定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转轴、轴向分段的永磁体和电机气隙。

进一步的，适用于权利要求所述转子结构，包括以下步骤：

S1：建立包括每层磁钢张开的角度、每层磁钢隔磁桥厚度、每层磁钢宽度、每层磁钢厚度和磁钢磁障腔体结构的转子2D有限元参数化模型；

S2：利用参数化模型对第一层磁钢张开的角度、隔磁桥的厚度进行参数化扫描；

S3：在考虑转矩密度、磁阻转矩输出、负载电压畸变率约束条件下确定参数最优取值；

S4：在第二层和第三层磁钢之间设有隔磁孔结构，建立包括隔磁孔位置半径、隔磁孔偏移d轴角度、隔磁孔本身直径大小参数，在不发生拓扑形状干涉的约束条件下进行参数化扫描；

S5：找到保证输出转矩和铁损不变情况下，转矩脉动值大幅降低的隔磁孔位置和隔磁孔直径大小的取值；

S6：利用参数化模型分别对每层磁钢宽度、厚度、每层磁钢张开的角度、隔磁桥厚度进行参数优化，提高电机转矩密度和磁阻转矩，降低空载反电动势和负载电压谐波畸变率。

进一步的，步骤S4中所述隔磁孔位置半径为隔磁孔圆心和转子圆心距离大小。

进一步的，保证三层磁钢不发生形状干涉情况下，所述磁钢N、S极之间肋宽取值最大，q轴肋宽距离最大，增大了q轴磁路宽度，q轴磁导最大。

本发明的有益效果是：

本发明用建立的2D有限元参数化模型，分别对每层磁钢宽度、厚度、每层磁钢张开的角度、隔磁桥厚度进行参数优化，提高电机转矩密度和磁阻转矩，特别是深度弱磁时提高磁阻转矩利用率，增大电机高效运行范围，大幅降低空载反电动势谐波和基波幅值的方法，使得电机运行高效区大幅提高，并同时更有利于弱磁增速控制；优化调整该组圆形隔磁磁孔直径大小和位置，在保证输出转矩和电机铁损不变的情况下，大幅降低了电机的转矩脉动；

通过对参数优化，降低电机气隙磁密的低次谐波含量，减小了定子铁芯损耗，电机高速运行时定子铁芯损耗下降更加明显，提高转矩密度；减少气隙磁密谐波含量，降低定转子铁耗，提高电机效率；

本发明电机转子采用“VV一”三层磁钢结构，提高电机空载反电动势和负载端电压正弦度，降低谐波含量，提高电机控制精度；减小磁钢涡流损耗，降低电机因磁钢温度过高引起的退磁风险，提高电机运行可靠性。实现电机高转矩密度、高功率密度、低转矩脉动、低铁耗、低永磁体涡流损耗、高效区运行范围更大、控制精度及可靠性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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为本发明电机转子一个极下的径向结构示意图；

图2为本发明电机转子两个极（N、S极）下的径向结构示意图；

图3为本发明增加隔磁孔前后转矩脉动对比图；

图4为本发明电机轴向结构示意图；

图5为本发明磁钢轴向分段和不分段在不同转速下涡流损耗对比图；

图6本发明气隙磁密波形及和其他模型对比图；

图7为本发明气隙磁密波形谐波含量及和其他模型对比图；

图8为本发明空载相、线反电势和负载相、线端电压波形图；

图9为本发明电流密度和转矩密度关系图及和其他模型对比图；

图10为本发明电流角和输出平均转矩关系图及和其他模型对比图；

图11为本发明电流角和磁阻转矩关系图及和其他模型对比图；

图12为本发明效率map图；

附图标记：1、隔磁桥，2、磁钢磁障腔体，3、磁钢，31、定子铁芯，32、定子绕组，33、转子铁芯，34、转轴，35、永磁体，36、电机气隙，4、隔磁孔，5、q轴磁路路径，6、d轴磁路路径， 7、转子通风孔，8、肋宽。

具体实施方式

下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

具体实施方式：

一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构设计方法，包括以下步骤：

S1：建立包括每层磁钢3张开的角度、每层磁钢隔磁桥1厚度、每层磁钢3宽度、每层磁钢3厚度、磁钢磁障腔体2结构、圆形隔磁孔4位置和大小的转子2D有限元参数化模型；

S2：利用参数化模型对第一层磁钢3张开的角度、隔磁桥1的厚度进行参数化扫描；

S3：在考虑转矩转矩密度、磁阻转矩输出、负载电压畸变率约束条件下确定参数最优取值，减小铁芯损耗和磁钢3涡流损耗同时，大幅度减小转矩脉动；所以在保证三层磁钢3不发生形状干涉情况下，如图2所示，所述转子磁钢3N、S极之间肋宽8取值最大，使得q轴肋宽8距离最大，增大了q轴磁路宽度，使得q轴磁导最大，可进一步提高d轴、q轴电感差值和电机凸极率，提高深度弱磁时磁阻转矩输出能力，减小了弱磁电流，降低了弱磁电流引起的铜耗，提高了电机高效运行范围。

S4：为同时满足低铁损和低转矩脉动，在第二层和第三层磁钢3之间设有隔磁孔4结构，建立包括隔磁孔4位置半径（隔磁孔4圆心和转子圆心距离大小）、隔磁孔4偏移d轴角度、隔磁孔4本身直径大小参数，在不发生拓扑形状干涉的约束条件下进行参数化扫描；

S5：找到保证铁损和输出转矩不变情况下转矩脉动值大幅降低的隔磁孔4位置和隔磁孔4直径大小取值；大幅降低了电机的转矩脉动，降低电机振动和噪声，解决了降低铁损的同时转矩脉动也大幅提高的问题；

S6：利用参数化模型分别对每层磁钢3宽度、厚度、每层磁钢3张开的角度、隔磁桥1厚度进行参数优化，并对电机高速运行时机械结构进行仿真，保证电机高速运行时转子结构不发生屈服和形变。对电机高速运行时机械结构进行仿真，通过对以上参数优化，降低电机气隙36磁密的低次谐波含量，减小了定子铁芯31损耗，电机高速运行时定子铁芯31损耗下降更加明显。

采用参数化有限元2D模型，通过对以上参数优化，该电机空载反电动势和负载端电压正弦度更高，提高电机转矩密度和磁阻转矩，降低了空载反电势、负载端电压波形畸变率和基波幅值，大幅提高电机高效率运行范围，并同时更有利于弱磁增速控制， 显著提高电机运行控制精度和可靠性。

一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构，如图1所示，该转子结构主要包括转子铁芯33和多个磁钢组件，所述磁钢组件包括三层分布的磁钢3、磁钢磁障腔体2和隔磁桥1，使用参数化模型对电机转子性能优化，所述三层分布的磁钢3、磁钢磁障腔体2和隔磁桥1其第一层、第二层为“V”型分布，第三层为“一”型分布；

所述磁钢3为轴向分段，所述磁钢3第二层和第三层之间对称设有隔磁孔4结构，第一层、第二层“V”型磁钢3之间设有中间加强筋结构；可以大幅提高增大转矩密度，增大弱磁时磁阻转矩输出，减小深度弱磁时的弱磁电流；大幅降低由弱磁电流引起的电机铜耗，提高了电机高效区运行范围。

在第二层和第三层磁钢3之间增加一组圆形隔磁孔4结构，通过建立的转子参数化模型优化调整该组圆形隔磁磁孔直径大小和位置（包括隔磁孔4圆心和转子圆心半径大小、隔磁孔4偏移d轴角度），大幅降低了电机的转矩脉动，降低电机振动和噪声，解决了在降低铁损的同时转矩脉动也大幅提高的问题。

进一步的，所述三层分布的磁钢3、磁钢磁障腔体2和隔磁桥1：

第一层依次包括隔磁桥1、磁钢磁障腔体2、磁钢3、磁钢磁障腔体2、磁钢磁障腔体2、磁钢3、磁钢磁障腔体2、隔磁桥1；第二层依次包括隔磁桥1、磁钢磁障腔体2、磁钢3、磁钢磁障腔体2、磁钢磁障腔体2、磁钢3、磁钢磁障腔体2、隔磁桥1；第三层依次包括磁钢磁障腔体2、磁钢3、磁钢磁障腔体2，第三层磁钢3上方设有隔磁桥1；

通过对每层磁钢3轴向分段，降低永磁体35涡流损耗，特别是在电机弱磁高速运行工况下降幅更明显，降低了磁钢3温度，提高磁钢3输出性能，降低磁钢3退磁风险。

进一步的，所述隔磁孔4结构为圆形，所述隔磁孔4结构通过建立的转子参数化模型优化调整该隔磁孔4结构直径大小和位置。通过建立的转子参数化模型优化调整该隔磁孔4结构直径大小和位置，大幅降低了电机的转矩脉动，降低电机振动和噪声，和现有技术相比，可以在增大转矩密度同时，大幅度减小转矩脉动；增大弱磁时磁阻转矩输出，减小深度弱磁时的弱磁电流，减小铁芯损耗和磁钢涡流损耗，显著提高电机运行效率、运行控制精度和可靠性。

进一步的，磁钢组件之间设有转子通风孔7结构，大幅降低涡流损耗引起的磁钢3温度升高，降低磁钢3不可逆退磁风险。

实施例1：

首先建立了包括每层“V”型磁钢3张开角度，每层“V”型磁钢3极弧长度和极距的比值，每层磁钢3宽度和厚度，磁障腔体形状、隔磁桥1厚度、转子隔磁孔4位置和形状等参数的转子结构参数化模型，通过参数优化；使得该车用内置式永磁同步电机转矩密度进一步提高并实现低转矩脉动；进一步降低气隙磁密谐波含量，减小电机铁耗，在电机高速运行工况下电机铁耗降幅更显著；降低空载反电势和负载端电压畸变率，提高控制精度。

如图2所示，转子采用三层磁钢3结构，d轴磁通穿过的路径，即d轴磁路路径6包括气隙、定转子铁芯33、六层磁钢3或磁障，由于气隙中空气和磁钢3磁导率接近，所以此路径磁导小，且磁导基本保持不变；q轴磁通穿过的路径，即q轴磁路路径5包括气隙、定转子铁芯33，由于此路径没有磁钢3，所以磁导大，可以通过增大转子铁芯33的q轴肋宽8，进一步增大q轴磁导。

进一步的，在保证磁钢3拓扑结构不干涉条件下， q轴肋宽8取最大值，可进一步增大q轴磁导，提高d轴、q轴电感差值和电机凸极率，提高深度弱磁时磁阻转矩输出能力，降低了弱磁电流进一步降低弱磁高速时铜耗，提高了电机高效运行范围。

进一步的，在第二层和第三层磁钢3之间增加一组圆形隔磁孔4结构，首先通过建立的转子参数化模型优化调整该组圆形隔磁孔4位置，即隔磁孔4圆心和转子圆心之间距离大小、隔磁孔4偏移d轴角度。经过参数调整，在保证转子结构机械强度和拓扑结构不干涉约束条件下，最大确定隔磁孔4圆心和转子圆心距离大小为69.25mm、隔磁孔4偏移d轴角度为+7°；然后确定隔磁孔4直径范围为1.5mm-2mm。隔磁孔4直径最小取值1.5mm，最大取值为2mm，步长为0.1mm，转矩脉动大小和转矩脉动比如表1所示。如表1所示，隔磁孔4直径大小取2mm时转矩脉动大小和脉动比最小。

进一步的，其圆形隔磁孔偏移d轴角度，以d轴为基准，顺时针偏移为角度为负，逆时针偏移角度为正。

通过增加隔磁孔4并优化隔磁孔4位置和大小，大幅降低了电机的转矩脉动，降低电机振动和噪声，解决了现有技术中在优化降低铁损的同时转矩脉动大幅提高的问题。在增加隔磁孔4降低转矩脉动大小和转矩脉动比时，转矩密度和平均输出转矩保持不变，并没有减小。

本发明增加圆形隔磁孔4前后转矩脉动对比如图3和表2所示，电机转子转矩脉动大幅降低，降低电机振动和噪声。

如图4所示，所述磁钢3的轴向结构包括定子铁芯31、定子绕组32、转子铁芯33、转轴34、轴向分段的永磁体35和电机气隙36。本发明在弱磁控制策略下，磁钢3轴向不分段和磁钢3轴向分段，不同转速下磁钢3涡流损耗对比如图5所示，通过磁钢3轴向分段，降低了磁钢3涡流损耗，电机高速运行时涡流损耗降低幅度更明显。所以对每层磁钢3轴向分段，降低永磁体35涡流损耗，特别是在电机弱磁高速运行工况下降幅更明显，降低了磁钢3温度，提高磁钢3输出性能，降低磁钢3退磁风险。

如图6、图7所示，本发明和其他模型气隙磁密波形及气隙磁密波形谐波含量对比图，图中模型1为单层“V”型转子结构，模型2为双层“V+一”型转子结构，模型3为本发明，采用“VV一”三层结构。三种模型磁钢3使用量相当，本发明磁钢3使用量还略有降低。通过对比可以发现发明气隙磁密波形谐波含量低，正弦度高。由于本发明气隙磁密波形正弦度高、谐波含量更低，所以可以降低铁耗，特别在弱磁高速运行时，铁耗降低更明显，提高了电机的运行效率。

如图8所示，本发明空载相、线反电动势波形和负载相、线端电压波形图。通过优化每层磁钢3张开的角度、宽度、厚度、磁障形状、隔磁桥1厚度等参数，降低空载反电势式和负载端电压畸变率，提高控制精度和可靠性。表3为本发明和模型2空载反电势波形和负载端电压波形畸变率对比，本发明空载反电动势和负载端电压波形正弦度更好，畸变率更小，从而控制精度和可靠性更高。

如图9所示，不同电流密度驱动下，本发明和其他两个模型转矩密度对比图，由于本发明和其他两个模型定子结构、尺寸一样，转子体积也相同，所以这里的转矩密度为转子转矩密度。本发明（模型3）在不同电流密度驱动下，在磁钢3使用量相当的情况下，转矩密度比其他模型提高2.4-3.4kNm/m³。

在定子绕组32峰值电流为260A的相同正弦波驱动下，如图10所示，不同电流角下本发明和其他两个模型的电机平均输出转矩对比图。本发明（模型3）在不同电流角下输出平均转矩都比其他模型高，在电流角为70度时和模型1相比最高提高约9.5Nm，提高约11.3%，再次说明本发明在深度弱磁时转矩输出能力优于其他两种模型。从不同角度都能看到本发明在磁钢3使用相当的情况下，与其他两个模型比转矩输出能力优势明显。

如图11所示，通过增大q轴磁通方向肋宽8，进而增大q轴磁导，通过增加磁钢3层数，减小了d轴磁导，增大了d轴、q轴电感差值和电机的凸极率，使得在不同电流角下本发明磁阻转矩输出都高于其他模型，深度弱磁时（电流角在40°-80°之间）提高幅度更大。40度时磁阻转矩提高约6.7%，50度时提高约11.1%，60度时提高约15.6%，70度提高约22.6%，80度提高约30.3%。随着电角度的增加（深度弱磁），磁阻转矩提高比例逐渐提高，磁阻转矩的提高更有利于弱磁增速并减小弱磁电流的大小，降低电机损耗，提高电机运行效率。

如图12所示，本发明电机运行效率Map图，运行效率大于97%约占43.6%，运行效率大于96%约占65%，运行效率大于95%约占74.1%。本发明和模型2（两层结构）效率对比如表4所示。可以看出本发明效率大于97%的比例优势突出，在效率大于93%-96%，本发明所占比例也有一定优势。

综上所述，本发明的一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构和设计方法，在磁钢3使用量相当的情况下，可以大幅提高电机转矩密度，降低气隙磁密谐波含量，提高气隙磁密基波分量和正弦度，有效降低定子铁耗，在弱磁增速时效果更佳明显；在保持电机铁耗不变的情况下，在第二层和第三层磁钢3之间增加一组圆形隔磁孔4结构，通过建立的转子参数化模型优化调整该组圆形隔磁磁孔直径大小和位置，大幅降低了电机的转矩脉动，降低电机振动和噪声，解决了在降低铁损的同时转矩脉动也大幅提高的问题。通过对每层磁钢3轴向分段，降低了磁钢3的涡流损耗和温度，提高了磁钢3输出性能，减小磁钢3退磁风险；通过增大q轴肋宽8，增大q轴磁导，采用三层磁钢3结构减小d轴磁导，这样可进一步提高d轴、q轴电感差值和电机凸极率，提高弱磁时磁阻转矩输出能力，降低了弱磁电流和由弱磁电流引起的电机铜损耗，进一步大幅度提高了电机运行高效区范围；通过对多层磁钢3结构参数优化，提高了空载相、线反电动势和负载相、线端电压正弦度，降低了波形畸变率，对于提高电机控制精度、可靠性、更好应用于车辆驱动传动系统具有重要意义。

以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构，其特征在于，该转子结构主要包括转子铁芯（33）和多个磁钢组件，所述磁钢组件为每层包括磁钢（3）、磁钢磁障腔体（2）和隔磁桥（1）的三层结构，使用参数化模型对电机转子性能优化，所述磁钢组件其第一层、第二层为“V”型分布，第三层为“一”型分布；

所述磁钢（3）为轴向分段结构，第一层磁钢（3）与第二层磁钢（3）之间设有中间加强筋结构，第二层磁钢（3）和第三层磁钢（3）之间对称设有隔磁孔（4）结构。

2.根据权利要求1所述的一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构，其特征在于，所述磁钢组件的三层结构包括：

第一层依次包括隔磁桥（1）、磁钢磁障腔体（2）、磁钢（3）、磁钢磁障腔体（2）、磁钢磁障腔体（2）、磁钢（3）、磁钢磁障腔体（2）、隔磁桥（1）；第二层依次包括隔磁桥（1）、磁钢磁障腔体（2）、磁钢（3）、磁钢磁障腔体（2）、磁钢磁障腔体（2）、磁钢（3）、磁钢磁障腔体（2）、隔磁桥（1）；第三层依次包括磁钢磁障腔体（2）、磁钢（3）、磁钢磁障腔体（2），磁钢（3）上方设有隔磁桥（1）。

3.根据权利要求2所述的一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构，其特征在于，所述磁钢（3）增大q轴肋宽（8）。

4.根据权利要求1所述的一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构，其特征在于，所述隔磁孔（4）结构为圆形。

5.根据权利要求4所述的一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构，所述隔磁孔（4）结构通过建立转子参数化模型优化调整该隔磁孔结构的直径大小和位置。

6.根据权利要求1所述的一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构，其特征在于，所述磁钢组件之间设有转子通风孔（7）结构。

7.根据权利要求1所述的一种三层内置式车用永磁同步电机转子结构，其特征在于，所述磁钢（3）的轴向分段结构包括定子铁芯（31）、定子绕组（32）、转子铁芯（33）、转轴（34）、轴向分段的永磁体（35）和电机气隙（36）。

8.一种三层内置式车用永磁同步电机转子设计方法，适用于权利要求1所述转子结构，包括以下步骤：

S1：建立包括每层磁钢（3）张开的角度、每层磁钢隔磁桥（1）厚度、每层磁钢（3）宽度、每层磁钢（3）厚度和磁钢磁障腔体（2）结构的转子2D有限元参数化模型；

S2：利用参数化模型对第一层磁钢（3）张开的角度、隔磁桥（1）的厚度进行参数化扫描；

S3：在考虑转矩密度、磁阻转矩输出、负载电压畸变率约束条件下确定参数最优取值；

S4：在第二层和第三层磁钢（3）之间设有隔磁孔（4）结构，建立包括隔磁孔（4）位置半径、隔磁孔（4）偏移d轴角度、隔磁孔（4）本身直径大小参数，在不发生拓扑形状干涉的约束条件下进行参数化扫描；

S5：找到保证输出转矩和铁损不变情况下，转矩脉动值大幅降低的隔磁孔（4）位置和隔磁孔（4）直径大小的取值；

S6：利用参数化模型分别对每层磁钢（3）宽度、厚度、每层磁钢（3）张开的角度、隔磁桥（1）厚度进行参数优化，提高电机转矩密度和磁阻转矩，降低空载反电动势和负载电压谐波畸变率。

9.根据权利要求8所述的一种三层内置式车用永磁同步电机转子设计方法，其特征在于，步骤S4中所述隔磁孔（4）位置半径为隔磁孔（4）圆心和转子圆心距离大小。

10.根据权利要求8所述的一种三层内置式车用永磁同步电机转子设计方法，其特征在于，保证三层磁钢（3）不发生形状干涉情况下，所述磁钢（3）N、S极之间肋宽（8）取值最大，q轴肋宽（8）距离最大，增大了q轴磁路宽度，q轴磁导最大。

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