CN204578233U - 内置式永磁同步电机转子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种内置式永磁同步电机转子，具有冲片拓扑结构，所述转子至少具有一对磁极，每对磁极均为不对称分布，其中一个磁极至少由两层磁钢组成，另一个磁极至少由一层磁钢组成，在两个磁极中间的q轴中心线上设有空气孔，用于防止下层磁钢的漏磁及规整磁路。本实用新型作为一种具有特殊拓扑结构的永磁电机转子，通过转子上磁极的非对称设计及加强筋的合理添加，增加了电机的转矩密度及功率密度，并且由于相较其他典型结构，采用了非对称结构，减小了磁钢的块数，因此同时具有较高的工艺性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种永磁电机转子，具体是一种具有高凸极率的内置式永磁电机转子。
背景技术
与传统的电励磁电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。因而应用范围极为广范，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。
永磁同步电机在汽车驱动中获得了很广泛的应用，为了尽可能地增加电机的转矩密度与功率密度，一般需要电机具有比较高的凸极率，即需要电机具有较高的磁阻转矩分量。
增加电机凸极率的方法有很多，利用特殊的转子结构，可以在一定范围内调节凸极率，比较典型的是V型结构及V+1结构，但是在一些要求苛刻的情况下，典型结构的转子很难满足设计要求，需要具有更高凸极率的转子结构。
切向式永磁电机转子结构具有比较高的凸极率，但是其在机械强度方面经常会受到限制。
实用新型内容
本实用新型的目的是，针对现有技术的不足，提供一种新型的内置式永磁同步电机转子。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种内置式永磁同步电机转子，具有冲片拓扑结构，其特征在于：所述转子至少具有一对磁极，每对磁极均为不对称分布，其中一个磁极至少由两层磁钢组成，另一个磁极至少由一层磁钢组成，在两个磁极中间的q轴中心线上设有空气孔，用于防止下层磁钢的漏磁及规整磁路。
所述转子具有单层或多层磁钢的磁极，每层磁钢由一块或多块永磁体共同组成。
所述磁极中间q轴上的空气孔的中心线与q轴中心线重合。
所述q轴上的空气孔与多层磁极的下层磁钢之间设有一个加强筋，起到限制漏磁与增加机械强度的作用。
所述转子结构上具有复数个细窄空气孔以配合规整磁路。
本实用新型的有益效果是：
（1）相比于典型V+1结构的磁阻转矩磁路（图1），本实用新型的新结构的磁阻转矩磁路（图2）更加均匀，可以产生更大的磁阻转矩，仿真分析表明，在同样的反电势限制下，相同电流产生的转矩较V+1结构提高5%以上，功率密度提高5%以上。
（2）采用该新型结构的电机具有较好的空载反电势波形（图3），谐波量较少，并且具有较对称的空载气隙磁密波形（图4）
（3）q轴中心线上的较大空气孔起到减少漏磁的作用，利用这种方式可以增加第二层磁钢的宽度，并结合使用的不对称极结构，减小了由于磁钢块数的增加而导致的漏磁的增加，使磁钢的利用率更高。
(4)由于采用了不对称极结构，转子上的磁钢块数较典型的V+1结构下降了一半，减少了装配磁钢的成本及磁钢的加工成本。
(5)相比于典型的不对称极结构的转子，本实用新型的新型结构在本来是铁极的地方添加了辅助磁钢，有效地增加了聚磁效果，使转子磁路较更加对称，磁路更加规整。
本实用新型作为一种具有特殊拓扑结构的永磁电机转子，通过转子上磁极的非对称设计及加强筋的合理添加，增加了电机的转矩密度及功率密度，并且由于相较其他典型结构，采用了非对称结构，减小了磁钢的块数，因此同时具有较高的工艺性。
附图说明
图1是典型V+1结构的磁阻转矩磁路图；
图2是本实用新型的新型结构的磁阻转矩磁路图；
图3是采用本实用新型的新型结构的电机具有的较好的空载反电势波形；
图4是采用本实用新型的新型结构的电机具有的较对称的空载气隙磁密波形；
图5是本实用新型所述的新型转子的冲片结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步说明本实用新型。
一种内置式永磁同步电机转子，具有一种特殊的转子冲片拓扑结构：其中转子至少具有一对磁极，每对磁极均为不对称分布，其中一个磁极至少由两层磁钢组成，另一个磁极至少由一层磁钢组成，在两个磁极中间的q轴中心线上有比较大的空气孔以防止下层磁钢的漏磁及规整磁路。该结构使电机具有较高的凸极率，采用该结构转子的汽车驱动电机具有较高的转矩密度及功率密度，可以有效减小电机的尺寸、节省电机的材料用量，使电机更加紧凑，同时具有较高的机械强度，以满足电机的高速运行。磁极中间q轴上的空气孔的中心线与q轴中心线重合。q轴上的空气孔与多层磁极的下层磁钢之间有一个加强筋，起到限制漏磁与增加机械强度的作用。该转子具有多层磁钢的磁极，每层磁钢由一块或多块永磁体共同组成。该转子具有单层磁钢的磁极，每层磁钢由一块或多块永磁体共同组成。该转子结构上具有复数个细窄空气孔以配合规整磁路。
如图5所示，电机的转子冲片具有非对称结构，槽一1、槽二2、槽三3为磁钢槽，构成一对磁极，该示意结构中共有四对相同结构的磁极，其中槽一1与槽二2为上下两层，装配两块同样磁极方向的磁钢，槽三3装配另外一个磁极方向的磁钢，孔四4、与孔五5为在q轴中心线上的空气孔，利用该组空气孔，可以有效减小磁钢漏磁，规整电机的q轴磁路，增加电机的凸极率。孔六至孔九6，7，8，9为细窄空气孔，用以进一步规整磁路。
图中，10与11位置为两个加强筋，利用该加强筋，可以有效提高转子的机械强度，降低转子在高速旋转时所承受的最大应力。
Claims (5)
1.一种内置式永磁同步电机转子，具有冲片拓扑结构，其特征在于：所述转子至少具有一对磁极，每对磁极均为不对称分布，其中一个磁极至少由两层磁钢组成，另一个磁极至少由一层磁钢组成，在两个磁极中间的q轴中心线上设有空气孔，用于防止下层磁钢的漏磁及规整磁路。
2.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机转子，其特征在于：所述转子具有单层或多层磁钢的磁极，每层磁钢由一块或多块永磁体共同组成。
3.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机转子，其特征在于：所述磁极中间q轴上的空气孔的中心线与q轴中心线重合。
4.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机转子，其特征在于：所述q轴上的空气孔与多层磁极的下层磁钢之间设有一个加强筋，起到限制漏磁与增加机械强度的作用。
5.根据权利要求1或4任一项所述的内置式永磁同步电机转子，其特征在于：所述转子结构上具有复数个细窄空气孔以配合规整磁路。
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