CN208337264U - 一种磁钢内置式转子及包含该磁钢内置式转子的永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种磁钢内置式转子，包括一铁芯，所述铁芯的外周面为一圆柱面，所述铁芯内周向间隔开设有若干轴向贯通的磁钢槽，每一磁钢槽内设置有一磁钢，所述磁钢为S极磁钢或N极磁钢且S极磁钢与N极磁钢沿所述铁芯周向间隔交错排列；在所述铁芯内位于每一磁钢槽的外侧位置分别间隔开设有两个通孔。还公开了包含该磁钢内置式转子的永磁同步电机。本实用新型有效地降低了永磁同步电机反电动势的谐波含量，改善反电动势波形的正弦度，从而降低了电机控制器对于电机控制的难度，提高电机控制精度，同时也有效地降低了因定子开槽和转子带来的齿槽转矩，降低了电机运行噪音，提高了新能源汽车的舒适性。

Description

一种磁钢内置式转子及包含该磁钢内置式转子的永磁同步 电机

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车驱动电机技术领域，尤其涉及一种磁钢内置式转子及包含该磁钢内置式转子的永磁同步电机。

背景技术

由于永磁同步电机具有体积小、重量轻、扭矩功率密度大、效率高、调速特性好等优点，现有的新能源汽车驱动电机一般都采用永磁同步电机。

参见图1，用于新能源汽车驱动电机的永磁同步电机包括转子10以及设置在转子10的外侧上的定子20，参见图2并结合图1，转子10为一铁芯，转子10内沿周向均匀间隔开设有八个轴向贯通的磁钢槽11，每一磁钢槽11内设置有一磁钢12，磁钢12为S极磁钢或N极磁钢且S极磁钢与N极磁钢沿转子10周向均匀间隔交错排列。转子10采用内置磁钢式结构，其交轴电感比直轴电感大，具有很大的凸极比，便于弱磁调速控制，且可以有效地利用磁阻转矩，提高电机的扭矩密度。但是，这种型式的转子也会造成电机反电动势谐波含量多、齿槽转矩大等问题，参见图3和图4，图中给出的是现有的永磁同步电机的反电动势波形和齿槽转矩波形的示意图，从图中可以看出，反电动势中含有较多谐波量，波形正弦度较差。这样不利于电机扭矩的精确控制，同时带来电驱系统的噪音问题。

新能源汽车驱动电机要求低噪音和精确的电机控制，这就要求永磁同步电机在磁路设计时考虑有效措施来降低反电动势的谐波含量，降低齿槽转矩。通常采用定子斜槽或转子斜极等措施改善反电动势波形的正弦度，降低齿槽转矩，但是定子斜槽和转子斜极要求铁芯旋转一定的角度，工艺复杂且制备成本高。

为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题之一在于：针对现有的永磁同步电机存在反电动势谐波含量多、反电动势波形的正弦度较差、控制精度较差、齿槽转矩大、运行噪音大等问题，而提供一种有效地降低永磁同步电机的反电动势谐波含量、改善反电动势波形的正弦度、提高电机控制精度、降低齿槽转矩、降低电机运行噪音的永磁同步电机用磁钢内置式转子。

本实用新型所要解决的技术问题之二在于：提供一种包含有上述磁钢内置式转子的永磁同步电机。

作为本实用新型第一方面的一种磁钢内置式转子，包括一铁芯，所述铁芯的外周面为一圆柱面，所述铁芯内周向间隔开设有若干轴向贯通的磁钢槽，每一磁钢槽内设置有一磁钢，所述磁钢为S极磁钢或N极磁钢且S极磁钢与N极磁钢沿所述铁芯周向间隔交错排列；其特征在于，在所述铁芯内位于每一磁钢槽的外侧位置分别间隔开设有两个通孔。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述两个通孔对称分布于与其相对应的磁极中心线的两侧。

在本实用新型的一个优选实施例中，每一通孔的径向截面呈眼睛形状，并由第一段圆弧和第二段圆弧围合而成，所述第一段圆弧的圆心位于所述铁芯的外周面的中心线上，所述第一段圆弧的中心与第二段圆弧的中心连线的延长线经过所述铁芯的外周面的中心线。

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述铁芯的外周面上位于相邻的两个磁钢槽之间分别设置有一轴向延伸的V型凹槽。

作为本实用新型第二方面的一种永磁同步电机，包括转子以及设置在所述转子的外侧上的定子，其特征在于，所述转子为上述磁钢内置式转子。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述定子的定子槽数与所述转子的转子极数的比例为3:2。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过在铁芯内位于每一磁钢槽的外侧位置分别间隔开设有两个通孔，有效地降低了永磁同步电机反电动势的谐波含量，改善反电动势波形的正弦度，从而降低了电机控制器对于电机控制的难度，提高电机控制精度，同时也有效地降低了因定子开槽和转子带来的齿槽转矩，降低了电机运行噪音，提高了新能源汽车的舒适性。本实用新型的永磁同步电机及其磁钢内置式转子的结构简单，加工方便，制备成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是现有的永磁同步电机的结构示意图。

图2是现有的永磁同步电机的转子的结构示意图。

图3是现有的永磁同步电机的反电动势波形的示意图。

图4是现有的永磁同步电机的齿槽转矩的示意图。

图5是本实用新型的永磁同步电机的结构示意图。

图6是本实用新型的永磁同步电机的磁钢内置式转子的结构示意图。

图7是本实用新型的永磁同步电机的反电动势波形的示意图。

图8是本实用新型的永磁同步电机的齿槽转矩的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图5，图中给出的是一种永磁同步电机，包括磁钢内置式转子100以及设置在磁钢内置式转子100的外侧上的定子200。其中，定子200的定子槽数与磁钢内置式转子100的转子极数的比例为3:2。

参见图6并结合图5，磁钢内置式转子100包括一铁芯100，铁芯100的外周面101为一光滑的圆柱面，铁芯100内周向间隔开设有八个轴向贯通的磁钢槽110。当然，磁钢槽110的数量并不局限于本实施例中的数量，其应根据实际需求而设计，但应满足定子槽数与转子极数的比例为3:2的条件。每一磁钢槽110内设置有一磁钢120，磁钢120为S极磁钢或N极磁钢且S极磁钢与N极磁钢沿铁芯100周向间隔交错排列。

在铁芯100内位于每一磁钢槽110的外侧位置分别间隔开设有两个通孔130，两个通孔130对称分布于与其相对应的磁极中心线的两侧。在本实施例中，每一通孔130的径向截面呈眼睛形状，并由第一段圆弧131和第二段圆弧132围合而成，第一段圆弧131的圆心位于铁芯100的外周面101的中心线上，第一段圆弧131的中心与第二段圆弧132的中心连线的延长线经过铁芯100的外周面101的中心线。

由于永磁同步电机的磁通是从电机N极出发经过磁钢120上面的铁芯100后，再经过磁钢内置式转子100与定子200之间的气隙到达定子200，然后再返回到磁钢内置式转子100与定子200之间的气隙到达S极形成闭环，铁芯100上的两个通孔130改变了铁芯100的磁导率，能够影响磁钢120的磁通分布，从而达到改善电机反电动势的谐波含量、反电动势波形的正弦度以及齿槽转矩的目的。参见图7，图中给出的是本实用新型的永磁同步电机的反电动势波形的示意图，从图中可以看出，反电动势的谐波量含量低，反电动势的波形正弦度得到了较大的改善。参见图8，图中给出的是本实用新型的永磁同步电机的齿槽转矩波形的示意图，从图中可以看出，齿槽转矩也得到较好的抑制。

此外，在铁芯100的外周面上位于相邻的两个磁钢槽110之间分别设置有一轴向延伸的V型凹槽140，V型凹槽140的设计可减少S极磁钢与N极磁钢之间产生的漏磁，进一步提高了电机的性能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种磁钢内置式转子，包括一铁芯，所述铁芯的外周面为一圆柱面，所述铁芯内周向间隔开设有若干轴向贯通的磁钢槽，每一磁钢槽内设置有一磁钢，所述磁钢为S极磁钢或N极磁钢且S极磁钢与N极磁钢沿所述铁芯周向间隔交错排列；其特征在于，在所述铁芯内位于每一磁钢槽的外侧位置分别间隔开设有两个通孔。

2.如权利要求1所述的磁钢内置式转子，其特征在于，所述两个通孔对称分布于与其相对应的磁极中心线的两侧。

3.如权利要求2所述的磁钢内置式转子，其特征在于，每一通孔的径向截面呈眼睛形状，并由第一段圆弧和第二段圆弧围合而成，所述第一段圆弧的圆心位于所述铁芯的外周面的中心线上，所述第一段圆弧的中心与第二段圆弧的中心连线的延长线经过所述铁芯的外周面的中心线。

4.如权利要求1至3中任一项所述的磁钢内置式转子，其特征在于，在所述铁芯的外周面上位于相邻的两个磁钢槽之间分别设置有一轴向延伸的V型凹槽。

5.一种永磁同步电机，包括转子以及设置在所述转子的外侧上的定子，其特征在于，所述转子为如权利要求1至4中任一项所述的磁钢内置式转子。

6.如权利要求5所述的永磁同步电机，其特征在于，所述定子的定子槽数与所述转子的转子极数的比例为3:2。