CN208423971U - 一种新型电动汽车用双层v型内置式永磁同步电机转子 - Google Patents
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Abstract
一种新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯在其圆周方向均匀的分布多个永磁铁槽组，每个永磁铁槽组包括四个永磁铁槽，所述每个永磁铁槽组在转子铁芯径向方向分为内外两层，每组内层两个和外层两个永磁铁槽均呈V型分布，每组的内层两个与外层两个永磁铁槽构成的V型夹角不相等，每个所述永磁铁槽在沿其内部放置的永磁体长度方向的两端延伸有隔离槽。本实用新型在保证电机性能相同的前提下，电机的磁阻转矩利用率高，且其永磁体用量是现有技术双V型结构转子的永磁体用量的70‑80%，同时转子结构强度高，电机适合高速运行，能够满足目前的生产工艺要求，适合批量生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车用永磁同步电机领域，具体涉及一种新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子。
背景技术
随着全球变暖以及能源危机的不断加剧，电动汽车的普及率越来越高。由于永磁同步电机具有高效、高转矩密度、高功率密度等特点，在电动汽车领域得到了广泛的应用。永磁同步电机结构设计，特别是转子结构拓扑的设计，是提高电机性能并降低成本的关键。
对于电动汽车用永磁同步电机，性能和成本的平衡是非常重要的考核指标。永磁同步电机的输出转矩由永磁转矩和磁阻转矩两部分构成，其中永磁转矩和永磁体的用量直接相关，磁阻转矩和转子结构拓扑的设计直接相关。众所周知，在永磁同步电机中永磁体的成本占电机总成本的20-35%，而且属于稀有金属，价格本身具有一定的不稳定性，所以在设计中优化转子结构拓扑，提高磁阻转矩占比是提高电机综合性价比的有效手段。
随着电动汽车电机转速的越来越高，传统永磁同步电机通常采用一字型磁钢设计或V型磁钢设计，由于其单块永磁体重量较大，其转子在极限转速的情况下容易发生不可逆形变甚至破裂，不利于电机的高速运行。公开号为CN201320235922.1的专利申请提出了一种双层V型内置式永磁电机转子的结构拓扑，其增加了电机磁阻转矩的利用率，但是由于其永磁体布置角度的限制，两对磁钢之间的夹角相同且接近平行，造成其对磁阻转矩的利用率不足，每对磁钢之间没有设置隔磁槽以及隔磁槽形状等设计因素均不利于设计和工艺生产。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述转子结构拓扑中磁阻转矩利用不够、转子强度低以及工艺难以实现等问题，提供一种新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯在其圆周方向均匀的分布多个永磁铁槽组，每个永磁铁槽组包括四个永磁铁槽，所述每个永磁铁槽组在转子铁芯径向方向分为内外两层，所述每个永磁铁槽组的内层两个和外层两个永磁铁槽均呈V型分布，并且每个永磁铁槽组关于其对称轴线呈左右对称结构，每个所述永磁铁槽内均固定放置有永磁体，所述每个永磁铁槽组的内层两个与外层两个永磁铁槽构成的V型夹角不相等，使得每个永磁铁槽组内层两个永磁铁槽构成的V型结构与外层两个永磁铁槽构成的V型结构之间形成的间距为非等间距，且外层两个永磁铁槽之间形成的V型夹角大于内层两个永磁铁槽之间形成的V型夹角，每个所述永磁铁槽在沿其内部放置的永磁体长度方向的两端延伸有隔离槽。
所述每组永磁铁槽的内层两个和外层两个永磁铁槽构成的V型夹角范围皆为90-180°。
所述每个永磁铁槽组内外层永磁铁槽之间形成间距的最小值大于0.5倍外层永磁铁槽内永磁体的高度尺寸。
位于外侧每个永磁铁槽长度方向两端的隔离槽分别为第一隔离槽和第二隔离槽，其中第一隔离槽靠近每个永磁铁槽组所述对称轴线的一侧，位于内侧两个永磁铁槽长度方向两端的隔离槽分别为第三隔离槽和第四隔离槽，其中第三隔离槽为靠近每个永磁铁槽组所述对称轴线的一侧，所述每个永磁铁槽组外层的两个所述第一隔离槽和内层的两个所述第三隔离槽之间形成的筋的宽度范围皆为0.8-3mm。
所述每个永磁铁槽组外层的两个所述第一隔离槽之间形成的筋为等宽筋，每个永磁铁槽组内层的两个所述第三隔离槽之间形成的筋亦为等宽筋。
所述第二隔离槽和第四隔离槽相对于转子铁芯外径的一侧与该侧转子铁芯外径之间形成的筋的宽度范围为0.8-2.4mm。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述第二隔离槽和第四隔离槽相对于转子铁芯外径的一侧与该侧转子铁芯外径之间形成的筋也可以近似看成等宽筋；
2、上述方案中，由于永磁体近似为矩形，永磁铁槽的主体结构也接近于矩形，但是由于电机设计的需要，在永磁铁槽矩形长度方向的两侧分别进行了几何拓展，形成隔离槽的结构。
3、上述方案中，所述每组永磁铁槽的内层两个和外层两个永磁铁槽构成的V型夹角范围皆为90-180°，其中V型夹角为180°，表示V型夹角的极限值为180°或者说趋近于180°。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
本实用新型转子的结构设计，在保证电机性能相同的前提下，电机的磁阻转矩利用率高，且其永磁体用量是现有技术双V型结构转子的永磁体用量的70-80%，同时转子结构强度高，电机适合高速运行，能够满足目前的生产工艺要求，适合批量生产。
附图说明
附图1为本发明具体实施例中一种转子的结构示意图。
附图2为本发明具体实施例中单元转子的结构示意图。
以上附图中：1、第二隔离槽；2、第一隔离槽；3、第三隔离槽；4、转子铁芯；5、第四隔离槽；6、永磁体；7、永磁铁槽；8、单元转子边界线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例：参见图1，一种新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子，包括转子铁芯4，所述转子铁芯4在其圆周方向均匀的分布多个永磁铁槽组，每个永磁铁槽组包括四个永磁铁槽7，所述每个永磁铁槽组在转子铁芯4径向方向分为内外两层，所述每个永磁铁槽组的内层和外层均呈V型分布，并且每个永磁铁槽组关于其对称轴线呈左右对称结构，每个所述永磁铁槽7内均放置有永磁体6，所述每个永磁铁槽组内层两个与外层两个永磁铁槽7构成的V型夹角不相等，使得每个永磁铁槽组内层两个永磁铁槽7构成的V型结构与外层两个永磁铁槽7构成的V型结构之间形成的间距为非等间距，且外层两个永磁铁槽之间形成的V型夹角大于内层两个永磁铁槽之间形成的V型夹角，每个所述永磁铁槽在沿其内部放置的永磁体长度方向的两端延伸有隔离槽，所述永磁体6的横截面形状近似为矩形结构，所述永磁铁槽的组数为偶数，所述每组永磁铁槽内永磁体6对外的极性相同，不同组永磁铁槽内永磁体6呈N、S交替分布，所述每组内外层永磁铁槽7之间形成间距的最小值大于0.5倍外层永磁铁槽7内永磁体6的高度尺寸。
具体地，在本实施例中，有10个永磁铁槽组在转子铁芯4上均匀分布，永磁同步电机的极槽配合为10极60槽，其中，每组外层两个永磁铁槽7构成的V型夹角为144°，每组内层两个永磁铁槽7构成的V型夹角为117°。
参阅图2，本发明的转子可以看成是由偶数个单元转子沿其圆周方向组合构成，该单元转子可以看成依据永磁铁槽的组数将转子铁芯4沿其径向等分形成的扇形结构，该扇形结构两侧的边界线即为相邻两个永磁铁槽组的对称轴线，本实施例中即是将转子铁芯4圆周面分成10等份，由于永磁体近6似为矩形，永磁铁槽7的主体结构也接近于矩形，但是由于电机设计的需要，其在矩形的两侧分别进行了几何拓展：每个所述永磁铁槽7在沿其内部放置的永磁体6长度方向的两端延伸有隔离槽，位于外侧每个永磁铁槽7长度方向两端的隔离槽分别为第一隔离槽2和第二隔离槽1，其中第一隔离槽2靠近每组永磁铁槽对称轴线的一侧，位于内侧两个永磁铁槽7长度方向两端的隔离槽分别为第三隔离槽3和第四隔离槽5，其中第三隔离槽3为靠近每个永磁铁槽组对称轴线的一侧；
拓展后该隔离槽相对单元转子对称轴线、单元转子边界线、转子铁芯外径均形成了相应的筋结构，该隔离槽相对单元转子的三种筋结构的尺寸可以相同，也可以不同，其设计需要同时满足电机性能和转子结构强度的需要。在本实施例中，考虑到电机设计的具体实现问题，三种筋均基本上可以视为等宽筋；其中，每组外层的两个第一隔离槽2和内层的两个第三隔离槽3之间形成的筋的宽度范围皆为0.8-3mm；第二隔离槽1和第四隔离槽5相对于转子铁芯4外径的一侧与该侧转子铁芯4外径之间形成的筋的宽度范围为0.8-2.4mm；第二隔离槽1相对于其最邻近侧单元转子边界线8形成的筋的宽度与转子铁芯4外径的比的范围为0.8-0.25，第四隔离槽5相对于其最邻近单元转子边界线8形成的筋的宽度与转子铁芯4外径的比范围为0.01-0.12。
从图示2中还可以看出，永磁体6放置在永磁铁槽7内，在每个单元转子中，其外层两个永磁体6和内层两个永磁体6靠近单元转子外径的边沿相对单元转子的几何中心（或圆心）也分别形成了外永磁体角度和内层永磁体角度；在本实施例中，外层永磁体角度为14度，内层永磁体角度为22度。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子，包括转子铁芯（4），所述转子铁芯（4）在其圆周方向均匀的分布多个永磁铁槽组，每个永磁铁槽组包括四个永磁铁槽（7），所述每个永磁铁槽组在转子铁芯（4）径向方向分为内外两层，所述每个永磁铁槽组的内层两个和外层两个永磁铁槽（7）均呈V型分布，并且每个永磁铁槽（7）组关于其对称轴线呈左右对称结构，每个所述永磁铁槽（7）内均固定放置有永磁体（6），其特征在于：所述每个永磁铁槽组的内层两个与外层两个永磁铁槽（7）构成的V型夹角不相等，使得每个永磁铁槽组内层两个永磁铁槽（7）构成的V型结构与外层两个永磁铁槽（7）构成的V型结构之间形成的间距为非等间距，且外层两个永磁铁槽（7）之间形成的V型夹角大于内层两个永磁铁槽（7）之间形成的V型夹角，每个所述永磁铁槽（7）在沿其内部放置的永磁体（6）长度方向的两端延伸有隔离槽。
2.根据权利要求1所述的新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子，其特征在于：所述每个永磁铁槽组的内层两个和外层两个永磁铁槽（7）构成的V型夹角范围皆为90-180°。
3.根据权利要求1所述的新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子，其特征在于：所述每个永磁铁槽组内外层永磁铁槽（7）之间形成间距的最小值大于0.5倍外层永磁铁槽（7）内永磁体（6）的高度尺寸。
4.根据权利要求1所述的新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子，其特征在于：位于外侧每个永磁铁槽（7）长度方向两端的隔离槽分别为第一隔离槽（2）和第二隔离槽（1），其中第一隔离槽（2）靠近每个永磁铁槽组所述对称轴线的一侧，位于内侧两个永磁铁槽（7）长度方向两端的隔离槽分别为第三隔离槽（3）和第四隔离槽（5），其中第三隔离槽（3）为靠近每个永磁铁槽组所述对称轴线的一侧，所述每个永磁铁槽组外层的两个所述第一隔离槽（2）和内层的两个所述第三隔离槽（3）之间形成的筋的宽度范围皆为0.8-3mm。
5.根据权利要求4所述的新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子，其特征在于：所述每个永磁铁槽组外层的两个所述第一隔离槽（2）之间形成的筋为等宽筋，每个永磁铁槽组内层的两个所述第三隔离槽（3）之间形成的筋亦为等宽筋。
6.根据权利要求1所述的新型电动汽车用双层V型内置式永磁同步电机转子，其特征在于：位于外侧每个永磁铁槽（7）长度方向两端的隔离槽分别为第一隔离槽（2）和第二隔离槽（1），其中第一隔离槽（2）靠近每个永磁铁槽组所述对称轴线的一侧，位于内侧两个永磁铁槽（7）长度方向两端的隔离槽分别为第三隔离槽（3）和第四隔离槽（5），其中第三隔离槽（3）为靠近每个永磁铁槽组所述对称轴线的一侧，所述第二隔离槽（1）和第四隔离槽（5）相对于转子铁芯（4）外径的一侧与该侧转子铁芯（4）外径之间形成的筋的宽度范围为0.8-2.4mm。
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