CN209930060U - U型复合永磁电机 - Google Patents
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Abstract
一种U型复合永磁电机，涉及电机技术领域，所解决的是提高弱磁扩速能力的技术问题。该电机包括定子、转子，所述转子上设有围绕转子轴心对称布设的多个永磁单元，所述永磁单元包括中部永磁槽，及两个侧部永磁槽；所述中部永磁槽内嵌置有复合磁体，所述复合磁体由第一永磁体、第二永磁体层叠而成，并且第一永磁体位于第二永磁体的外侧，并且第一永磁体的矫顽力大于第二永磁体的矫顽力；每个侧部永磁槽内都嵌置有第三永磁体，并且第三永磁体的矫顽力与第一永磁体的矫顽力相同，两个第三永磁体的布设形状呈窄口朝内的八字形，并且复合磁体布设在该八字形的窄口部。本实用新型提供的电机，能满足电动汽车、混合动力汽车驱动要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机技术，特别是涉及一种U型复合永磁电机的技术。
背景技术
电动汽车驱动系统都采用内置式永磁同步电机（IPMSM）作为动力源，内置式永磁同步电机采用永磁体励磁，其磁场恒定，不能调节，因此存在着弱磁扩速能力困难的缺陷。电机参数和尺寸一定时，转速随电压增加而上升，在基速以上的恒功率运行区域，随着转速升高，由于供电电压的限制（电动汽车用电机由电池供电），难以恒功率提速；此外，在电机的直轴（d轴）上，永磁体的磁导率接近空气，直轴电感Ld小，增加弱磁升速的困难。
现有的内置式永磁同步电机必须通过弱磁，通过调节定子电流（即增加定子直轴去磁电流分量-Id）来获得磁阻转矩，以电机气隙磁场的减弱来等价于直接减弱励磁磁场来达到弱磁，弱磁扩速范围窄，定子损耗大，系统（电机和控制器）效率低，同时增加直轴电枢电流-Id将导致磁钢不可逆退磁风险，加厚磁钢又将增加转子离心力和成本。因此现有的内置式永磁同步电机存在着功率和转矩密度低，高速恒功率范围窄、转矩波动大、过载能力和系统效率低、磁钢退磁风险大和可靠性差等缺陷，这些缺陷制约着驱动电机的研发及其产业化进步。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种弱磁扩速能力好的U型复合永磁电机。
为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种U型复合永磁电机，包括定子、转子，所述转子上设有多个永磁单元，各个永磁单元围绕转子的轴心对称间隔布设，其特征在于：
所述永磁单元包括三个一字型的永磁槽，其中的一个永磁槽为中部永磁槽，另两个永磁槽为侧部永磁槽；
所述中部永磁槽内嵌置有复合磁体，所述复合磁体由第一永磁体、第二永磁体层叠而成，并且第一永磁体位于第二永磁体的外侧，并且转子直轴将复合磁体分为对称的两半，并且第一永磁体的矫顽力大于第二永磁体的矫顽力；
每个侧部永磁槽内都嵌置有第三永磁体，并且第三永磁体的矫顽力与第一永磁体的矫顽力相同，两个第三永磁体的布设形状呈窄口朝内的八字形，并且复合磁体布设在该八字形的窄口部。
进一步的，第一永磁体的长度与第二永磁体的长度相同。
进一步的，第一永磁体的厚度小于第二永磁体的厚度。
进一步的，第三永磁体的长度大于第一永磁体的长度。
进一步的，第三永磁体的厚度与第一永磁体的厚度相同。
进一步的，所述复合磁体的两端各形成有一个第一隔磁槽，并且复合磁体两端的第一隔磁槽与各个永磁槽相互隔断。
进一步的，每个第三永磁体的外端都形成有第二隔磁槽，并且每个第三永磁体外端的第二隔磁槽都与该第三永磁体所在的侧部永磁槽连成一体。
进一步的，第二永磁体的厚度是第一永磁体的厚度的1.8～2.2倍。
本实用新型提供的U型复合永磁电机，利用钕铁硼和铝镍钴永磁材料的矫顽力特性差异，组成磁路上串联的复合磁体永磁转子，既能获得较高的气隙磁通，提高效率和功率、转矩密度，又能通过定子直轴电流矢量脉冲产生的直轴电枢反应磁动势，来调控永磁槽内复合磁体中，矫顽力低的铝镍钴去磁和磁化程度，使一部分主磁通通过铝镍钴局部旁路，变成漏磁通，达到弱磁扩速，低速恒转矩运行，高速恒功率运行，并获得比现有永磁同步电机更宽广的恒功率速度范围，使电机综合品质大幅度提高，实现高功率密度、宽调速、快响应、频繁启动和平稳运行，满足电动汽车、混合动力汽车驱动要求。
附图说明
图1是本实用新型实施例的U型复合永磁电机的局部径向截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围，本实用新型中的顿号均表示和的关系，本实用新型中的英文字母区分大小写。
如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种U型复合永磁电机，包括定子（图中未示）、转子1，所述转子上设有多个永磁单元，各个永磁单元围绕转子的轴心对称间隔布设，其特征在于：
所述永磁单元包括三个一字型的永磁槽，其中的一个永磁槽为中部永磁槽，另两个永磁槽为侧部永磁槽；
所述中部永磁槽内嵌置有复合磁体，所述复合磁体由第一永磁体21、第二永磁体22层叠而成，并且第一永磁体21位于第二永磁体22的外侧（朝向转子外圆一侧为外侧），并且转子直轴（磁极中心线，d轴）将复合磁体分为对称的两半，并且第一永磁体21的矫顽力大于第二永磁体22的矫顽力；
每个侧部永磁槽内都嵌置有第三永磁体23，并且第三永磁体23的矫顽力与第一永磁体21的矫顽力相同，两个第三永磁体23的布设形状呈窄口朝内的八字形，并且复合磁体布设在该八字形的窄口部；
在转子的径向截面中，第一永磁体21的长度与第二永磁体22的长度相同，第一永磁体21的厚度h1小于第二永磁体22的厚度h2（设复合磁体的厚度为h0，则h0=h1+h2），第三永磁体23的长度大于第一永磁体21的长度，第三永磁体23的厚度h3与第一永磁体21的厚度h1相同；
所述复合磁体的两端各形成有一个第一隔磁槽31，并且复合磁体两端的第一隔磁槽31与各个永磁槽相互隔断，每个第三永磁体23的外端都形成有第二隔磁槽32，并且每个第三永磁体外端的第二隔磁槽32都与该第三永磁体所在的侧部永磁槽连成一体。
本实用新型实施例中，所述永磁单元的中部开设有圆形的辅助槽4，开设辅助槽4可以减少铁心损耗，改善气隙磁场波形、降低转矩波动、抑制静态和动态电枢反应去磁，实现高效、高功率密度、低速恒转矩和高速恒功率扩速的平稳运行。
本实用新型实施例的复合磁体中，第一永磁体21与第二永磁体22的厚度比例优选方案为：第二永磁体的厚度是第一永磁体的厚度的1.8～2.2倍。
本实用新型实施例中，第一隔磁槽31、第二隔磁槽32起到减少漏磁作用，两个第三永磁体23与复合磁体构成类似于U型结构的磁体阵列，该磁体阵列与极靴（转子铁心）构成磁极，第一永磁体、第三永磁体采用的是钕铁硼磁体，第二永磁体采用的是铝镍钴磁体，第一永磁体与第二永磁体在磁路上串联，钕铁硼磁体与铝镍钴磁体的剩磁较接近，但矫顽力差别很大，钕铁硼磁体难以去磁和磁化，铝镍钴磁体容易去磁和磁化；优化第一永磁体、第二永磁体的厚度比例，既能获得较高的气隙磁通，提高效率和功率、转矩密度，又能通过转子的直轴电流矢量id脉冲产生的直轴电枢反应磁动势来调控永磁槽内复合磁体中，矫顽力低的第二永磁体的磁化和去磁程度，从而调控气隙主磁通（增强或减弱）；第二永磁体去磁时，使一部分主磁通通过第二永磁体局部旁路（短路），变成漏磁通，气隙主磁通减弱，达到弱磁扩速，低速恒转矩运行，高速恒功率运行，并获得比现有永磁同步电机更宽广的恒功率速度范围；磁路上串联、形成整体的条状矩形复合磁体整体充磁后嵌置在永磁槽内，结构紧凑，抗高速离心力，能有效降低电机噪音和转矩波动，使电机综合品质显著提高，实现高功率密度、宽调速、快响应、频繁启动和平稳运行，满足电动汽车、混合动力汽车驱动要求。
Claims (8)
1.一种U型复合永磁电机，包括定子、转子，所述转子上设有多个永磁单元，各个永磁单元围绕转子的轴心对称间隔布设，其特征在于：
所述永磁单元包括三个一字型的永磁槽，其中的一个永磁槽为中部永磁槽，另两个永磁槽为侧部永磁槽；
所述中部永磁槽内嵌置有复合磁体，所述复合磁体由第一永磁体、第二永磁体层叠而成，并且第一永磁体位于第二永磁体的外侧，并且转子直轴将复合磁体分为对称的两半，并且第一永磁体的矫顽力大于第二永磁体的矫顽力；
每个侧部永磁槽内都嵌置有第三永磁体，并且第三永磁体的矫顽力与第一永磁体的矫顽力相同，两个第三永磁体的布设形状呈窄口朝内的八字形，并且复合磁体布设在该八字形的窄口部。
2.根据权利要求1所述的U型复合永磁电机，其特征在于：第一永磁体的长度与第二永磁体的长度相同。
3.根据权利要求1所述的U型复合永磁电机，其特征在于：第一永磁体的厚度小于第二永磁体的厚度。
4.根据权利要求1所述的U型复合永磁电机，其特征在于：第三永磁体的长度大于第一永磁体的长度。
5.根据权利要求1所述的U型复合永磁电机，其特征在于：第三永磁体的厚度与第一永磁体的厚度相同。
6.根据权利要求1所述的U型复合永磁电机，其特征在于：所述复合磁体的两端各形成有一个第一隔磁槽，并且复合磁体两端的第一隔磁槽与各个永磁槽相互隔断。
7.根据权利要求1所述的U型复合永磁电机，其特征在于：每个第三永磁体的外端都形成有第二隔磁槽，并且每个第三永磁体外端的第二隔磁槽都与该第三永磁体所在的侧部永磁槽连成一体。
8.根据权利要求1所述的U型复合永磁电机，其特征在于：第二永磁体的厚度是第一永磁体的厚度的1.8～2.2倍。
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| CN201921115898.1U CN209930060U (zh) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | U型复合永磁电机 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201921115898.1U CN209930060U (zh) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | U型复合永磁电机 |
Publications (1)
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| CN209930060U true CN209930060U (zh) | 2020-01-10 |
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| CN201921115898.1U Active CN209930060U (zh) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | U型复合永磁电机 |
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| CN (1) | CN209930060U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020117106A1 (de) | 2020-06-30 | 2021-12-30 | Audi Aktiengesellschaft | Läufer für eine rotierende elektrische Maschine |
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2019
- 2019-07-17 CN CN201921115898.1U patent/CN209930060U/zh active Active
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| DE102020117106A1 (de) | 2020-06-30 | 2021-12-30 | Audi Aktiengesellschaft | Läufer für eine rotierende elektrische Maschine |
| DE102020117106B4 (de) | 2020-06-30 | 2022-03-17 | Audi Aktiengesellschaft | Läufer für eine rotierende elektrische Maschine |
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