CN215452618U - 一种紧凑型高速永磁同步电动机用转子冲片结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及紧凑型高速永磁同步电动机领域，特别涉及一种紧凑型高速永磁同步电动机用转子冲片结构。包括有：转子冲片本体，对称于D轴的6～10个偶数个磁极结构，每个磁极结构包括一个第一层磁钢槽，二个第二层磁钢槽，第一层磁钢槽与转子冲片外圆形成的两个第一隔磁桥、第二层磁钢槽与转子冲片外圆形成的两个第二隔磁桥、第二层磁钢槽下半部分形成的一个第三隔磁桥；两个第一隔磁桥内径与转子外圆同心，且关于磁极D轴对称；所述第二层磁钢槽下半部分形成的一个第三隔磁桥关于D轴对称。二个第二层磁钢槽关于磁极D轴成“V字型”对称分布，下半部分安装磁钢部位夹角75°～90°，上半部分为空气槽部位夹角95°～120°，内部镶嵌着第二层磁钢。

Description

一种紧凑型高速永磁同步电动机用转子冲片结构

技术领域

本实用新型涉及紧凑型高速永磁同步电动机领域，特别涉及一种紧凑型高速永磁同步电动机用转子冲片结构。

背景技术

永磁同步电动机在车辆工业方面应用越来越广，在车辆行业永磁同步电动机在高性能、高稳定性、调速范围宽等优势特别突出，但是对于永磁同步电动机的成本、高功率密度、高转矩密度、振动、噪音、电机包络尺寸等方面要求越来越高，同时也是永磁同步电动机设计的难点。

转子冲片作为永磁同步电动机磁场建立的核心零部件，转子冲片的磁路方案决定着永磁同步电动机输出性能的优劣、磁钢利用率、冲片磁极部分利用率、包络尺寸等方面的优劣；车辆工业领域现有的转子冲片结构目前仅适用于较大电机平台，由于120mm～155mm定子平台的高速紧凑永磁同步电动机平台化开发，受到转子冲片尺寸的限制无法在保证性能情况下，保证电机成本、噪声、振动、转速范围等方面。

实用新型内容

本实用新型目的：

从转子冲片本体开发出发，提出一种适用于120mm～155mm定子平台的高速紧凑永磁同步电动机，高效率、高性能、低噪声、高转速、低成本的转子冲片结构；

采用的技术方案：

一种转子冲片结构，包括冲片本体，所述冲片本体上设置有6～10个沿周向对称分布的磁极，每一磁极包括一个第一磁钢槽、两个第二磁钢槽，为保障磁极励磁能力，仅依靠第二、第三磁桥包围区域性能磁极范围，依靠磁极内外Q轴凸起部分对磁钢进行限位以及固定，既保障励磁需要的凸极率，又减少了对磁极进行的裁剪，保障所开发高速紧凑型永磁同步电动机性能的优势又可以提升有效材料利用率，优化电机成本；

所述第一层磁钢槽（2）关于磁极D轴（7）中心对称，两侧关于磁极D轴（7）对称的边线与二个第二层磁钢槽（3）安装磁钢部分平行，内部镶嵌着第一层磁钢（8），与转子冲片外圆形成对称与D轴（7）的两个第一隔磁桥（4）；

所述二个第二层磁钢槽（3）关于磁极D轴（7）成“V字型”对称分布，下半部分镶嵌磁钢部位夹角75°～90°，上半部分为空气槽部位夹角95°～130°，内部镶嵌着第二层磁钢（9），与转子冲片外圆形成对称与D轴（7）的两个第二隔磁桥（5），二个第二层磁钢槽下部形成一个第三隔磁桥（6）；

所述二个第二层磁钢槽（3）是镶嵌磁钢的磁钢槽与空气槽组合，通过分层、分角度设计，满足“V型”第二层磁钢（9）单独与气隙磁场铰链，上层空气槽与第一层磁钢（8）组成一个完全隔磁的区域，再次与气隙磁场形成不同的二次铰链；

第二层磁钢（9）、第二层磁钢槽（3）下半部分镶嵌磁钢部位夹角最优选择：75°～90°；

第二层磁钢槽（3）上半部分为空气槽部位夹角最优选择95°～130°；

根据气隙长度选择第一层磁钢槽（2）宽度、第一层磁钢（8）厚度，一般第一层磁钢（8）厚度是气隙长度的4以上；第一层磁钢槽（2）宽度等第一层磁钢（8）厚度加0.1～0.3；

第一隔磁桥（4）、第二隔磁桥（5）为圆弧型，内外圆弧为同心圆，宽度最优选择0.2～0.5磁钢厚度，根据实际作用既满足隔磁效果又要达到高转速抗屈服变形能力，本发明第一隔磁桥（4）在满足上述要求同时又是整个磁极转子侧磁场波形整形结构；第三隔磁桥（6）为磁极下层隔磁功能的保障结构，为保障磁极励磁性能进行励磁，为减少磁极底部涡流场而合理设计漏磁量，既要保证磁极性能又要保证转子磁极与定子磁场的铰链深度；

第一层磁钢（8）为永磁同步电动机实现宽调速范围的保障，所以磁钢宽度、厚度、放置位置需要进行相应设计；

第二层磁钢（9）需要保证永磁同步电动机低速大扭矩工况实现、高速整个磁极抗退磁能力提升，同时也是抑制定子谐波磁场的主要分磁场。

附图说明

图1是本发明_转子冲片结构示意图，其中1为冲片本体，α角的取值范围是75°～90°，β角的取值范围是95°～130°。

图2是本发明-单磁极结构示意图，其中：2为第一层磁钢槽，3为二个第二层磁钢槽，4为两个第一隔磁桥，5为两个第二隔磁桥，6为一个第三隔磁桥，7为磁极D轴，8为第一层磁钢，9为第二层磁钢。

图3是径向气隙磁密波形曲线。

图4是径向气隙磁密波形曲线时域分析。

图5是径向气隙磁密时空分布。

图6是静磁场磁密云图。

图7是第一隔磁桥受力云图。

图8是第二隔磁桥受力云图。

图9是第三隔磁桥受力云图。

具体实施方式

如图1、图2所示，展示了本发明转子冲片的具体结构，包括：磁极区域、第一磁钢槽（2）、第二磁钢槽（3）、两个第一隔磁桥（4）、两个第二隔磁桥（5）、一个第三隔磁桥（6）；

所述第一层磁钢槽（2）关于磁极D轴（7）中心对称，两侧关于磁极D轴（7）对称的边线与二个第二层磁钢槽（3）安装磁钢部分平行，内部镶嵌着第一层磁钢（8），与转子冲片外圆形成对称与D轴（7）的两个第一隔磁桥（4）；

所述二个第二层磁钢槽（3）关于磁极D轴（7）成“V字型”对称分布，下半部分镶嵌磁钢部位夹角75°～90°，即图1中的α，上半部分为空气槽部位夹角95°～130°即图1中的β，内部镶嵌着第二层磁钢（9），与转子冲片外圆形成对称与D轴（7）的两个第二隔磁桥（5），二个第二层磁钢槽下部形成一个第三隔磁桥（6）；

所述二个第二层磁钢槽（3）是镶嵌磁钢的磁钢槽与空气槽组合，通过分层、分角度设计，满足“V型”第二层磁钢（9）单独与气隙磁场铰链，上层空气槽与第一层磁钢（8）组成一个完全隔磁的区域，再次与气隙磁场形成不同的二次铰链；

其中第二层磁钢（9）、第二层磁钢槽（3）下半部分镶嵌磁钢部位夹角最优选择：75°～90°；

第二层磁钢槽（3）上半部分为空气槽部位夹角最优选择95°～130°。

实际设计中根据气隙长度选择第一层磁钢槽（2）宽度、第一层磁钢（8）厚度，一般第一层磁钢（8）厚度是气隙长度的4以上；第一层磁钢槽（2）宽度等第一层磁钢（8）厚度加0.1～0.3。

第一隔磁桥（4）、第二隔磁桥（5）为圆弧型，内外圆弧为同心圆，宽度最优选择0.2～0.5磁钢厚度，根据实际作用既满足隔磁效果又，要达到高转速抗屈服变形能力，本发明第一隔磁桥（4）在满足上述要求同时又是整个磁极转子侧磁场波形整形结构。

第三隔磁桥（6）为磁极下层隔磁功能的保障结构，为保障磁极励磁性能进行励磁，为减少磁极底部涡流场而合理设计漏磁量，既要保证磁极性能又要保证转子磁极与定子磁场的铰链深度。

第一层磁钢（8）为永磁同步电动机实现宽调速范围的保障，所以磁钢宽度、厚度、放置位置需要进行相应设计；

第二层磁钢（9）需要保证永磁同步电动机低速大扭矩工况实现、高速整个磁极抗退磁能力提升，同时也是抑制定子谐波磁场的主要分磁场。

如图3～图9所示，用仿真数据和图像的形式，证明了本次公开转子冲片结构在无斜极无斜槽运行在高速区域情况下，转子磁路对于合成磁场谐波的抑制，转子结构强度运行与7500rpm情况下，冲片结构薄弱处抗变形能力及运行稳定性。

Claims (4)

1.一种紧凑型高速永磁同步电动机用转子冲片结构，包括有：

转子冲片本体，以及在冲片上均布着对称于D轴的6～10个偶数个磁极结构，每个磁极结构包括一个第一层磁钢槽，二个第二层磁钢槽，第一层磁钢槽与转子冲片外圆形成的两个第一隔磁桥、第二层磁钢槽与转子冲片外圆形成的两个第二隔磁桥、第二层磁钢槽下半部分形成的一个第三隔磁桥；

所述两个第一隔磁桥内径与转子外圆同心，并且关于磁极D轴对称，与第一层磁钢边缘圆角相切；

所述第二层磁钢槽下半部分形成的一个第三隔磁桥关于D轴对称，在满足隔磁效果情况同时还要满足整个磁极高速运行下的强度；

其中: 第一层磁钢槽关于磁极D轴中心对称，两侧关于磁极D轴对称的边线与二个第二层磁钢槽安装磁钢部分平行，内部镶嵌着第一层磁钢，与转子冲片外圆形成对称于D轴的两个第一隔磁桥；

其特征在于:二个第二层磁钢槽关于磁极D轴成“V字型”对称分布，下半部分安装磁钢部位夹角75°～90°，上半部分为空气槽部位夹角95°～120°，内部镶嵌着第二层磁钢。

2.如权利要求1所述的一种紧凑型高速永磁同步电动机用转子冲片结构，其特征在于：所述两个第一隔磁桥与第一层磁钢距离为3.42 mm。

3.如权利要求2所述的一种紧凑型高速永磁同步电动机用转子冲片结构，其特征在于：第三隔磁桥按照0.3～0.5倍的第二层磁钢槽宽度进行选取。

4.如权利要求1-3任一所述的一种紧凑型高速永磁同步电动机用转子冲片结构，其特征在于第一隔磁桥、第二隔磁桥为圆弧型，内外圆弧为同心圆，宽度选择0.2～0.5磁钢厚度。

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