CN217216134U - 一种永磁同步电机和双v型磁路永磁同步电机转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型是提供一种能够减小气隙谐波磁场的电机和双V型磁路永磁同步电机转子，涉及永磁电机技术领域。一种永磁同步电机和双V型磁路永磁同步电机转子，包括若干转子铁芯段，所述转子铁芯段设有多对磁极，每个磁极包括四个永磁体，每个磁极的四个永磁体关于磁极的直轴左右对称布置，并在转子铁芯段的径向方向分为内外两层；每个磁极的直轴的两侧均设有一个位于内层永磁体与外层永磁体之间的凹槽，每个磁极的直轴两侧的凹槽以对应的磁极的直轴对称布置；所述凹槽设置在所述转子铁芯段的外周面上，并沿所述转子铁芯段的轴线方向延伸。本实用新型提升了电机性能和降低了生产成本。

Description

一种永磁同步电机和双V型磁路永磁同步电机转子

技术领域

本实用新型涉及永磁电机技术领域，具体涉及一种永磁同步电机和双V型磁路永磁同步电机转子。

背景技术

近些年，采用新能源汽车来替代现有的燃油汽车已成为必然的发展趋势，由于永磁同步电机具有高效率、高功率密度、高转矩密度等特点，因而成为新能源汽车驱动电机的首选。为了获得较宽的调速范围，使永磁同步电机在基速以上高速运行时实现恒功功率控制，现永磁同步电机转子多采用双V型磁路。如，申请号为201820504423.0的实用新型公开了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；转子铁芯内置多块永磁体构成P对磁极，每个磁极包括四个永磁体，每个磁极的四个永磁体关于磁极的直轴左右对称布置，并在转子铁芯径向方向分为内外两层，内层两块永磁体和外层两块永磁均呈V型结构分布，永磁体的两端设有隔离槽。

由于永磁同步电机磁场的非正弦性以及定子齿槽效应的影响，现有永磁电机转子沿着圆周方向旋转时会产生较大的气隙谐波磁场，导致电机转矩波动、振动以及噪声较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够减小气隙谐波磁场的永磁同步电机和双 V型磁路永磁同步电机转子。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双V型磁路永磁同步电机转子，包括若干段转子铁芯段，所述转子铁芯段设有多对磁极，每个磁极包括四个永磁体，每个磁极的四个永磁体关于磁极的直轴左右对称布置，并在转子铁芯段的径向方向分为内外两层；内层的两块永磁体和外层的两块永磁体均呈V型结构分布，所述永磁体的两端设有隔离槽，每个磁极的直轴的两侧均设有一个位于内层永磁体与外层永磁体之间的凹槽，每个磁极的直轴两侧的凹槽以对应的磁极的直轴对称布置；所述凹槽设置在所述转子铁芯段的外周面上，并沿所述转子铁芯段的轴线方向延伸。

进一步地，所述凹槽由三段依次相切连接的圆弧构成。

进一步地，内层的两块永磁体之间的角度大于外层的两块永磁体之间的夹角，使得内层的两块永磁体构成的V型结构与外层的两块永磁体构成的V型结构之间的间距为非等间距。

进一步地，所述永磁体为矩形，每个磁极的外层的永磁体的长度是内层的永磁体的长度的2～2.5倍，外层的永磁体的宽度是内层的永磁体的宽度的1～1.5倍。

进一步地，每个磁极的外层的两个永磁体之间的间距为3～12mm，内层的两个永磁体之间的间距为1.5～3mm。

进一步地，每个磁极的外层的两个永磁体之间的隔磁桥的宽度为1.2～3mm，内层的两个永磁体之间的隔磁桥的宽度为0.9～1.2mm。

进一步地，包括四段转子铁芯段，所述转子铁芯段相互重叠设置形成所述转子，第一片所述转子铁芯段与第四片所述转子铁芯段周向重合，第二片所述转子铁芯段与第三片所述转子铁芯段周向重合，第一片所述转子铁芯段与第二片所述转子铁芯段周向错位，使得所述凹槽在转子轴线方向呈V字形排布。

一种永磁同步电机，包括定子和上述的一种双V型磁路永磁同步电机转子，所述转子设置在定子内，所述转子与定子之间设有气隙，所述定子上设有插线槽，所述凹槽的深度是所述气隙的宽度的0.25～0.5倍。

进一步地，所述气隙的宽度为0.35～1.5mm。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种永磁同步电机和双V型磁路永磁同步电机转子，转子上的磁极采用双V结构，且转子的每个磁极的直轴的两侧均设有一个位于该磁极内层永磁体与外层永磁体之间的凹槽，提高了凸极比，减少永磁体用量，提高了气隙的磁场强度的波形的正弦性，抑制了气隙的磁导波形中的谐波分量，从而提升了电机性能和降低了生产成本。

附图说明

图1是本实用新型的电机的局部结构简图；

图2是本实用新型的转子的结构示意图；

图3是图2的A处在B向上的放大图；

图4是图1的C处放大图；

图5是电机转子未设有凹槽时电机的气隙磁场谐波；

图6是电机转子设有凹槽时电机的气隙磁场谐波；

图7是电机转子未设有凹槽时电机的空载反电势波形；

图8是电机转子设有凹槽时电机的空载反电势波形；

图9是电机转子未设有凹槽时电机的转矩脉动波形；

图10是电机转子设有凹槽时电机的转矩脉动波形；

图中所示：转子1，定子2，铜线3，气隙4，转子铁芯段11，隔离槽12，直轴13，凹槽14，永磁体15，隔磁桥16，插线槽21，槽22。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至图3所示，本实用新型的一种永磁同步电机，包括定子2和双V型磁路永磁同步电机转子1，所述转子1设置在定子2内，转子1与定子2之间设有气隙4，定子2上设有插线槽21，插线槽21内穿插有铜线3。转子包括若干段转子铁芯段11，转子铁芯段11中心设有与主轴连接的安装孔，所述转子铁芯段11设有多对磁极，每个磁极包括四个永磁体15，每个磁极的四个永磁体15关于磁极直轴13左右对称布置，并在转子铁芯段11的径向方向分为内外两层(靠近转子铁芯段11中心的方向为外)，内层的两块永磁体15和外层的两块永磁体15均呈V型结构分布，所述永磁体15的两端设有隔离槽12。上述结构与现有永磁同步电机结构相同。为了能够减小气隙谐波磁场，在本实用新型中，转子的每个磁极的直轴13的两侧均设有一个位于内层永磁体15与外层永磁体15之间的凹槽14，每个磁极的直轴13两侧的凹槽14以对应的磁极的直轴13对称布置。所述凹槽14设置在所述转子铁芯段11的外周面上，并沿所述转子铁芯段11的轴线方向延伸。

每个磁极上设置上述凹槽14后，测试结果表明永磁同步电机的气隙谐波磁场减小，正弦度更好，电机转矩波动、振动以及噪声均有所减小。

凹槽14的形状可以是三角形、矩形、圆弧形等，如图3所示，本实用新型中凹槽14由三段依次相切连接的圆弧R₁、R₂、R₃构成。这样不仅方便加工，且对电机的气隙谐波磁场减小效果最好。

每个磁极的内层的两块永磁体15之间的夹角可以等于外层永磁体15之间的夹角，使得内层的永磁体15与外层的永磁体15平行。当然，每个磁极的内层的两块永磁体15之间的夹角也可以不等于外层永磁体15之间的夹角。当每个磁极的内层的两块永磁体15之间的夹角等于外层永磁体15之间的夹角时，会造成其对磁阻转矩的利用率不足，为此，优选地，内层的两块永磁体15之间的角度大于外层的两块永磁体15之间的夹角，使得内层的两块永磁体 15构成的V型结构与外层的两块永磁体15构成的V型结构之间的间距为非等间距。

本实用新型中，永磁体15可以是矩形、三角形、梯形或其他形状，每个磁极的外层的永磁体15的尺寸可以与内层的永磁体15尺寸相同或不同。优选地，永磁体15为矩形，每个磁极的外层的永磁体15的长度是内层的永磁体15的长度的2～2.5倍，外层的永磁体15的宽度是内层的永磁体15的宽度的1～1.5倍。

每个磁极的外层的两个永磁体15之间的间距以及内层的两个永磁体15之间的间距通常需要通过实验得出。当采用上述结构的转子时，如图3所示，每个磁极的外层的两个永磁体 15之间的间距a为3～12mm，内层的两个永磁体15之间的间距为1.5～3mm时，降低谐波磁场效果最佳。

可以理解的是，转子的每个磁极的外层的两个永磁体15之间以及内层的两个永磁体15 之间均需要设置隔磁桥16，以提高对永磁体的磁利用率。进一步地，上述转子的每个磁极的外层的两个永磁体15之间的隔磁桥16的宽度为1.2～3mm，内层的两个永磁体15之间的隔磁桥16的宽度为0.9～1.2mm时，对永磁体的磁利用率最佳。

转子可以由一段或多段转子铁芯段11构成，本实用新型实施例中，如图1所示，转子包括四段转子铁芯段11，所述转子铁芯段11相互重叠设置形成所述转子，第一片所述转子铁芯段11与第四片所述转子铁芯段11周向重合，第二片所述转子铁芯段11与第三片所述转子铁芯段11周向重合，第一片所述转子铁芯段11与第二片所述转子铁芯段11周向错位，使得所述凹槽14在转子轴线方向呈V字形排布。即，转子采用V字形斜极结构。上述结构与凹槽配合可以进一步减小气隙谐波磁场。为了降低涡流损耗，转子铁芯段11可以采用多片硅钢片叠压而成，硅钢片之间绝缘设置。

具体而言，第一片所述转子铁芯段11与第二片所述转子铁芯段11周向错位角度为：(360° /定子插线槽槽数)/2。

本实用新型的永磁同步电机采用上述转子后，凹槽14的深度是所述气隙4的宽度的 0.25～0.5倍时，减小气隙谐波磁场最佳。对于新能源汽车永磁同步电机，气隙4的宽度h为 0.35～1.5mm。气隙宽度在上述范围内，既能保证电机效率，又能防止扫定子膛。

本实用新型的永磁同步电机，其定子内径外径的比例(裂比)为0.6～0.8，插线槽21 底部圆角处设槽22以形成“小耳形”结构。该“小耳形”结构不仅有利于拓展槽空间，便于插线，还可以防止冲模磨损，提升了定子铁芯片的量产性。

图5至图10所示，采用上述的转子后，电机的气隙谐波磁场减小，正弦度更好，电机转矩波动以及振动均有所减小。

Claims (9)

1.一种双V型磁路永磁同步电机转子，包括若干段转子铁芯段(11)，所述转子铁芯段(11)设有多对磁极，每个磁极包括四个永磁体(15)，每个磁极的四个永磁体(15)关于磁极的直轴(13)左右对称布置，并在转子铁芯段(11)的径向方向分为内外两层；内层的两块永磁体(15)和外层的两块永磁体(15)均呈V型结构分布，所述永磁体(15)的两端设有隔离槽(12)，其特征在于：每个磁极的直轴(13)的两侧均设有一个位于内层永磁体(15)与外层永磁体(15)之间的凹槽(14)，每个磁极的直轴(13)两侧的凹槽(14)以对应的磁极的直轴(13)对称布置；所述凹槽(14)设置在所述转子铁芯段(11)的外周面上，并沿所述转子铁芯段(11)的轴线方向延伸。

2.如权利要求1所述的一种双V型磁路永磁同步电机转子，其特征在于：所述凹槽(14)由三段依次相切连接的圆弧构成。

3.如权利要求1或2所述的一种双V型磁路永磁同步电机转子，其特征在于：内层的两块永磁体(15)之间的角度大于外层的两块永磁体(15)之间的夹角，使得内层的两块永磁体(15)构成的V型结构与外层的两块永磁体(15)构成的V型结构之间的间距为非等间距。

4.如权利要求3所述的一种双V型磁路永磁同步电机转子，其特征在于：所述永磁体(15)为矩形，每个磁极的外层的永磁体(15)的长度是内层的永磁体(15)的长度的2～2.5倍，外层的永磁体(15)的宽度是内层的永磁体(15)的宽度的1～1.5倍。

5.如权利要求4所述的一种双V型磁路永磁同步电机转子，其特征在于：每个磁极的外层的两个永磁体(15)之间的间距为3～12mm，内层的两个永磁体(15)之间的间距为1.5～3mm。

6.如权利要求5所述的一种双V型磁路永磁同步电机转子，其特征在于：每个磁极的外层的两个永磁体(15)之间的隔磁桥(16)的宽度为1.2～3mm，内层的两个永磁体(15)之间的隔磁桥(16)的宽度为0.9～1.2mm。

7.如权利要求6所述的一种双V型磁路永磁同步电机转子，其特征在于：包括四段转子铁芯段(11)，所述转子铁芯段(11)相互重叠设置形成所述转子，第一片所述转子铁芯段(11)与第四片所述转子铁芯段(11)周向重合，第二片所述转子铁芯段(11)与第三片所述转子铁芯段(11)周向重合，第一片所述转子铁芯段(11)与第二片所述转子铁芯段(11)周向错位，使得所述凹槽(14)在转子轴线方向呈V字形排布。

8.一种永磁同步电机，其特征在于：包括定子(2)和如权利要求1至7中任一权利要求所述的一种双V型磁路永磁同步电机转子，所述转子(1)设置在定子(2)内，所述转子(1)与定子(2)之间设有气隙(4)，所述定子(2)上设有插线槽(21)，所述凹槽(14)的深度是所述气隙(4)的宽度的0.25～0.5倍。

9.如权利要求8所述的一种永磁同步电机，其特征在于：所述气隙(4)的宽度为0.35～1.5mm。

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