[發明專利]永磁同步電機結構

無效

• 申請號: 201110100809.8
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102163897A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 朱巍;廖肖峰;羅建
• 申請（專利權）人: 上海中科深江電動車輛有限公司
• 主分類號: H02K21/00
• 分類號: H02K21/00;H02K1/27;H02K1/14
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本發明涉及電動設備技術領域，特別涉及電機領域，具體是指一種永磁同步電機結構。

背景技術

隨著資源與環境問題的日益突出，新能源汽車逐漸走入了人們的視線，成為世界范圍內各大科研機構及整車廠的研究及開發熱點。由于電池技術的制約，純電動汽車的發展和應用受到了一定的限制，因此，介于傳統燃油汽車和純電動汽車之間的混合動力汽車得到了前所未有的發展機遇。電驅動系統是混合動力汽車的核心，而其中的牽引電機作為汽車的主要動力源，其性能直接影響著整車性能。混合動力汽車用牽引電機要求具有寬廣的擴速范圍，較高的功率密度以及在整個工作范圍內高比例的高效率區間。永磁同步電機在諸多電機種類，最大程度地符合了上述特點，因此成為當前電驅動系統應用中的首選機型。

由于永磁同步電機轉子上的勵磁磁場不可調節，在電機轉速較高時，空載反電勢增大，當增大到控制器所能允許的電壓極限時，若需要進一步提高轉速，則需要利用定子電樞反應來削弱氣隙磁場。但由于永磁同步電機凸極率較低，弱磁效果就極為有限，且難以保證電機的轉矩性能。

為了提高弱磁效果，現有技術中采用永磁體分層結構，其具有凸極率高，轉矩性能好的優點。但同時由于直軸磁路等效氣隙較長，使直軸電樞反應電抗變小，不利于電機的弱磁控制，而且采用該磁路結構的永磁同步電機由于磁路不對稱度加劇，導致齒槽轉矩增大，電機的振動和噪聲都較大。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種在抑制直軸磁導的增加，增大電機的凸極率，進而提高電機的弱磁擴速能力的同時，減小齒槽轉矩，降低電機的轉矩脈動，從而改善電機的轉矩性能，減小電機振動和噪聲，有效保證整車性能及駕駛舒適性的，結構簡單，成本低廉，應用范圍較為廣泛的永磁同步電機結構。

為了實現上述的目的，本發明的永磁同步電機結構具有如下構成：

該永磁同步電機包括定子和轉子，所述的定子與轉子間具有氣隙，所述的轉子包括轉子鐵芯以及設置于轉子鐵芯上的永磁體，其主要特點是，所述的永磁體在轉子橫截面上分層分布，每一層永磁體均包括至少兩段永磁體段，相鄰兩段永磁體段之間具有磁橋。

該永磁同步電機結構中，所述的定子包括定子齒和定子軛，所述的每個永磁體段的磁極下磁通均依次通過定子齒、定子軛、氣隙、轉子鐵心、永磁體及磁橋閉合。

該永磁同步電機結構中，所述的永磁體為釹鐵硼永磁體。

該永磁同步電機結構中，在轉子橫截面上，每層永磁體的永磁體段寬度從位于轉子外側的永磁體層向位于轉子內側的永磁體層逐層增加。

該永磁同步電機結構中，在轉子橫截面上，所述的永磁體至少分3層分布。

進一步的，該永磁同步電機結構中，在轉子橫截面上，所述的永磁體分3層分布。

該永磁同步電機結構中，每層永磁體均包括至少3段永磁體段。

進一步的，該永磁同步電機結構中，每層永磁體均包括4段永磁體段，且一層永磁體上共包括分別位于相鄰兩段永磁體段之間的3個磁橋。

該永磁同步電機結構中，在轉子軸切面上，所述的轉子鐵芯及設置于轉子鐵芯上的永磁體均分段分布。

進一步的，該永磁同步電機結構中，所述的轉子鐵芯及永磁體在轉子軸切面上分4段分布。

該永磁同步電機結構中，在轉子軸切方向上，所述的每段轉子鐵芯及設置于一段轉子鐵芯上的永磁體的長度均為20mm。

該永磁同步電機結構中，相鄰的兩段轉子鐵芯的轉子軸切方向非平行，且相鄰的兩段轉子鐵芯間形成轉子斜槽。

該永磁同步電機結構中，所述的相鄰兩段轉子鐵芯的轉子軸切方向的夾角為2.5°。

采用了該發明的永磁同步電機結構，由于其永磁體在轉子橫截面上分層分布，使其能夠有效提高電機的凸極率，由于每極下勵磁面積的增大，使得每極磁通增加，電機磁負荷增大，提高了電機的功率密度，同時，由于其每一層永磁體均包括至少兩段永磁體段，相鄰兩段永磁體段之間具有磁橋，使得部分磁路經過相鄰永磁體之間的磁橋，降低直軸磁路的磁阻，進而增加電機的直軸電感，當磁橋處的磁路趨向于飽和時，又反過來抑制直軸磁導的增加，增大電機的凸極率，進而提高電機的弱磁擴速能力。進一步的，在轉子軸切面上，該發明采用了分段斜極結構，即永磁體在軸向上分為若干段，每相鄰兩段之間通過旋轉傾斜一定的角度以形成轉子斜槽取代定子斜槽，達到減小齒槽轉矩，進而減小電機振動和噪聲的目的，保證了整車性能及駕駛舒適性。本發明的永磁同步電機結構簡單，成本低廉，應用范圍較為廣泛。

附圖說明

圖1為本發明的永磁同步電機結構中的轉子的橫截面結構示意圖。