[發(fā)明專利]混合磁鋼轉(zhuǎn)子及具有該轉(zhuǎn)子的永磁同步電機(jī)

在審

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• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN104753212A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔勇進(jìn);韓明;黃文祥;蔣大千;石佳
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)合汽車電子有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K21/14
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明與新能源汽車的電機(jī)技術(shù)有關(guān)，特別涉及一種混合磁鋼轉(zhuǎn)子及具有該轉(zhuǎn)子的車用永磁同步電機(jī)。

背景技術(shù)

電機(jī)是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，其主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為電器或者各種機(jī)械的動力源，其中，永磁同步電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性好、效率相對于其它種類電機(jī)較高和控制方便等優(yōu)點(diǎn)，因此一般電動汽車，尤其是電動汽車大多采用永磁同步電機(jī)。在各種材料的永磁體中，釹鐵硼磁鋼的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度高、磁感應(yīng)矯頑力大，并且最大磁能極高，是目前磁性能最好的永磁材料，所以在電動汽車的車用永磁電機(jī)中一般采用釹鐵硼作為永磁材料。

由于車用電機(jī)的工作環(huán)境復(fù)雜，以及特殊的使用要求，故有一些必須具備的性能要求，如高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、可適應(yīng)復(fù)雜的運(yùn)行工況和較高的溫度運(yùn)行環(huán)境，以及需要滿足整車安全的瞬時(shí)短路策略等，這些就要求電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁鋼需要有很高的磁性能、抗退磁能力、高溫穩(wěn)定性等，進(jìn)而導(dǎo)致車用永磁同步電機(jī)需要選擇很好的磁鋼。目前，磁鋼的價(jià)格很高，占據(jù)了電機(jī)生產(chǎn)的很大一部分成本，并且隨著磁鋼性能（主要為抗退磁性能）的提高，磁鋼的價(jià)格增長幅度更大。

為滿足比較惡劣的使用條件，現(xiàn)在的車用電機(jī)一般采用單一的磁性能及抗退磁性能（內(nèi)稟矯頑力）都很高的釹鐵硼磁鋼，這種結(jié)構(gòu)極大地增加了電機(jī)的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種混合磁鋼轉(zhuǎn)子及具有該轉(zhuǎn)子的永磁同步電機(jī)，可以保證永磁同步電機(jī)良好的工作性能且滿足比較惡劣的車用使用條件，并且又極大地降低了電機(jī)的成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的混合磁鋼轉(zhuǎn)子，磁鋼由內(nèi)磁鋼和外磁鋼兩部分組成，其中內(nèi)磁鋼靠近電機(jī)轉(zhuǎn)軸，外磁鋼遠(yuǎn)離電機(jī)轉(zhuǎn)軸，所述外磁鋼的內(nèi)稟矯頑力大于內(nèi)磁鋼的內(nèi)稟矯頑力。

同時(shí)，本發(fā)明還提供一種具有混合磁鋼轉(zhuǎn)子的永磁同步電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、電機(jī)機(jī)座和端蓋，所述定子包括定子繞組和定子鐵芯，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和磁鋼，所述轉(zhuǎn)子的磁鋼由內(nèi)磁鋼和外磁鋼兩部分組成，其中內(nèi)磁鋼靠近電機(jī)轉(zhuǎn)軸，外磁鋼遠(yuǎn)離電機(jī)轉(zhuǎn)軸，所述外磁鋼的內(nèi)稟矯頑力大于內(nèi)磁鋼的內(nèi)稟矯頑力。

在上述混合磁鋼轉(zhuǎn)子及永磁同步電機(jī)中，內(nèi)磁鋼和外磁鋼均為釹鐵硼磁鋼。

更優(yōu)的，內(nèi)磁鋼的剩余磁通密度比外磁鋼的剩余磁通密度高。

優(yōu)選的，轉(zhuǎn)子的磁鋼為分段式結(jié)構(gòu)，安裝在磁鋼槽中的每極磁鋼由內(nèi)磁鋼和外磁鋼兩部分組成。

其中，內(nèi)磁鋼和外磁鋼的充磁方向相同。

更佳的，外磁鋼的厚度小于內(nèi)磁鋼的厚度。

本發(fā)明的有益之處在于：

1）轉(zhuǎn)子的磁鋼（整體式或分段式）分為內(nèi)外兩部分，外側(cè)遠(yuǎn)離電機(jī)轉(zhuǎn)軸的部分采用內(nèi)稟矯頑力高（即抗退磁性能高）的釹鐵硼磁鋼，這樣電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有很好的抗退磁性能，同時(shí)內(nèi)側(cè)靠近電機(jī)轉(zhuǎn)軸的部分采用內(nèi)稟矯頑力低但剩余磁通密度高的釹鐵硼磁鋼，由于內(nèi)稟矯頑力低的磁鋼價(jià)格比較便宜，這樣在保證電機(jī)性能的基礎(chǔ)上能夠極大地降低電機(jī)的制造成本；

2）轉(zhuǎn)子的磁鋼可以采用分段式結(jié)構(gòu)，適用于一字型轉(zhuǎn)子、V字型轉(zhuǎn)子或其它形式的轉(zhuǎn)子，可以減少永磁材料的渦流損耗，增加電機(jī)的效率，降低轉(zhuǎn)子的溫升，進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)子的抗退磁性能；

3）永磁同步電機(jī)中的轉(zhuǎn)子磁鋼可以適當(dāng)加大內(nèi)側(cè)部分磁鋼的厚度，這樣可以進(jìn)一步提高電機(jī)的輸出性能，而對電機(jī)制造成本影響很小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的混合磁鋼轉(zhuǎn)子的第一實(shí)施例；

圖2是本發(fā)明的混合磁鋼轉(zhuǎn)子的第二實(shí)施例；

圖3是本發(fā)明的永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中附圖標(biāo)記說明如下：

1為定子繞組；2為外磁鋼；3為內(nèi)磁鋼；4為定子鐵芯；5為電機(jī)轉(zhuǎn)軸；6為轉(zhuǎn)子鐵芯；7為平鍵；8為軸承；9為端蓋；10為電機(jī)機(jī)座；11為旋轉(zhuǎn)變壓器；12為磁鋼槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

在電機(jī)運(yùn)行過程中，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部的磁鋼受到大的定子電流沖擊（例如瞬時(shí)短路沖擊電流）時(shí)，轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁鋼會發(fā)生退磁，而這種退磁通常首先發(fā)生在磁鋼靠近轉(zhuǎn)子外圓（即遠(yuǎn)離電機(jī)轉(zhuǎn)軸）的外側(cè)部分，而靠近轉(zhuǎn)軸磁鋼的內(nèi)側(cè)部分一般很少發(fā)生退磁或者后發(fā)生退磁。

因此，為了保證轉(zhuǎn)子的抗退磁性能，本發(fā)明提供的混合磁鋼轉(zhuǎn)子，其中的磁鋼由內(nèi)磁鋼和外磁鋼兩部分組成，其中內(nèi)磁鋼靠近電機(jī)轉(zhuǎn)軸，外磁鋼遠(yuǎn)離電機(jī)轉(zhuǎn)軸，并且外磁鋼的內(nèi)稟矯頑力大于內(nèi)磁鋼的內(nèi)稟矯頑力。在這種混合磁鋼轉(zhuǎn)子中，磁鋼可以為整體式，也可以為分段式（或分塊式），其材料均為釹鐵硼。