[實(shí)用新型]電動(dòng)汽車用雙層V型內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320235922.1
• 申請(qǐng)日: 2013-05-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203251159U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林德芳;胡崗;何平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州和鑫電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H02K1/27
• 分類號(hào): H02K1/27
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車用雙層V型內(nèi)置式永磁電機(jī)，尤其涉及一種高效、高出力、高功率密度、高可靠性、高過(guò)載能力、低波動(dòng)、低噪、小型輕量化和平穩(wěn)運(yùn)行的轉(zhuǎn)子，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，其傳動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的心臟，電動(dòng)汽車中的燃料電池汽車（FCV）、混合動(dòng)力汽車（HEV）和純電動(dòng)汽車（EV）三大類都要用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)是提高各類電動(dòng)汽車性價(jià)比的重要因素。

目前在適用于電動(dòng)汽車用高品質(zhì)永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)發(fā)方面，還存在著各種各樣的技術(shù)瓶頸，存在噪音大、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、功率密度低、弱磁擴(kuò)速難、過(guò)載能力低和可靠性差等缺陷，難以滿足產(chǎn)業(yè)化的要求。

由電磁原因引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械和電磁噪音，影響電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行和可靠性，它分為兩種：一種是齒槽轉(zhuǎn)矩，即定子齒槽與轉(zhuǎn)子永磁體相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩隨空間位置作周期性變化引起波動(dòng)，它與定子電流無(wú)關(guān)；另一種是紋波轉(zhuǎn)矩，即由電流和反電勢(shì)波形差異引起的諧波轉(zhuǎn)矩。車用永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是齒槽轉(zhuǎn)矩和紋波轉(zhuǎn)矩的疊加。世界各國(guó)電機(jī)行業(yè)和科研單位均在進(jìn)行力圖降低電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的研究，如采用分?jǐn)?shù)槽法、輔助槽法、輔助齒法、斜槽法、斜極法、閉口槽法和磁化槽楔法等，各有利弊，消除齒槽效應(yīng)措施總不理想。斜槽或斜極也可以減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，但斜槽、斜極法對(duì)方波電機(jī)氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度平頂寬度有影響，同時(shí)定子斜槽會(huì)影響導(dǎo)體的占槽面積，使銅耗增加，兩者均降低出力，并使電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)置式一字型永磁同步電機(jī)（IPMSM）剖面圖，該車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，包括機(jī)殼和機(jī)殼內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子，定子包括固定在機(jī)殼內(nèi)壁的定子鐵芯和定子繞組，定子鐵芯上包含定子磁軛5、定子槽6和定子齒7，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子鐵芯3，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向徑向均勻開(kāi)有單層永磁槽2，均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼1。

上述現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)，與表面貼裝式相比的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子為典型的凸極結(jié)構(gòu)，交軸電感大于直軸電感（Lq＞Ld），有凸極效應(yīng)，凸極率=（Lq/Ld）＞1，使電機(jī)在永磁轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上迭加了磁阻轉(zhuǎn)矩，磁阻轉(zhuǎn)矩的存在有助于提高電機(jī)的起動(dòng)特性、過(guò)載能力和功率密度，易于弱磁調(diào)速，擴(kuò)大恒功率范圍運(yùn)行。但是單層一字型或V型內(nèi)置式永磁電機(jī)，氣隙磁密波形不能實(shí)現(xiàn)正弦分布，使相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)存在3、5、7、11、13次等高次諧波，較多的諧波分量，引起較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，而且單層內(nèi)置式永磁d軸與q軸磁阻相差不大，產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩有限，弱磁擴(kuò)速能力、效率和功率密度等，難以滿足現(xiàn)代車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種電動(dòng)汽車用雙層V型內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，可增加磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)凸極率、弱磁擴(kuò)速能力，使電機(jī)能高功率、低波動(dòng)、寬調(diào)速、快響應(yīng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種電動(dòng)汽車用雙層V型內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，在轉(zhuǎn)子鐵芯上沿圓周方向均勻間隔地設(shè)置多組在徑向上呈內(nèi)、外雙層的永磁槽，所述永磁槽內(nèi)均勻鑲有一塊或多塊磁化條狀磁鋼。

所述永磁槽及其內(nèi)部所鑲的磁化條狀磁鋼形成V型；內(nèi)、外兩層的V型永磁槽、V型磁鋼間距相等。

每組雙層的V型磁化條狀磁鋼與極靴構(gòu)成一永磁磁極。

在所述永磁磁極間設(shè)置隔磁磁橋。

內(nèi)層V型磁鋼的極弧角α1的范圍為24°-27.5°。

外層V型磁鋼的夾角α2的范圍為155°-160°。

沿永磁槽走向的內(nèi)層磁鋼寬度PM2與外層磁鋼寬度PM1的關(guān)系為：PM1=(0.78-0.8)PM2。

外層永磁槽的兩端為鉗形。

外層鉗形永磁槽與其內(nèi)所鑲的磁鋼的夾角β的范圍為：42°-48°。

鑲在永磁槽內(nèi)的磁鋼厚度大于該永磁槽的厚度。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

本發(fā)明的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改善電機(jī)氣隙磁場(chǎng)波形，提高齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的基波次數(shù)，減小齒槽基波和高次諧波轉(zhuǎn)矩幅值，降低齒槽引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，使電機(jī)合成轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大幅降低，同時(shí)顯著增加磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)凸極率和弱磁擴(kuò)速能力，獲得比表面安裝式永磁電機(jī)更寬廣的恒功率速度范圍，滿足電動(dòng)、混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)要求。

附圖說(shuō)明

圖1：現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)置式一字型永磁同步電機(jī)（IPMSM）剖面圖；

圖2：本發(fā)明的雙層V型內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的一實(shí)施例的剖面圖；

圖3.：本發(fā)明的雙層V型內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例的剖面圖；

圖4：本發(fā)明的雙層V型內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的又一實(shí)施例的剖面圖；