[發明專利]內置式磁鋼永磁電機轉子、電機以及車輛

有效

• 申請號: 202010562691.X
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111463940B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 陳嘯;駱佳
• 申請（專利權）人: 寧波海特技術轉移有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 北京智乾知識產權代理事務所(普通合伙) 11552
• 代理人: 鄧大為

本發明公開了一種內置式磁鋼永磁電機轉子、電機以及車輛，所述內置式磁鋼永磁電機轉子包含：鐵心；在所述鐵心中設置若干磁鋼單元，所述磁鋼單元中包含若干V型磁鋼，所述磁鋼單元中的V型磁鋼由內向外多層排列，每層包含的V型磁鋼數量由內向外以一遞增。包含多個V型磁鋼的所述磁鋼單元呈多層雁陣形，所述磁鋼單元等效為一個不等厚磁極，即所述磁鋼單元相當于一個磁極，磁極中心磁鋼用量多，磁極兩側磁鋼用量少，從而使內置式磁鋼永磁電機轉子的磁極在鐵心圓周范圍內的永磁磁勢分布更加正弦，提高了內置式磁鋼永磁電機凸極率，進而改善電機的磁場波形并提高其弱磁擴速能力。

技術領域

本發明涉及車輛技術領域，特別是涉及用于車輛中的電機的內置式磁鋼永磁電機轉子。

背景技術

作為動力來源的電動機是純電動車輛以及混合動力車輛的主要部件，隨著交通領域全電化趨勢的發展，存在著對純電動車輛以及混合動力車輛中使用的電機進行改進的各方面需求。電機在純電動車輛以及混合動力車輛領域的需求特點，一是功率密度較大，二是效率較高，三是調速范圍較寬。內置式磁鋼永磁電機基于其自身特點契合純電動車輛以及混合動力車輛的需求而得到廣泛應用。

現有的內置式磁鋼永磁電機的轉子大多為單層“V”字形、“U”字形或“一”字形磁鋼，這些拓撲結構制備簡單，但是應用起來存在著如下問題。其一，現有的單層磁鋼拓撲結構轉子凸極率相對較小，有時難以滿足大轉速范圍調速的弱磁需求。其二，現有的內置式磁鋼永磁電機由于產生的磁場正弦性較差，易導致嚴重的齒槽轉矩問題，影響電機的平穩性，進而影響整車的舒適性和安全性。因此，內置式永磁電機轉子的現有結構難以滿足高端純電動車輛和混合動力車輛的高品質需求。

申請為2013101607977和2016107997829的專利申請中將結構相同、尺寸不同的V型磁鋼進行雙層或多層疊加，每個V型磁鋼的中心線重合，均達到提高電機凸極率和弱磁擴速能力的技術效果。

以上兩個申請文件反映了目前內置式磁鋼永磁電機轉子的磁鋼結構局限于V型磁鋼的簡單疊加或者V型磁鋼與一字型磁鋼結合結構，雖然能夠在一定程度上改善電機平穩性，但這種簡單疊加仍然沒有考慮到磁鋼之間的可能存在的相互影響，制約了純電動車輛以及混合動力車輛用電動機的性能提升途徑。

此外，本發明通過國家知識產權局官網政務檢索服務系統進行了詳細檢索，得到了如下現有技術，現對這些現有技術做簡單介紹，以便更好的了解本發明的發明構思，展現本發明的技術優勢和技術特點。

現有技術1：CN102157998A，公開了一種高品質高速內置式永磁電機轉子及其磁鋼結構參數確定方法。它將常規內置式永磁電機轉子的每一極的整段磁鋼分隔成多段不同寬度的同極性磁鋼，分別內置于轉子鐵心中，各段磁鋼之間設置有隔磁作用的加強筋。通過合理調制確定各段磁鋼的寬度和分布，使氣隙磁密波形逼近正弦分布、盡量減小諧波分量，同時降低磁鋼的渦流損耗和電機的轉矩脈動，提高電機的電磁性能。另外，沿轉子圓周內置分段磁鋼，既能在機械上大幅度地提高轉子安全運行的最高轉速，又能在結構上顯著地減小轉子磁路要求的徑向厚度，降低轉子的轉動慣量和重量，改善電機的動態響應，滿足高速驅動系統對電機性能的要求；但該現有技術仍然屬于一字型疊加結構，難以滿足大轉速范圍調速的弱磁需求，同時這種簡單疊加仍然沒有考慮磁鋼之間的相互作用；

現有技術2：CN202586552U，公開了一種采用內置式磁鋼裝配的永磁電機，包括轉子鐵芯和永磁體，所述轉子鐵芯至少被分為兩段，所述每段轉子鐵芯的圓周上分別設置有嵌入槽，所述永磁體嵌入所述嵌入槽內；所述轉子鐵芯被分為至少兩段后的每段等長。通過本實用新型的技術方案，能最大限度地利用空間，可以獲得最大的氣隙磁密；可以獲得最大的Xq/Xd比值，如在發電機設計時利用這種方式可以盡量降低穩態電壓調整率，偏置的轉子外圓使得氣隙近似按正弦規律變化，使得波形畸變率最小；在電動機設計時可獲得最大的磁阻轉矩，增大轉速范圍，但該現有技術仍然屬于一字型疊加結構，難以滿足大轉速范圍調速的弱磁需求，同時這種簡單疊加仍然沒有考慮磁鋼之間的相互作用；