[實用新型]電機轉子、永磁電機和電動汽車

有效

• 申請號: 202022835223.3
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN214255912U
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 張小波;郭長光;賈金信;汪漢新
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/28;H02K21/12;H02K21/02
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 劉子輝;梁永芳

本申請提供一種電機轉子、永磁電機和電動汽車。該電機轉子包括轉子鐵芯(1)，轉子鐵芯(1)上設置有安裝槽(2)，安裝槽(2)形成V形結構，形成V形結構的兩個安裝槽(2)之間的夾角為△，安裝槽(2)內設置有永磁體(3)，永磁體(3)的厚度為L4，永磁體(3)的寬度為L5，其中110°≤△≤140°，△＝(18～20)*L4，L5≥2L4。根據本申請的電機轉子，能夠有效控制反電勢諧波，提升電機輸出轉矩，提高電機工作性能。

技術領域

本申請涉及電機技術領域，具體涉及一種電機轉子、永磁電機和電動汽車。

背景技術

電動汽車是當前新能源汽車的主要類型，相比傳統內燃機汽車，電動汽車的動力傳動系統在動力源以及結構上都有較大變動，從而使傳動系的扭轉振動具有新的特點。研究如何降低電動汽車動力傳動系統的扭轉振動，對提高整車的安全性和舒適性有重要意義，驅動電機是傳動系穩態扭振的主要激勵源，其轉矩波動的大小和頻率特性直接影響動力傳動系的穩態扭振響應。

作為電動汽車的核心動力系統，驅動電機對電動汽車的動力性能好壞和續航里程長短起著決定性作用。而目前，永磁同步電機，特別是內置式永磁同步電機因為其調速范圍寬、效率高、功率密度高、結構緊湊和響應能力快等優點，被廣泛應用到電動汽車的驅動系統中，例如豐田普銳斯、寶馬I3、本田思域等電動車的驅動電機均為內置式永磁同步電機。此外，與之對應的控制技術也逐漸發展成熟。因此內置式永磁同步電機在電動汽車驅動電機領域有了更大的發展空間，又因為它的轉子結構對電機性能有較大的影響，并且具有極大的設計靈活性，因此研宄轉子拓撲結構對電機性能的影響對促進內置式永磁同步電機的開發與應用有著重要的意義。

永磁同步電機轉子拓撲結構的不同對電機的性能有著很大的影響。相較于表貼式永磁體的轉子結構，內置式由于其轉子路的不對稱性具有更高的永磁體利用率和更寬的恒功率速度范圍。與此同時，內置式永磁同步電機還具有轉子設計靈活性大的特點，因此，可以通過改變轉子拓撲結構的方式來提高電機的過載能力、效率和功率密度，并改善其調速能力。內置式永磁同步電機的轉子結構較為靈活，設計性多樣，并且不同的轉子拓撲結構對內置式永磁同步電機的性能影響也很大。

永磁同步電機轉矩波動的原因主要有兩種：電機本體結構非理想導致的磁場諧波、電感諧波，以及逆變器非線性特性電壓諧波、電流諧波。磁場諧波、電感諧波也將導致電機控制系統出現電壓和電流諧波，諧波電流最終導致電機轉矩波動。

對于永磁同步電機，本體結構主要包括定子鐵芯及永磁體，永磁體會產生磁通，分徑向和切向磁通。磁通通過電機氣隙進入定子鐵芯，而沿切向通過的磁通較少。主極磁通形成的氣隙磁場會作用于轉子，使電機定子鐵芯和轉子發生形變，形成循環性振動。電機徑向電磁力即是定子鐵芯與轉子相互作用的力，徑向電磁力是永磁同步電機電磁振動噪聲的主要來源，而電機徑向電磁力波與電機氣隙磁場諧波成分密切相關。

永磁電機的運行諧波主要分為時間諧波和空間諧波。時間諧波主要是因為與電機相連的電源在非正弦供電的情況下，在電機內部產生諧波電壓和諧波電流。電源供電的非線性原因主要是因為電力電子器件在實際逆變過程中的非線性，主要包括電力電子器件死區時間和導通壓降。空間諧波產生的原因主要是由電機本體導致的，在電機的本體設計上由于電機的極對數和齒槽數有限，導致電機運行過程中定子繞組產生的旋轉磁場不是標準的旋轉磁場。影響電機空間諧波的主要因素有齒槽效應、繞組分布形式、磁路磁飽和程度、轉子拓撲結構等。另外，在電機的制造工藝上不可避免的會存在誤差，不可能與理想狀態相同，會存在繞組誤差、永磁轉子同軸度偏差等，這些因素都會造成電機產生高次諧波，危害電機的運行。造成永磁同步電機運行諧波的原因主要有兩個方面：⑴電機內部存在氣隙磁場產生畸變導致的諧波；⑵由于電力電子器件不是理想器件，在逆變過程中會存在導通壓降，產生諧波。