一種磁路混合排列的永磁同步電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁路混合排列的永磁同步電機。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著新能源汽車行業(yè)的興起，車輛驅(qū)動電機對電機的峰值扭矩和轉(zhuǎn)速范圍要求越來越高，為了滿足整車尺寸空間降低系統(tǒng)成本，系統(tǒng)希望電機具備更大的磁阻扭矩份額。據(jù)調(diào)查:目前國內(nèi)外各大電機公司研制電機的凸極磁阻扭矩和永磁磁鋼產(chǎn)生扭矩的份額比例一般小于45% ;若能將該比例進一步提高，可有效降低系統(tǒng)成本，提高電機動力性能和系統(tǒng)的匹配度。在混合動力車型系統(tǒng)、空間緊張，對電機功率密度要求越來越苛刻，正期待著電機功率扭矩密度能夠進一步提高。更進一步的情況還有，隨著工業(yè)伺服及車輛電驅(qū)動率的普及，要求電機具有較低成本，而稀土磁鋼作為影響電機成本的關(guān)鍵材料資源有限。若能用鐵氧體替代稀土可實現(xiàn)行業(yè)長遠發(fā)展。
[0003]為了節(jié)約能源，減小碳排放，目前越來越多的電動機選擇永磁同步方案。但根據(jù)電機學(xué)可知:一般的永磁同步電機，如圖1所示包括定子沖片1-1、瓦形磁鋼1-2、轉(zhuǎn)子沖片1-3和去重孔1-4，此種結(jié)構(gòu)的永磁同步電機輸出扭矩正比于電機的工作電流和反電勢系數(shù)，而其工作轉(zhuǎn)速反比于反電勢系數(shù)。此外，永磁同步電機需要采用專門的控制器才能連續(xù)運轉(zhuǎn)，當(dāng)永磁同步電機有寬調(diào)速范圍運行要求時，工程上常遇到控制器驅(qū)動電流能力不足或器件耐電壓(特別是電機最高轉(zhuǎn)速時的空載反電勢電壓)能力不夠的問題。因此為了兼顧電機的寬轉(zhuǎn)速范圍和動力性能。一般情況下將這類電機均采用內(nèi)置磁鋼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，如圖2所示采用方形磁鋼2-2代替前一種永磁同步電機內(nèi)的瓦形磁鋼1-2，其次依靠內(nèi)嵌磁鋼轉(zhuǎn)子電機交軸電感Lq >直軸電感Ld的特征產(chǎn)生凸極磁阻扭矩，實現(xiàn)電機的輸出扭矩大于電流和反電勢系數(shù)的乘積。
[0004]公開號CN104011974的專利公開了一種電機轉(zhuǎn)子，能夠起到增大磁阻轉(zhuǎn)矩從而實現(xiàn)高輸出的效果。但顯然該電機在體積、成本上未作考慮，同時功率密度仍有提升空間。
[0005]另外，電磁噪音由于頻率高，難以消音屏蔽，對人體反應(yīng)敏感等特點，成為了電動汽車或混合動力汽車的一個新問題，越來越多的整車廠十分關(guān)心電機的電磁噪音，但到目前為止國內(nèi)外同行還未有理想解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，提供一種對驅(qū)動電機的特殊性能要求下提出，并解決了電機高功率密度、寬調(diào)速范圍、成本和電磁噪音問題的磁路混合排列的永磁同步電機。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種磁路混合排列的永磁同步電機，包括定子鐵芯I和轉(zhuǎn)子，所述定子鐵芯I內(nèi)嵌有電樞繞組8，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯2和內(nèi)嵌于轉(zhuǎn)子鐵芯2上的磁鋼，其中:所述磁鋼非均勻設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子鐵芯2的圓周邊緣處，所述磁鋼包括切向磁鋼7、一型磁鋼5和V型磁鋼組6，所述V型磁鋼組6由兩個磁鋼排列而成；所述一型磁鋼5位于V型磁鋼組6的內(nèi)側(cè)靠近轉(zhuǎn)子鐵芯2的圓周邊緣處；所述的切向磁鋼7設(shè)于電機q軸線上；所述切向磁鋼7和一型磁鋼5的數(shù)量等于V型磁鋼組6的數(shù)量，且等于電機極數(shù)；所述轉(zhuǎn)子鐵芯2內(nèi)側(cè)設(shè)有和電機極數(shù)相同數(shù)量的去重孔，所述的去重孔包括大去重孔3和小去重孔4。
[0009]進一步，所述的切向磁鋼7和一型磁鋼5分別采用切向和徑向排列。
[0010]進一步，所述的一型磁鋼5所占極弧bl小于V型磁鋼組6所占極弧bl。
[0011]進一步，所述的相鄰的兩個切向磁鋼7的磁極沿所在位置切向相反。
[0012]進一步，所述的V型磁鋼組6和一型磁鋼5位于相鄰兩個切向磁鋼7之間。
[0013]進一步，所述的V型磁鋼組6所占極弧b2為轉(zhuǎn)子一個極距角度的0.6?0.7倍。
[0014]進一步，所述的一型磁鋼5所占極弧bl為轉(zhuǎn)子一個極距角度的0.3?0.4倍。
[0015]進一步，所述一型磁鋼5的兩端與轉(zhuǎn)子鐵芯2的邊緣之間的距離為磁橋al，所述V型磁鋼組6的兩端與轉(zhuǎn)子鐵芯2的邊緣之間的距離為磁橋a2 ;所述切向磁鋼7靠轉(zhuǎn)子鐵芯2邊緣處的一端與轉(zhuǎn)子鐵芯2邊緣之間的距離為磁橋a3:所述切向磁鋼7的另一端與大去重孔3的距離為磁橋a5 ;所述構(gòu)成V型磁鋼組6的兩個磁鋼之間的距離為磁橋a4 ;所述磁橋al的厚度與磁橋a2的厚度相近；所述磁橋a3的厚度為磁橋al或磁橋a2的I?1.25倍。
[0016]進一步，所述的大去重孔3和小去重孔4的數(shù)量相等，且交替分布在N、S極上。
[0017]進一步，所述的磁橋a5位于電機d軸線上，所述的磁橋a4與磁橋a5相平行。
[0018]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，易生產(chǎn)，成本低，且易使用推廣；
[0020]2、本發(fā)明轉(zhuǎn)子采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，內(nèi)切在鐵芯中的磁鋼同時采用不均勻磁鋼排列，使電機在相同的尺寸、相電流及反電勢下產(chǎn)生更大的扭矩，或在相同的尺寸、相電流及扭矩下需求更低的反電勢，如此可以有效提高電機可控性能；聚磁效果明顯且聚磁作用極弧可控，有利于提高提高電機的功率密度；在相同的扭矩和功率下節(jié)省磁鋼用量；可以同時獲得優(yōu)良的空負載反電勢波形，有效降低諧波噪音。該技術(shù)特別適用于高端新能源汽車驅(qū)動電機領(lǐng)域；
[0021]3、本發(fā)明轉(zhuǎn)子上的磁通回路有效拓寬，因此有效增大了電機的交軸電感；
[0022]4、本發(fā)明電機空載時切向磁鋼周圍沒有對定子產(chǎn)生有效磁通，如此十分有利于獲得完美的反電勢波形，通過合理設(shè)計磁鋼和磁橋尺寸可以有效控制電機的空載反電勢；
[0023]5、本發(fā)明電機在負載時，該磁路結(jié)構(gòu)在負載工作時不僅提高了激磁極弧寬度(磁通提高近I倍)，并且負載時磁密分布同樣保持中間高，兩邊低的特征，確保了優(yōu)異負載反電勢波形?？紤]到，電機的電磁噪音主要源于負載諧波，因此該電磁結(jié)構(gòu)可具備較低的負載電磁噪音。
【附圖說明】
[0024]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的永磁同步電機示意圖一；
[0026]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的永磁同步電機示意圖二；
[0027]圖3為本發(fā)明的局部示意圖一；
[0028]圖4為本發(fā)明轉(zhuǎn)子的局部示意圖二 ；
[0029]圖5為本發(fā)明轉(zhuǎn)子的交軸磁通通道示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明的電機空載磁場效果圖；
[0031]圖7為本發(fā)明的電機負載磁路仿真圖。
【具體實施方式】
[0032]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0033]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0034]具體實施例，如圖3和4所示，一種磁路混合排列的永磁同步電機，包括定子鐵芯I和轉(zhuǎn)子，所述定子鐵芯I內(nèi)嵌有電樞繞組8，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯2和內(nèi)嵌于轉(zhuǎn)子鐵芯2上的磁鋼，其中:所述磁鋼非均勻設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子鐵芯2的圓周邊緣處，所述磁鋼包括切向磁鋼7、一型磁鋼5和V型磁鋼組6，所述V型磁鋼組6由兩個磁鋼排列而成；所述一型磁鋼5位于V型磁鋼組6的內(nèi)側(cè)靠近轉(zhuǎn)子鐵芯2的圓周邊緣處；所述的