降低永磁同步电机转矩波动的转子结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种永磁同步电机转子，特别是一种降低永磁同步电机转矩波动的转子结构。
【背景技术】
[0002]永磁同步电机具有高效率、高输出转矩、高功率密度以及良好的的动态性能，在汽车工业中得到广泛应用。由于内置式永磁电机的永磁体埋在转子铁芯里面，在弱磁运行时使其具有退磁的防护作用，所以内置式永磁电机比表贴式永磁电机不易退磁。同时由于内置式永磁电机d轴电感大于表贴式永磁机，且d轴电感小于q轴电感，具有磁阻转矩，所以其具有更宽的恒功率范围和优良的弱磁扩速能力，非常适用于启动、低速或爬坡时输出大转矩，在高速时输出大功率，以及宽调速范围、高可靠性的车辆环境中。
[0003]汽车行驶平顺性是衡量汽车整体性能一个重要指标，若汽车行驶平顺性不佳，乘员会同车身振动引起疲劳和不舒服的感觉。因此在理想情况下，为产生恒定的电磁转矩，永磁同步电机的电动势要求为正弦波，但内置式永磁同步电动机由于磁路不对称，造成励磁磁场波形畸变严重，从而导致电机转矩波动过大，严重影响汽车行驶平顺性。如何降低内置式永磁同步电机转矩波动，成为当下研究的热点，CN103560636A公开了一种降低电动汽车用永磁电机转矩波动的方法，但其是利用控制定子齿的齿边缘厚度的方法降低电机的转矩波动，本申请着力于改变转子结构以降低电机的转矩波动。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了提供一种在额定输出转矩不变情况下的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，结构简单、使用可靠。
[0005]本实用新型的技术方案是:
[0006]—种降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，包括转子和沿转子周向均匀内置于转子中的复数个磁极对，其特征在于:每个磁极对由两块极性相同的永磁体组成且两块永磁体对称排列呈V字形，相邻的磁极对的极性相反，所述转子对应永磁体的位置开设有永磁体槽，所述转子对应永磁体槽两端位置开设其与相通的空气隔磁槽，同一对磁极的靠近V字形底部的两个空气隔磁槽之间形成隔磁桥且隔磁桥两侧面平行，靠近V字形开口侧的空气隔磁槽的顶部与相对应的转子外周面平行，所述转子对应每个磁极对与转子轴之间的位置开设有小减重孔，所述转子对应两个小减重孔之间的位置开设有大减重孔，所述大、小减重孔分别以转子轴为中心对称分布。
[0007]上述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，所述小减重孔为圆孔，且其圆心与对应的磁极对的对称中心线重合。
[0008]上述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，所述大减重孔的对称中心线与相邻的两个磁极对的对称中心线重合。
[0009]上述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，所述永磁体槽边沿另设有尾部定位沟槽。
[0010]上述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，同一对磁极的两块永磁体的夹角为 124。 -126。。
[0011]上述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，所述永磁体为尺寸一致的矩形钕铁硼磁块。
[0012]本实用新型的有益效果是:永磁同步电机运行时，次数相同的感应电动势和电流谐波作用后产生平均转矩，不同次数谐波电动势和电流作用产生脉动谐波转矩，从而产生机械和电磁噪声，影响电机平稳运行和可靠性。本申请所述的转子结构采用内置径向式磁路结构，保持了传统内置式永磁电机由磁路不对称产生磁阻转矩以提高电动机过载能力和功率密度能力，同时在保证气隙磁密大小不变的情况下，通过设置减重孔及改进空气隔磁槽来优化磁路，使气隙磁密波形畸变率减小，减小电机转矩波动。其中，减重孔的布局设计，在保证转子强度的情况下，一方面减小了转子的转动惯量，提高了控制精度，另一方面减少漏磁，使磁路分布合理，减少磁密谐波含量。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图；
[0014]图2是采用本申请转子结构与未采用本申请转子结构的电机气隙磁密波形的比较示意图；
[0015]图3是采用本申请转子结构与未采用本申请转子结构的空载反电动势谐波分析的比较示意图。
[0016]图中:1.转子、2.永磁体、3.永磁体槽、4.空气隔磁槽、5.隔磁桥、6.转子轴、7.小减重孔、8.大减重孔、9.尾部定位沟槽。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，该降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，包括转子1和沿转子1周向均匀内置于转子1中的复数个磁极对，每个磁极对由两块极性相同的永磁体2组成且两块永磁体2对称排列呈V字形，同一对磁极的两块永磁体2的夹角为124° -126°。相邻的磁极对的极性相反，所述转子1对应永磁体2的位置开设有永磁体槽3，所述转子1对应永磁体槽3两端位置开设其与相通的空气隔磁槽4，同一对磁极的靠近V字形底部的两个空气隔磁槽4之间形成隔磁桥5且隔磁桥5两侧面平行，靠近V字形开口侧的空气隔磁槽4的顶部与相对应的转子1外周面平行，所述转子1对应每个磁极对与转子轴6之间的位置开设有小减重孔7，所述转子1对应两个小减重孔7之间的位置开设有大减重孔8，所述大、小减重孔8、7分别以转子轴6为中心对称分布。所述小减重孔7为圆孔，且其圆心与对应的磁极对的对称中心线重合。所述大减重孔8的对称中心线与相邻的两个磁极对的对称中心线重合。所述永磁体槽3边沿另设有尾部定位沟槽9。本实施例中，所述永磁体2为尺寸一致的矩形钕铁硼磁块，同一对磁极的两块永磁体2的夹角为126°。
[0018]本申请的转子结构优化后相对未采用本申请的转子结构的永磁同步电动机恒转矩区间最小转矩波动由原来9%减小到2.5%，恒功率区间的最大转矩波动由原来的50%减小到14%。电机性能中转矩波动得到有效抑制，使电机品质大幅度提尚，能有效提尚电机综合性能，实现永磁同步电机低转矩波动、平稳运行，参见图2、图3。
【主权项】
1.一种降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，包括转子和沿转子周向均匀内置于转子中的复数个磁极对，其特征在于:每个磁极对由两块极性相同的永磁体组成且两块永磁体对称排列呈V字形，相邻的磁极对的极性相反，所述转子对应永磁体的位置开设有永磁体槽，所述转子对应永磁体槽两端位置开设其与相通的空气隔磁槽，同一对磁极的靠近V字形底部的两个空气隔磁槽之间形成隔磁桥且隔磁桥两侧面平行，靠近V字形开口侧的空气隔磁槽的顶部与相对应的转子外周面平行，所述转子对应每个磁极对与转子轴之间的位置开设有小减重孔，所述转子对应两个小减重孔之间的位置开设有大减重孔，所述大、小减重孔分别以转子轴为中心对称分布。2.根据权利要求1所述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，其特征在于:所述小减重孔为圆孔，且其圆心与对应的磁极对的对称中心线重合。3.根据权利要求1所述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，其特征在于:所述大减重孔的对称中心线与相邻的两个磁极对的对称中心线重合。4.根据权利要求1所述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，其特征在于:所述永磁体槽边沿另设有尾部定位沟槽。5.根据权利要求1所述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，其特征在于:同一对磁极的两块永磁体的夹角为124° -126°。6.根据权利要求1所述的降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，其特征在于:所述永磁体为尺寸一致的矩形钕铁硼磁块。
【专利摘要】本实用新型涉及一种降低永磁同步电机转矩波动的转子结构，包括转子和沿转子周向均匀内置于转子中的复数个磁极对，其特征在于：每个磁极对由两块极性相同的永磁体组成且两块永磁体对称排列呈V字形，相邻的磁极对的极性相反，转子对应永磁体的位置开设有永磁体槽，转子对应永磁体槽两端位置开设其与相通的空气隔磁槽，同一对磁极的靠近V字形底部的两个空气隔磁槽之间形成隔磁桥且隔磁桥两侧面平行，靠近V字形开口侧的空气隔磁槽的顶部与相对应的转子外周面平行，转子对应每个磁极对与转子轴之间的位置开设有小减重孔，转子对应两个小减重孔之间的位置开设有大减重孔，大、小减重孔分别以转子轴为中心对称分布。其结构简单、使用可靠。
【IPC分类】H02K1/27, H02K21/02
【公开号】CN204967578
【申请号】CN201520739262
【发明人】李明, 王巍, 张亮
【申请人】渤海大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月23日