一种高磁阻利用率永磁同步电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种高磁阻利用率永磁同步电机。
[0002]背景近年来，随着新能源汽车行业的兴起，车辆驱动电机对电机的峰值扭矩和转速范围要求越来越高，为了满足整车尺寸空间降低系统成本，系统希望电机具备更大的磁阻扭矩份额。据调查：目前国内外各大电机公司研制电机的凸极磁阻扭矩和永磁磁钢产生扭矩的份额比例一般小于45% ;若能将该比例进一步提高，可有效降低系统成本，提高电机动力性能和系统的匹配度。在混合动力车型系统、空间紧张，对电机功率密度要求越来越苛亥IJ，正期待着电机功率扭矩密度能够进一步提高。更进一步的情况还有，随着工业伺服及车辆电驱动率的普及，要求电机具有较低成本，而稀土磁钢作为影响电机成本的关键材料资源有限。若能用铁氧体替代稀土可实现行业长远发展。
[0003]为了节约能源，减小碳排放，目前越来越多的电动机选择永磁同步方案。但根据电机学可知：一般的永磁同步电机，如图1所示包括定子冲片1-1、瓦形磁钢1-2、转子冲片
1-3和去重孔1-4,此种结构的永磁同步电机输出扭矩正比于电机的工作电流和反电势系数，而其工作转速反比于反电势系数。此外，永磁同步电机需要采用专门的控制器才能连续运转，当永磁同步电机有宽调速范围运行要求时，工程上常遇到控制器驱动电流能力不足或器件耐电压（特别是电机最高转速时的空载反电势电压）能力不够的问题。因此为了兼顾电机的宽转速范围和动力性能。一般情况下将这类电机均采用内置磁钢式转子结构，如图2所示采用方形磁钢2-2代替前一种永磁同步电机内的瓦形磁钢1-2,其次依靠内嵌磁钢转子电机交轴电感Lq >直轴电感Ld的特征产生凸极磁阻扭矩，实现电机的输出扭矩大于电流和反电势系数的乘积。
[0004]公开号CN104011974的专利公开了一种电机转子，能够起到增大磁阻转矩从而实现高输出的效果。但显然该电机在体积、成本上未作考虑，同时功率密度仍有提升空间。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的发明目的在于：针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种更高功率密度、更宽调速范围同时成本更低的高磁阻利用率永磁同步电机。
[0006]本实用新型采用的技术方案是这样的：一种高磁阻利用率永磁同步电机，包括定子铁芯1和转子，所述转子包括转子铁芯4和嵌于转子铁芯4上的磁钢组，其中：所述磁钢组非均匀设置于所述转子铁芯4的圆周边缘处，所述磁钢组包括小磁钢组2和大磁钢组3，所述小磁钢组2和大磁钢组3均为V形结构，所述小磁钢组2相比于大磁钢组3更靠近转子铁芯4的圆周边缘；所述小磁钢组2的数量等于电机极对数，所述大磁钢组3的数量为小磁钢组2的一半。
[0007]进一步，所述的小磁钢组2和大磁钢组3随转子N、S极交替分布。
[0008]进一步，所述的转子N极下设有两层磁钢组，其分别为小磁钢组2和大磁钢组3 ;所述S极下设有一层小磁钢组2。
[0009]进一步，所述的转子S极下设有两层磁钢组，其分别为小磁钢组2和大磁钢组3 ;所述N极下设有一层小磁钢组2。
[0010]进一步，所述的小磁钢组2的磁力线和大磁钢组3的磁力线串联。。
[0011]进一步，所述的大磁钢组3的极弧c2等于转子极距；所述小磁钢组2的极弧cl为极弧c2的0.5?0.65倍之间。
[0012]进一步，所述的大磁钢组3靠转子铁芯4外侧的两端设有空气槽，所述的空气槽的两边与q轴平行。
[0013]进一步，所述大磁钢组3的空气槽与转子铁芯4的边缘之间为磁桥a2,所述小磁钢组2的两端与转子铁芯4的边缘之间为磁桥al ;所述磁桥a2的厚度为磁桥al的1?3倍。
[0014]进一步，所述的小磁钢组2和大磁钢组3之间的磁钢距离b2为大磁钢组3空气槽与小磁钢组2空气槽之间距离bl的0. 83?1. 25倍。
[0015]进一步，所述的转子铁芯4上设有若干个去重孔5,且位于小磁钢组2的外侧处，所述的去重孔5为三角形或梯形结构。
[0016]综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
[0017]1、本实用新型的结构简单，易生产，成本低，且易使用推广；
[0018]2、本实用新型转子采用内嵌式结构，内切在铁芯中的磁钢同时采用不均匀磁钢排列，使电机在相同的尺寸、相电流及反电势下产生更大的扭矩，或在相同的尺寸、相电流及扭矩下需求更低的反电势，如此可以有效提高电机可控性能；聚磁效果明显且聚磁作用极弧可控，有利于提高反电势正弦度同时提高电机的功率密度；在相同的扭矩和功率下节省磁钢用量。该技术特别适用于新能源汽车驱动电机领域；
[0019]3、本实用新型转子上的磁通回路有效拓宽，因此有效增大了电机的交轴电感；
[〇〇2〇]4、本实用新型电机空载时定子铁芯仅受到小磁钢组所在转子极弧的有效激磁，其激磁磁通量较小，电机空载反电势和磁通量成正比，因此电机的空载反电势较低；
[0021]5、本实用新型电机在负载时，电机定子铁芯内的磁力线相对空载磁场变得非常密集，大磁钢组3的大部分磁力线穿过了气隙经过定子铁芯，由空载的漏磁变为负载增磁，因此负载时电机的磁通极弧明显增大。
【附图说明】
[0022]本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0023]图1为现有技术的永磁同步电机示意图一；
[0024]图2为现有技术的永磁同步电机示意图二；
[0025]图3为本实用新型的局部示意图一；
[0026]图4为本实用新型的局部示意图二；
[0027]图5为本实用新型的转子示意图；
[0028]图6为本实用新型的电机空载磁场效果图；
[0029]图7为本实用新型的电机负载磁路仿真图；
[0030]图8为本实用新型电机负载磁路仿真图的局部放大图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0032]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0033]具体实施例，如图3和4所示，一种高磁阻利用率永磁同步电机，包括定子铁芯1和转子，所述转子包括转子铁芯4和嵌于转子铁芯4上的磁钢组，其中：所述磁钢组非均匀设置于