一种提升永磁同步电动机性能的定转子结构的制作方法

本发明涉及一种提升永磁同步电动机性能的定转子结构，具体涉及到定转子冲片，定子绕组，转子冲片以及永磁体的设计，属于永磁电机领域。

背景技术：

随着我国经济和科技的快速发展，使得永磁材料的性能提高，价格降低，永磁同步电动机也更加广泛地应用于工业、农业、军事、以及日常生活出行等各个领域中，永磁同步电动机作为新的动力驱动装置，推动我国的经济发展迈上新的一个台阶。

目前国内使用的永磁同步电动机还存在许多需要改进的地方，大多为永磁体励磁固定，产生的主磁通也就固定不变，难以实现调速控制，另外，目前永磁同步电动机存在气隙磁密谐波，齿槽转矩，以及散热等问题。

而对于国内广泛推广的新能源汽车，采用的永磁同步电动机主要以内置式v字型永磁体为主和单一的一字型永磁体为主，而v字型永磁体容易产生带有高谐波含量的反电动势破坏气隙磁密波形，影响电机的弱磁控制，而单一的一字型永磁体结构产生的电机转矩密度以及功率能力较低。

本发明在此基础上提出一种提升永磁同步电动机性能的定转子结构，优化了永磁同步电动励磁性能，气隙磁密波形，散热性能以及齿槽转矩。

技术实现要素：

本发明根据现有的永磁同步电动的不足之处，提出一种提升永磁同步电动机性能的定转子结构降低了永磁体的充弱磁难度，提高弱磁扩速能力，改善了电机的气隙磁密波形，优化齿槽转矩，提升了整体的散热效率。

为了实现上述性能的提升，本发明提供一种永磁同步电动机性能的定转子结构，包括：定转子冲片，定子弧形凹槽，定子绕组，矩形凹槽，高矫顽力永磁体，低矫顽力永磁体，隔磁槽一，隔磁槽二，弧形通风孔。

特别地，定子冲片外围设有定子弧形凹槽，且弧形凹槽的对称轴与定子齿的对称轴重合，并且弧形凹槽的数量为电机极数的倍数。

特别地，定子绕组采用上下双层，左右双层结构。

特别地，转子冲片外围设有与极数相同的矩形凹槽，矩形凹槽的四个角采用圆角过度方式，矩形凹槽沿着电机周向等距分布。

特别地，转子冲片上的弧形通风孔段数与电机的极数相同，弧形通风孔关于高矫顽力永磁体中心线对称并且沿着电机周向等距分布，每段弧形通风孔含有三个等距并且所跨圆周角度相同的通风孔。

特别地，两个高矫顽力永磁体为一字型结构，关于该磁极的电机d轴对称设置，分别置于两个并行低矫顽力永磁体的上方和下方，高矫顽力永磁体四个边角设有弧线形隔磁槽一。

特别地，两个并行设置低矫顽力永磁体与高矫顽力永磁体平行，两个低矫顽力永磁体关于该磁极的电机d轴对称设置，低矫顽力永磁体之间有间隔设置，同样地低矫顽力永磁体与高矫顽力永磁体之间有间隔设置，并且低矫顽力永磁体两边设有月牙形隔磁槽二。

特别地，高矫顽力永磁体占整个永磁体的比例为60%到70%，而低矫顽力永磁体则占30%到40%，且两个高矫顽力永磁体材料、形状、大小相同，两个低矫顽力永磁体材料、形状、大小相同。

本发明提供一种提升永磁同步电动机性能的定转子结构，定子弧形凹槽（2）增大电机的在不影响磁力线分布增加了散热面积；定子绕组（3）采用上下和左右都为双层绕组结构，充分提高线圈使用率，降低端部长度，节约导线材料成本，降低定子电流的谐波；低矫顽力永磁体（6）并行置于高矫顽力永磁体（5）之中，提升电机id为零时运行效率，电机正常运行时低矫顽力永磁体（6）处于增磁状态保证电机处于高速运行的稳定状态，同时进行弱磁扩速时避免低矫顽力永磁体（6）出现不可恢复的退磁情况；两个低矫顽力永磁体（6）位于高矫顽力永磁体（5）的磁极中心线位置并关于该中心线对称设置，降低了低矫顽力永磁体（6）的充弱磁难度，减小充弱磁电流的大小同时也维持了永磁同步电动机正常运行时的稳定性。

附图说明

图1，为含有两个磁极的定转子结构图。

图2，为整个电机定转子结构图。

图3，为整个高矫顽力永磁带有弧线形隔磁槽的平面示意图。

图4，为整个低矫顽力永磁带有月牙形隔磁槽的平面示意图。

图中：1、定子冲片，2、定子外围弧形凹槽，3、定子绕组，4、转子矩形凹槽，5、高矫顽力永磁体，6、低矫顽力永磁体，7、隔磁槽一，8、隔磁槽二，9、弧形通风孔，10、转子冲片。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，通过具体的实施方式对本发明进行进一步地详细说明。

于本实施例中，一种提高永磁同步电动机性能的定转子结构，包括定转子冲片，定子弧形凹槽（2），定子绕组（3），矩形凹槽（4），高矫顽力永磁体（5），低矫顽力永磁体（8），隔磁槽一（7），隔磁槽二（8），弧形通风孔（9）。

特别地，定子冲片（1）外围设有定子弧形凹槽（2），且弧形凹槽的对称轴与定子齿的对称轴重合，并且弧形凹槽的数量为电机极数的倍数，这样在不影响磁力线分布的情况下，增加了电机的散热面积提升电机的散热性能。

特别地，定子绕组（3）采用上下双层，左右双层结构，充分提高线圈使用率，降低端部长度，节约导线材料成本，降低定子电流谐波。

特别地，转子冲片（10）外围设有与极数相同的矩形凹槽（4），得到了不均匀气隙，改善气隙磁密波形，降低齿槽转矩，矩形凹槽的四个角采用圆角过度方式，稳定了电机运行时的机械强度，矩形凹槽沿着电机周向等距分布。

特别地，转子冲片（10）上的弧形通风孔（9）段数与电机的极数相同，弧形通风孔关于高矫顽力永磁体中心线对称并且沿着电机周向等距分布，每段弧形通风孔（9）含有三个等距并且所跨圆周角度相同的通风孔，弧形通风孔的设置提高了电机的散热效率，有利于引导磁力线分布，减少转子冲片材料的使用。

特别地，两个高矫顽力永磁体（5）为一字型结构，关于该磁极的电机d轴对称设置，分别置于两个并行低矫顽力永磁体（6）的上方和下方，有效地减小了永磁体在径向方向上所占的面积，提升了永磁体的利用率，高矫顽力永磁体（5）四个边角设有弧线形隔磁槽一（7），有效地减小了漏磁。

特别地，两个并行设置低矫顽力永磁体（6）与高矫顽力永磁体（5）平行，两个低矫顽力永磁体（6）关于该磁极的电机d轴对称设置，降低了低矫顽力永磁体（6）的充弱磁难度，减小充弱磁电流的大小，低矫顽力永磁体（6）之间有间隔设置，同样地低矫顽力永磁体（6）与高矫顽力永磁体（5）之间有间隔设置，这样可以降低高矫顽力永磁体对低矫顽力永磁体的影响，同时对低矫顽力永磁体也起到一定的保磁作用，避免出现不可恢复的退磁现象，并且低矫顽力永磁体两边设有月牙形隔磁槽二（8）有效地减小了漏磁现象同时有效地减小了高矫顽力永磁体（5）对低矫顽力永磁体（6）的影响，提升电机运行的稳定性。

特别地，高矫顽力永磁体（5）占整个永磁体的比例为60%到70%，而低矫顽力永磁体（6）则占30%到40%，这样设置的高矫顽力永磁体（5）和低矫顽力永磁体（6）比例配合，使得永磁同步电动机的转矩密度以及功率密度达到最高，且两个高矫顽力永磁体材料、形状、大小相同，两个低矫顽力永磁体材料、形状、大小相同。

本领域的技术人员还可以在不脱离本发明的基础上进行修改和替换，这些操作都落在本发明的保护范围之内。