一种混合磁钢的永磁同步电机转子的制作方法

本发明涉及一种电机转子，特别涉及一种混合磁钢的永磁同步电机转子。

背景技术：

现有技术中，内嵌式永磁同步电机由于其转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩有利于提升电机的过载能力和功率密度，越来越多的被应用。

传统的转子磁钢布置方式有“一”字型、“v”字型及“v”+“一”型，但以上几种磁路结构的电机磁阻转矩占比不大，电机磁钢消耗量比较大。为了增大电机的磁阻转矩所占比例，提升电机的弱磁能力，近几年也开始出现双“v”以及多“v”的磁钢拓扑结构，随着层数的增多，电机的结构强度会变差，因此多层磁钢拓扑结构应用随着电机转速的提升收到越来越多的挑战。

除此之外，也有用切向布置磁钢的转子结构，而传统的切向磁钢布置永磁同步电机一般采用单层的切线磁路，无聚磁能力，受电枢反应影响易退磁。

因此，特别需要一种混合磁钢的永磁同步电机转子，以解决上述现有存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混合磁钢的永磁同步电机转子，针对现有技术的不足，解决了切向磁钢布置的结构强度和隔磁效果的矛盾，容易获得更好的聚磁设置和极弧系数控制，有效地抑制了电机极漏抗引起的性能下降，进一步增强聚磁效应。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种混合磁钢的永磁同步电机转子，其特征在于，它由第一磁钢、第二磁钢、第三磁钢和转子铁芯组成，所述第一磁钢、所述第二磁钢和所述第三磁钢交替分布并嵌入在所述转子铁芯内部，且形成若干个磁极；每个磁极具有n层磁钢，n为≥3的自然数，所述第一磁钢、所述第二磁钢和所述第三磁钢依次交替分布在所述磁极上。

在本发明的一个实施例中，所述第一磁钢、所述第二磁钢和所述第三磁钢均关于磁极中心线对称分布设置。

在本发明的一个实施例中，在所述磁极内，对称布置的所述第二磁钢和所述第三磁钢之间的夹角等于360度除以极数。

在本发明的一个实施例中，所述第一磁钢所在磁钢槽外圆侧各设置有第一槽孔，第一槽孔与转子铁芯的外圆形成第一隔磁桥。

在本发明的一个实施例中，所述第一磁钢的永磁体矫顽力低于所述第二磁钢的永磁体矫顽力，所述第一磁钢的永磁体矫顽力低于所述第三磁钢的永磁体矫顽力。

在本发明的一个实施例中，所述第二磁钢所在磁钢槽外圆侧各设置有第二槽孔，第二槽孔与转子铁芯的外圆形成第二隔磁桥。

在本发明的一个实施例中，所述第二磁钢所在磁钢槽内圆侧各设置有第三槽孔，第三槽孔中间位置设置有第二去重孔，第二去重孔为多边形且关于磁极中心线对称，第二去重孔与两个第三槽孔形成了第二受力磁桥，且两第二受力磁桥平行布置，形成径向合力。

在本发明的一个实施例中，所述第三磁钢所在磁钢槽外圆侧各设置有第四槽孔，第四槽孔与转子铁芯外圆形成第三隔磁桥。

在本发明的一个实施例中，所述第三磁钢所在磁钢槽内圆侧各设置有第五槽孔，第五槽孔中间位置设置有第一去重孔,第一去重孔与两个第五槽孔，形成了第一受力磁桥，且两第一受力磁桥平行布置，形成径向合力。

本发明的混合磁钢的永磁同步电机转子，与现有技术相比，采用多层磁钢布置，容易获得更好的聚磁设置和极弧系数控制，解决了切向磁钢布置的结构强度和隔磁效果的矛盾，有效地抑制了电机极漏抗引起的性能下降；多层磁钢靠近转子铁芯外圆的一层为径向磁钢，进一步增强聚磁效应，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的混合磁钢的永磁同步电机转子的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例

如图1所示，本发明的混合磁钢的永磁同步电机转子，它由第一磁钢8、第二磁钢13、第三磁钢4和转子铁芯16组成，第一磁钢8、第二磁钢13和第三磁钢4交替分布并嵌入在转子铁芯16的内部，且形成若干个磁极；每个磁极具有n层磁钢，n为≥3的自然数，第一磁钢8、第二磁钢13和第三磁钢4依次交替分布在磁极上。

例如，转子铁芯16的每个磁极有n(n为大于等于3的自然数)层磁钢，第一层为1块第一磁钢8，第二层为2块第二磁钢13，第三层为2块第三磁钢4组成，第四层为2块磁钢……，且磁极中心线两侧的第二磁钢13和第三磁钢4均关于磁极中心线对称分布，1块第一磁钢8也关于磁极中心线对称。

在本实施例中，在所述磁极内，2块对称布置的第三磁钢4之间的夹角约等于360度除以极数，2块对称布置的第二磁钢13之间的夹角也约等于360度除以极数。

如，6极电机转子的夹角约为60°，8极电机转子的夹角约为45°，12极电机的夹角约为30°。

在本实施例中，第一磁钢8所在磁钢槽外圆侧各设置有第一槽孔9，第一槽孔9与转子铁芯16的外圆形成第一隔磁桥7，第一隔磁桥7尺寸较窄，具备良好的隔磁效果；第二磁钢13所在磁钢槽外圆侧各设置有第二槽孔14，第二槽孔14与转子铁芯16的外圆形成第二隔磁桥15，第二隔磁桥15尺寸较窄，具备良好的隔磁效果；第三磁钢4所在磁钢槽外圆侧各设置有第四槽孔5，第四槽孔5与转子铁芯16的外圆形成第三隔磁桥6，第三隔磁桥6尺寸较窄，具备良好的隔磁效果。

在本实施例中，第一磁钢8与第二磁钢13、第三磁钢4的永磁体矫顽力不同，第一磁钢8的永磁体矫顽力低于第二磁钢13、第三磁钢4的永磁体矫顽力；

在本实施例中，第三磁钢4所在磁钢槽内圆侧各设置有第五槽孔3，第五槽孔3中间位置设置了第一去重孔1,第一去重孔1与两个第五槽孔3，形成了第一受力磁桥2，且两第一受力磁桥2平行布置，形成径向合力；第二磁钢13所在磁钢槽内圆侧各设置有第三槽孔12，第三槽孔12中间位置设置了第二去重孔10，第二去重孔10为多边形，且关于磁极中心线对称，第二去重孔10与两个第三槽孔12，形成了第二受力磁桥11，且两第二受力磁桥11平行布置，形成径向合力。

第四层所在磁钢、磁钢槽孔、隔磁桥、受力磁桥以及去重空与第三层结构相同；第n(n为大于等于3的自然数)层所在磁钢、磁钢槽孔、隔磁桥、受力磁桥以及去重空与第三层结构相同。

本发明的混合磁钢的永磁同步电机转子，工作过程如下：

电机空载时，依靠转子上的几个磁钢槽所在隔磁磁桥，确保了磁钢的主磁力线从第三磁钢4、第二磁钢13至第一磁钢8，再穿透转子铁芯至电机气隙，进入电机定子，返回气隙回到另一个磁极的第一磁钢8、第二磁钢13和第三磁钢4形成闭合回路；

电机负载时，各磁钢之间的铁芯材料形成了一个个导磁齿，并形成足够大的交轴磁链，产生有效电枢增磁，而受到磁钢槽隔磁桥的作用穿透磁极直轴方向磁力线被有效限制，电机产生明显的磁阻扭矩；

切向磁钢结构具有聚磁效果，第三磁钢4和第二磁钢13为主磁钢，提供主要的磁动势，径向第一磁钢8为辅助性磁钢，主要起到聚磁作用，第一磁钢8的加入即可进一步增强聚磁效应，又可增加电机dq轴磁路的不对称度，提升电机的磁阻转矩的占比，因此可以采用低矫顽力类型永磁体；

电机高速旋转时，电机每个磁极有较宽尺寸的2条第一受力磁桥2以及2条第二受力磁桥11，确保了转子机械强度，且这些磁桥和磁极中性线平行，电机高速旋转时主要受正应力，进一步保证了转子高速旋转的可靠性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。