内置式非对称极弧角U型永磁转子的制作方法

内置式非对称极弧角u型永磁转子
技术领域
1.本实用新型涉及电机技术，特别是涉及一种内置式非对称极弧角u型永磁转子的技术。


背景技术：

2.当前适用于电动汽车的永磁同步电机方面，存在着转矩波动大、功率密度低，高速恒功率范围窄、过载能力低和可靠性差等缺陷，难以满足要求。
3.降低电机转矩波动是电机研究的重点之一。定子铁心和永磁体相互作用产生定位力矩，电流及反电势非正弦波形，使电机运行中产生谐波转矩，此外，加工工艺的偏差，均加剧转矩波动。齿槽力矩也称磁阻力矩是自动化场合、机电一体化场合的调速系统中致命缺陷。当电机在运行中，转矩的频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪音被显著放大，同时也影响低速性能和定位精度。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能降低电机转矩波动的内置式非对称极弧角u型永磁转子。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种内置式非对称极弧角u型永磁转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯上设有多个永磁单元，各个永磁单元围绕转子铁芯的轴心对称布设；其特征在于：
6.所述永磁单元由第一磁钢、第二磁钢、第三磁钢组成，所述第一磁钢布设在d轴的逆时针侧，第二磁钢布设在d轴的顺时针侧，并且第一磁钢、第二磁钢的布设形状呈窄口朝内的八字形，第三磁钢布设在该八字形的窄口部；
7.所述第一磁钢、第三磁钢之间的夹角为α1，第二磁钢、第三磁钢之间的夹角为α2，有α1＞α2，第一磁钢及第二磁钢的内外两端都设置有隔磁槽。
8.进一步的，第一磁钢内端的隔磁槽与第二磁钢内端的隔磁槽结构相异，构成非对称结构。
9.进一步的，所述永磁单元的中部设有圆形的辅助槽，辅助槽位于第一磁钢、第二磁钢之间。
10.本实用新型提供的内置式非对称极弧角u型永磁转子，采用每极极弧角不对称结构，使得相邻磁极中心线不对称结构，能有效提升综合性能，电机定子不需要斜槽，转子不需要斜极，定转子间也不需要设置不均匀气隙等措施，就能有效减小降低转矩波动，改善电机气隙磁场波形，在不增加电机槽数的条件下，能提高齿槽转矩波动的基波次数，减小齿槽基波和高次谐波转矩幅值，降低齿槽引起的转矩波动，使磁极径向中心线的d轴与极间中心线的q轴径向力趋于平衡，改善气隙磁通密度波形，降低机械振动、噪音和反电势谐波，减少铁心损耗，有效降低转矩波动。
附图说明
11.图1是本实用新型实施例的内置式非对称极弧角u型永磁转子的径向截面示意图；
12.图2是本实用新型实施例的内置式非对称极弧角u型永磁转子与现有内置式v型永磁转子的转矩波动直方图。
具体实施方式
13.以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围，本实用新型中的顿号均表示和的关系。
14.如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种内置式非对称极弧角u型永磁转子，包括转子铁芯1，所述转子铁芯1上设有多个永磁单元，各个永磁单元围绕转子铁芯的轴心对称布设；
15.所述永磁单元由第一磁钢21、第二磁钢22、第三磁钢23组成，所述第一磁钢21布设在d轴的逆时针侧，第二磁钢22布设在d轴的顺时针侧，并且第一磁钢21、第二磁钢22的布设形状呈窄口朝内的八字形，第三磁钢23布设在该八字形的窄口部；
16.所述第一磁钢21、第三磁钢23之间的夹角为α1，第二磁钢22、第三磁钢23之间的夹角为α2，有α1＞α2，第一磁钢21的内外两端分别设置有隔磁槽51、52，第二磁钢22的内外两端分别设置有隔磁槽53、54，α1＞α2使得每极极弧角不对称，导致相邻磁极中心线q轴、q’轴不对称，q轴与q’轴之前偏差β角（图1中的q轴为逆时针侧永磁单元的磁极中心线，q’轴为顺时针侧永磁单元的磁极中心线）；
17.第一磁钢21内端的隔磁槽52与第二磁钢22内端的隔磁槽53结构相异，构成非对称结构。
18.本实用新型实施例中，所述永磁单元的中部设有圆形的辅助槽4，辅助槽4位于第一磁钢21、第二磁钢22之间，开设辅助槽可以减少铁芯损耗，改善气隙磁场波形、降低转矩波动、抑制静态和动态电枢反应去磁。
19.图2是本实用新型实施例与现有内置式v型永磁转子的转矩波动直方图，图2中的竖坐标轴tr为转矩波动，方柱a为现有内置式v型永磁转子的转矩波动，方柱e为本实施例的转矩波动。
20.由电磁原因引起的转矩波动，会产生机械和电磁噪音，影响电机平稳运行和可靠性，它分为两种：一种是齿槽转矩，即定子齿槽与转子永磁体相互作用产生的转矩，该转矩随空间位置作周期性变化引起波动，它与定子电流无关；另一种是纹波转矩，即由电流和反电势波形差异引起的谐波转矩。车用永磁同步电机的转矩波动是齿槽转矩和纹波转矩的叠加。
21.从图2可以看出：现有内置式v型永磁转子的转矩波动为73%，本实施例的转矩波动为47.5%，转矩波动明显下降，可见本实施例的转子能有效降低齿槽转矩波动和和纹波转矩波动。
22.采用本实施例的永磁转子的电机与同规格的采用现有内置式v型永磁转子的电机进行了比较，电机的参数为：额定功率为18kw，额定转速为3000r/min，最大转速为9000r/min，额定转矩为57.3nm，最大转矩为126nm；
23.采用现有内置式v型永磁转子的电机的齿槽转矩为2.63nm，齿槽转矩波动为4.58%，效率为94%；
24.采用本实施例的永磁转子的电机的齿槽转矩为1.30nm，齿槽转矩波动为2.27%，效率为94%；
25.由此可见，采用本实施例的同规格电机，其齿槽转矩波动明显减小，效率显著提高。
26.本实用新型实施例构成相邻磁极中心线不对称结构，能有效提升综合性能。电机定子不需要斜槽，转子不需要斜极，定转子间也不需要设置不均匀气隙等措施，就能有效减小降低转矩波动，改善电机气隙磁场波形，在不增加电机槽数的条件下，能提高齿槽转矩波动的基波次数（频率），减小齿槽基波和高次谐波转矩幅值，降低齿槽引起的转矩波动，使磁极径向中心线的d轴与极间中心线的q轴径向力趋于平衡，改善气隙磁通密度波形，降低机械振动、噪音和反电势谐波，减少铁心损耗，有效降低转矩波动，提高过载能力，满足电动汽车驱动要求，实现电机高功率密度、低噪、低转矩波动、宽调速小型轻量化和平稳运行等特点。


技术特征：
1.一种内置式非对称极弧角u型永磁转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯上设有多个永磁单元，各个永磁单元围绕转子铁芯的轴心对称布设；其特征在于：所述永磁单元由第一磁钢、第二磁钢、第三磁钢组成，所述第一磁钢布设在d轴的逆时针侧，第二磁钢布设在d轴的顺时针侧，并且第一磁钢、第二磁钢的布设形状呈窄口朝内的八字形，第三磁钢布设在该八字形的窄口部；所述第一磁钢、第三磁钢之间的夹角为α1，第二磁钢、第三磁钢之间的夹角为α2，有α1＞α2，第一磁钢及第二磁钢的内外两端都设置有隔磁槽。2.根据权利要求1所述的内置式非对称极弧角u型永磁转子，其特征在于：第一磁钢内端的隔磁槽与第二磁钢内端的隔磁槽结构相异，构成非对称结构。3.根据权利要求1所述的内置式非对称极弧角u型永磁转子，其特征在于：所述永磁单元的中部设有圆形的辅助槽，辅助槽位于第一磁钢、第二磁钢之间。

技术总结
一种内置式非对称极弧角U型永磁转子，涉及电机技术领域，该转子包括转子铁芯，所述转子铁芯上设有多个永磁单元，各个永磁单元围绕转子铁芯的轴心对称布设；所述永磁单元由第一磁钢、第二磁钢、第三磁钢组成，所述第一磁钢布设在d轴的逆时针侧，第二磁钢布设在d轴的顺时针侧，并且第一磁钢、第二磁钢的布设形状呈窄口朝内的八字形，第三磁钢布设在该八字形的窄口部；所述第一磁钢、第三磁钢之间的夹角为α1，第二磁钢、第三磁钢之间的夹角为α2，有α1＞α2，第一磁钢及第二磁钢的内外两端都设置有隔磁槽。本实用新型提供的转子，能有效降低转矩波动。转矩波动。转矩波动。


技术研发人员：林德芳 罗锦英 王明光
受保护的技术使用者：上海特波电机有限公司
技术研发日：2022.10.17
技术公布日：2023/1/16