轮毂电机及其永磁体结构

本申请涉及新能源汽车，特别是涉及轮毂电机及其永磁体结构。

背景技术：

1、轮毂电机按励磁方式不同可分为电励磁电机与永磁体励磁电机。为了降低励磁绕组质量与损耗，永磁同步电机已逐渐成为主流轮毂电机类型。现阶段轮毂电机使用的永磁体主要是烧结钕铁硼永磁体(nd-fe-b)、粘结钕铁硼永磁体(nd-fe-b)、钐铁氮永磁体(sm-fe-n)、钐钴永磁体(sm-co)等。烧结钕铁硼永磁体具有磁能积高、剩余磁场强度大特点。结钕铁硼永磁体由永磁体粉末粘接而成，易于制成形状复杂的永磁体材料。而轮毂电机对其永磁体设计要求主要体现在机械安装强度、抗退磁能力与磁场强度三个方面。

2、相关技术遍采用增加永磁体用量的过冗余设计方法设计永磁体，造成了材料浪费。为了进一步提高永磁体材料性能，目前主流方案是在永磁体制造过程中加入特定添加剂形成混合永磁体，但是这种方法往往以严重损失某一项性能为代价提升永磁体的另一单项性能，例如通过严重减少永磁体的磁场强度以增腔永磁体的抗退磁能力。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有的永磁体以严重损失某一项性能为代价提升永磁体的另一单项性能问题，提供一种轮毂电机及其永磁体结构。

2、一种永磁体结构，用于设置在转子背铁上，所述永磁体结构包括多个永磁体单元，多个所述永磁体单元沿一圆周依次排列以形成至少一个永磁体阵列环，每个所述永磁体单元包括第一高磁能积永磁体、第二高磁能积永磁体以及抗退磁永磁体，所述第一高磁能积永磁体沿所述圆周方向的两侧分别设置有所述抗退磁永磁体，每个所述抗退磁永磁体远离所述第一高磁能积永磁体的一侧设置有所述第二高磁能积永磁体，所述第一高磁能积永磁体沿所述圆周方向的弧线长度大于所述抗退磁永磁体沿所述圆周方向的弧线长度。

3、在其中一个实施例中，所述抗退磁永磁体包括沿所述圆周方向的依次设置的第一抗退磁永磁体和第二抗退磁永磁体，所述第一抗退磁永磁体位于所述第二抗退磁永磁体靠近所述第一高磁能积永磁体的一侧；

4、所述第一高磁能积永磁体和所述第一抗退磁永磁体的充磁方向沿所述圆周的径向，所述第二高磁能积永磁体和所述第二抗退磁永磁体的充磁方向沿所述圆周方向；或者，所述第一高磁能积永磁体和所述第一抗退磁永磁体的充磁方向沿所述圆周方向，所述第二高磁能积永磁体和所述第二抗退磁永磁体的充磁方向沿所述圆周的径向。

5、在其中一个实施例中，所述抗退磁永磁体靠近所述转子背铁的一侧表面积大于等于所述抗退磁永磁体沿所述圆周的径向任意位置的横截面积。

6、在其中一个实施例中，所述抗退磁永磁体靠近所述第一高磁能积永磁体的一侧内凹陷以形成第一凹陷部，所述第一高磁能积永磁体靠近所述抗退磁永磁体的一侧向外凸起以形成第一凸起部，所述第一凹陷部与所述第一凸起部相配合。

7、在其中一个实施例中，所述抗退磁永磁体靠近所述第二高磁能积永磁体的一侧内凹陷以形成第二凹陷部，所述第二高磁能积永磁体靠近所述抗退磁永磁体的一侧向外凸起以形成第二凸起部，所述第二凹陷部与所述第二凸起部相配合。

8、在其中一个实施例中，所述永磁体单元靠近所述转子背铁的一侧为与所述转子背铁的弧度相适应的圆弧形结构，所述永磁体单元沿所述圆周的径向的尺寸从所述永磁体单元的中部向两侧依次递减，所述中部指所述永磁体单元沿所述圆周方向的中部。

9、在其中一个实施例中，所述第二高磁能积永磁体远离所述抗退磁永磁体的一侧为弧形结构。

10、在其中一个实施例中，第一高磁能积永磁体和第二高磁能积永磁体均为钕铁硼永磁体，所述抗退磁永磁体为钐铁氮永磁体或钐钴永磁体。

11、在其中一个实施例中，所述永磁体阵列环的数量为两个，两个所述永磁体阵列环按照分段斜极的方式布置。

12、一种轮毂电机，包括转子背铁、定子背铁、定子绕组以及上述的永磁体结构，所述转子背铁为环形结构，所述永磁体结构采用表贴的方式粘贴在所述转子背铁的内环，所述定子背铁同轴且间隔设置在转子背铁的内环，定子绕组设置在所述定子背铁上。

13、在其中一个实施例中，所述转子背铁的内环开设有容纳槽，所述永磁体结构固定在所述容纳槽内。

14、在其中一个实施例中，所述轮毂电机还包括紧固件，所述容纳槽沿轴向方向的一个侧壁与所述容纳槽的槽底通过所述紧固件连接，所述紧固件用于将所述永磁体结构紧固于所述容纳槽。

15、上述永磁体结构，每个永磁体单元包括第一高磁能积永磁体、第二高磁能积永磁体以及抗退磁永磁体，即通过对永磁体单元进行分段设置，使用抗退磁永磁体填充易发生退磁的区域，以增强整个永磁体单元的抗退磁能力。同时由于第一高磁能积永磁体沿圆周方向的弧线长度大于抗退磁永磁体沿圆周方向的弧线长度，即抗退磁永磁体使用量不大，虽然抗退磁永磁体磁能积较低，但是对轮毂电机转矩输出能力降低作用不大；而从抗退磁性能而言，由于抗退磁永磁体的布置位置特殊，因此可以显著提高永磁体的抗退磁性能。

技术特征：

1.一种永磁体结构，其特征在于，用于设置在转子背铁上，所述永磁体结构包括多个永磁体单元，多个所述永磁体单元沿一圆周依次排列以形成至少一个永磁体阵列环，每个所述永磁体单元包括第一高磁能积永磁体、第二高磁能积永磁体以及抗退磁永磁体，所述第一高磁能积永磁体沿所述圆周方向的两侧分别设置有所述抗退磁永磁体，每个所述抗退磁永磁体远离所述第一高磁能积永磁体的一侧设置有所述第二高磁能积永磁体，所述第一高磁能积永磁体沿所述圆周方向的弧线长度大于所述抗退磁永磁体沿所述圆周方向的弧线长度。

2.根据权利要求1所述的永磁体结构，其特征在于，所述抗退磁永磁体包括沿所述圆周方向的依次设置的第一抗退磁永磁体和第二抗退磁永磁体，所述第一抗退磁永磁体位于所述第二抗退磁永磁体靠近所述第一高磁能积永磁体的一侧；

3.根据权利要求1所述的永磁体结构，其特征在于，所述抗退磁永磁体靠近所述转子背铁的一侧表面积大于等于所述抗退磁永磁体沿所述圆周的径向任意位置的横截面积。

4.根据权利要求3所述的永磁体结构，其特征在于，所述抗退磁永磁体靠近所述第一高磁能积永磁体的一侧内凹陷以形成第一凹陷部，所述第一高磁能积永磁体靠近所述抗退磁永磁体的一侧向外凸起以形成第一凸起部，所述第一凹陷部与所述第一凸起部相配合。

5.根据权利要求3所述的永磁体结构，其特征在于，所述抗退磁永磁体靠近所述第二高磁能积永磁体的一侧内凹陷以形成第二凹陷部，所述第二高磁能积永磁体靠近所述抗退磁永磁体的一侧向外凸起以形成第二凸起部，所述第二凹陷部与所述第二凸起部相配合。

6.根据权利要求1所述的永磁体结构，其特征在于，所述永磁体单元靠近所述转子背铁的一侧为与所述转子背铁的弧度相适应的圆弧形结构，所述永磁体单元沿所述圆周的径向的尺寸从所述永磁体单元的中部向两侧依次递减，所述中部指所述永磁体单元沿所述圆周方向的中部。

7.根据权利要求1所述的永磁体结构，其特征在于，所述第二高磁能积永磁体远离所述抗退磁永磁体的一侧为弧形结构。

8.根据权利要求1所述的永磁体结构，其特征在于，第一高磁能积永磁体和第二高磁能积永磁体均为钕铁硼永磁体，所述抗退磁永磁体为钐铁氮永磁体或钐钴永磁体。

9.根据权利要求1所述的永磁体结构，其特征在于，所述永磁体阵列环的数量为两个，两个所述永磁体阵列环按照分段斜极的方式布置。

10.一种轮毂电机，其特征在于，包括转子背铁、定子背铁、定子绕组以及权利要求1-9任意一项所述的永磁体结构，所述转子背铁为环形结构，所述永磁体结构采用表贴的方式粘贴在所述转子背铁的内环，所述定子背铁同轴且间隔设置在转子背铁的内环，定子绕组设置在所述定子背铁上。

11.根据权利要求10所述的轮毂电机，其特征在于，所述转子背铁的内环开设有容纳槽，所述永磁体结构固定在所述容纳槽内。

12.根据权利要求11所述的轮毂电机，其特征在于，所述轮毂电机还包括紧固件，所述容纳槽沿轴向方向的一个侧壁与所述容纳槽的槽底通过所述紧固件连接，所述紧固件用于将所述永磁体结构紧固于所述容纳槽。

技术总结
本申请涉及一种永磁体结构，包括多个永磁体单元，多个永磁体单元沿一圆周依次排列以形成至少一个永磁体阵列环，每个永磁体单元包括第一高磁能积永磁体、第二高磁能积永磁体以及抗退磁永磁体，第一高磁能积永磁体沿圆周方向的两侧分别设置有抗退磁永磁体，每个抗退磁永磁体远离第一高磁能积永磁体的一侧设置有第二高磁能积永磁体，第一高磁能积永磁体沿圆周方向的弧线长度大于抗退磁永磁体沿圆周方向的弧线长度。使用抗退磁永磁体填充易发生退磁的区域，以增强整个永磁体单元的抗退磁能力，同时，由于抗退磁永磁体使用量不大，即对磁能积影响较小。

技术研发人员：严可汗,李建秋,胡尊严,胡家毅,徐梁飞,欧阳明高
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15