一种永磁同步电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电机，尤其涉及一种永磁同步电机。
【背景技术】
[0002]为了节约能源，减小碳排放，电动、油电混动车型越来越多，这些车型大多采用永磁同步电机方案，永磁同步电机的输出扭矩正比于电机的工作电流和反电势系数。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能力不够，特别是电机最高转速时的空载反电势电压不够。为了兼顾电机的宽转速范围和动力性能，这类电机大多采用内置磁钢转子结构，依靠内嵌磁钢转子电机交轴电感大于直轴电感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。
[0003]但这种电机应用在汽车行业，对电机的峰值扭矩和调速范围要求越来越高，同时对电机体积小型化的要求越来越高，目前的永磁同步电机无法很好地满足要求。同时永磁同步电机的主要构成材料之一稀土磁钢资源有限，成本较高。
[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。
【发明内容】
[0005]本发明为解决现有技术问题，提供一种具有更高功率密度、更宽调速范围同时成本低廉的用于永磁同步电机。
[0006]本发明的技术方案是:一种永磁同步电机，包括转子和设置于所述转子外的定子，所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯上设有磁槽，所述磁槽内嵌有磁钢组，其特征在于:所述磁槽均匀设置于所述转子铁芯的圆周方向上，所述磁槽包括第一磁槽和第二磁槽，所述第二磁槽相比于所述第一磁槽更靠近所述转子铁芯的圆周边缘，所述第一磁槽的数量是所述第二磁槽数量的一半，所述第一磁槽与所述第二磁槽交错对应，且设置于与所述第一磁槽相对应的所述第二磁槽和所述转子铁芯的转轴之间；所述第二磁槽内设置有外磁钢组，所述第一磁槽内设置有内磁钢组。
[0007]作为优选，所述外磁钢组包括一个横截面为矩形的外磁体，所述外磁体沿所述转子铁芯横截面圆周弦方向设置。
[0008]作为优选，所述外磁钢组包括横截面为开口向外的“V”字形的外磁体，所述外磁体的夹角为钝角。作为优选，:所述第一磁槽的横截面为开口指向所述转子铁芯横截面圆周的“V”字形、“U”字形或“W”字形，所述第一磁槽两个侧边形成的夹角为锐角，该第一磁槽与所述转子铁芯横截面圆周围绕于与所述第一磁槽相对应的所述第二磁槽。作为优选，所述内磁钢组可以为2块矩形的内磁体，分别设置于“V”字形的2个侧边；3块矩形的内磁体，分别设置于“U”字形的2个侧边和I个底边；4块矩形的内磁体，分别设置于“W”字形的4个侧边这三种情况中的任意一种。
[0009]作为优选，所述外磁钢组的磁极方向沿所述转子铁芯径向设置。
[0010]作为优选，所述内磁钢组靠近与该内磁钢组相对应的所述外磁钢组一端的磁极与所述外磁钢组靠近所述转子铁芯转轴一端的磁极不同。
[0011]作为优选，所述外磁钢组由稀土磁钢材料制成；所述内磁钢组由铁氧体磁钢材料或稀土磁钢材料制成。
[0012]作为优选，所述内磁钢组和所述外磁钢组分别由内磁体和外磁体构成，所述内磁体和所述外磁体均为永磁体，所述内磁体的厚度小于所述外磁体的厚度。
[0013]永磁同步电机的转子上的磁体常规结构有三种，外贴式、内贴式和内嵌式。其中，外贴式具有制造方便、转动惯性小、结构简单等优点，但功率密度不高，磁利用率较低；内贴式相比于外贴式，充分利用了磁链结构的不对称性所生成的独特的磁阻转矩，能够很好改善电机的运行性能，提升电机的功率密度，但其缺点也很突出，成本较高，漏磁系数较大；内嵌式结构其磁体安置在转子的内部，结构较为复杂，但优点是有较高气隙的磁通密度，因此能产生较大转矩。本电机的转子采用内嵌磁钢结构，同时本电机采用两组不同规格的磁体。【背景技术】提及的专利的转子中，两组不同规格的磁体采用简单的层叠结构，因此其效果仅相当于一组磁体的简单加强。
[0014]本电机的两组磁钢组结构，创造性地采用了交错对应设置，S卩外磁钢组的数量是内磁钢组的两倍，外磁钢组沿转子圆周均匀分布，每间隔一个的外磁钢组和转轴之间设置一个内磁钢组，形成交错对应。交错对应的外磁钢组和内磁钢组，可使得磁力线交替通过一层或两层磁钢组，该结构能有效扼制反电势系数，而永磁同步电机的输出扭矩反比于反电势系数。内磁钢组在截面上形成一个半包围结构，连同转子外圆形成全包围结构，将外磁钢组包裹于内。所有外磁钢组的磁极均为同一极指向转子外圆，即径向设置，内磁钢组的磁极为，靠近外磁极内端的磁极与外磁极内端的磁极不同，也即当所有外磁钢组指向转子外圆的一端为N极时，外磁钢组指向转子转轴的一端为S极，内磁钢组靠近外磁钢组的一端为N极；反之，当外磁钢组指向转子外圆的一端为S极时，内磁钢组靠近外磁钢组的一端为S极，使得外磁钢组和内磁钢组形成一个磁力线的串联。
[0015]本电机之所以采用磁钢组而不是简单的单个磁体，是因为磁钢组可有若干个磁体构成，也可由I个磁体构成。其中，外磁钢组可由I个或2个磁体构成，采用I个磁体时，该磁体横截面为矩形，沿转子的截面圆周切线方向设置；采用2个磁体时，每个磁体的横截面为形状面积相同的矩形，拼接成一个开口向外夹角为钝角且均匀设置的“V”字形，该钝角的角度较大，比较接近于180度。内磁钢组可由2个、3个或4个磁体构成，采用2个磁体时，这2个磁体形成一个跨外磁体两侧且两个侧边之间的夹角为锐角的“V”字形，2个磁体分别设置于“V”的两个侧边；采用3个磁体时，形成一个包围外磁体且两个侧边之间的夹角为锐角的“U”字形，3个磁体分别设置于“U”的两个侧边和底边；同理可得，采用4个磁体时，形成两个侧边之间的夹角为锐角的“W”形。
[0016]本电机工作时，外磁钢组能汇集内磁钢组产生的磁通，使得内磁钢组的磁通有效汇集，当内磁钢组采用3个磁体时，外磁钢组的电机空载磁密超过其剩磁，使得电机具备更高的功率密度。同时内磁钢组所在的极弧避免了电枢磁力线绕开同一个磁级的作用，即电枢的直轴磁通通路被有效阻断，导致了较小的直轴电感，电枢的交轴磁通可以在同一磁级的外磁钢组外侧转子冲片和外磁钢组与内磁钢组之间的转子冲片同时通过，相比于常规的内置磁路结构磁通通路更畅通且更有效，形成了较大数值的交轴电感。
[0017]本电机的内磁钢组采用厚度较薄的磁体，也可采用铁氧磁钢材料。其中减小厚度，最直接的效果就是降低成本，其次，内磁钢组的磁体厚度减小，可有效减小内磁钢组占用的体积，在相同性能下，有效减小电机的体积，而在相同体积的电机转子上，能布置更多极数的小体积的