目的，本实用新型设计并通过仿真得出每个磁极相邻栅格层之间的间距H与转子极距T的比例对于电机凸极比和输出转矩的影响，本文所述“转子极距” T= 3i*Dl/(2p)，其中Dl为定子内径，P为极对数。相邻栅格层之间的间距H与转子极距T的比例对应电机凸极比和输出转矩的具体试验数据如图4所示，由于电机体积有限，间距H增大会导致栅格变薄，从而影响电机的抗退磁能力，因此间距H也不是越大越好，为了保证电机的磁通量及抗退磁能力，由图中数据可得出间距H小于T/16或者大于T/8时输出转矩明显降低，故各栅格层之间间距H与转子极距T的比例选取范围为T/16?T/8，最优选取T/12?T/10。
[0033]而且，各栅格层内栅格之间的间距W对电机的机械强度和漏磁控制也有很大影响，硅钢片的剪切应力一般不超过270Mpa，一旦超过，材料极有可能断裂，所述剪切应力为所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力，同截面相切的称为剪应力或剪切应力。各栅格层内栅格之间的间距W过小会导致硅钢片能够承受的剪切应力小，当电机高速旋转时可能导致硅钢片的断裂和磁钢的泄露，而间距W多大会使得栅格容量减少且硅钢片机械强度的冗余。电机的气隙δ = (Dl-D2)/2，其中Dl为定子内径，D2为转子外径，各栅格层内栅格间距W对应于输出转矩和转子最高转速下剪切应力的试验数据如图5所示，当栅格间距W小于δ /3时，转子高速下的剪切应力明显提高且输出转矩提升不高，而当W大于35时，虽然剪切应力有所下降，但是漏磁严重、输出转矩大幅下降，故而W应该选取δ/3?3 δ，对于本实用新型实施例1，优选地，W为δ?2 δ，这样既能提高转子的机械强度，保证其能够承受高速转动时的离心应力，也能控制漏磁在一个较小的范围。
[0034]本实施例采用钕铁硼磁钢和非导磁非导电材质配合使用，在第二层与第三层栅格的中间段内放置钕铁硼磁钢，而其它部空置或放置环氧树脂等非导磁非导电材料，大大减少了钕铁硼磁钢的使用量，节省材料、减轻重量，同时由于整个磁路只使用了部分磁钢。而如何选取磁钢填充量对于电机性能也有很大影响，磁钢填充率对应空载线反电势的试验数据如图6所示，其中磁钢填充率定义为磁钢总宽度/栅格槽总宽度，空载线反电势定义为额定转速下空载线反电势。通常电动汽车驱动电机的最高转速一般为额定转速的2?3倍，如果保证最高速下线反电势不超过电源电压，则额定转速下的空载线反电势峰值/电源电压为0.33?0.5，选取磁钢填充率为10 %?50 %，优选地20 %?40 %，这样就会使得电机性能兼顾永磁电机与异步电机的优点，同时又能尽量避免永磁电机与异步电机的缺点，既能保证该电机比异步电机效率高、调速范围宽，也能保证其高速下的反电动势不大，不会超过电源电压，确保电机的正常运转。配合使用分布式定子绕组，所述分布式绕组的电动机定子没有凸形极掌，每个磁极由一个或几个线圈按照一定的规律嵌装布线组成线圈组，通电后形成不同极性的磁极，以保证了磁阻转矩的波动小。
[0035]进一步，试验数据表明在相同磁钢条件下相邻两个磁极之间的最小间距A与转子极距T的比例对于电机的凸极比和输出转矩的对应关系如图7所示，由图中试验数据可得，选取磁极间距A为Τ/14?Τ/6，最优选择Τ/10?Τ/8。
[0036]进一步，相邻磁极栅格延长线形成的角度α的大小影响到电机的性能，如电机凸极比和输出转矩，相邻磁极栅格延长线形成的角度α对应电机凸极比和输出转矩的试验结果如图8所示，由图中数据可得出α应该选取10°?60°，最优选择为20°?40°。
[0037]本实用新型的永磁辅助式同步磁阻电机转子采用的磁路结构，其磁阻转矩占总转矩的比例在70%左右，永磁转矩占总转矩的比例在30%左右，其效率比同样等级的异步电机效率要高4个点左右，调速范围可以从额定转速到2倍额定转速，且其峰值功率可维持不变。
[0038]本实用新型的同步磁阻电机转子通过提高d、q轴磁阻差异来提高单位电流产生电磁转矩的能力，在相同的电流下能产生更大的磁阻转矩，从而使得合成的电磁转矩更大，因此采用本实用新型转子的同步磁阻电机工作电流可以更小，这也间接地提高了同步磁阻电机的退磁电流倍数，更有效地保证了同步磁阻电机在抗退磁方面的可靠性。此外，由于采用本实用新型转子的同步磁阻电机单位电流产生的电磁转矩更大，同步磁阻电机功率密度可以做的更高，无需为了提高电机的退磁电流而增大同步磁阻电机的体积或材料使用量，本实用新型的同步磁阻电机成本可以做得更低。
[0039]图9为本实用新型永磁辅助式同步磁阻电机转子第二实施例的结构示意图，本实施例中磁钢仅填充在离转子中心最近的的一层。
[0040]图10为本实用新型永磁辅助式同步磁阻电机转子第三实施例的结构示意图，本实施例中距离转子中心最远的一层栅格层为三段结构。
[0041]图11为本实用新型永磁辅助式同步磁阻电机转子第四实施例的结构示意图，本实施例中距离转子中心最远的一层栅格层为三段结构且磁钢仅填充在离转子中心最近的的一层。
[0042]对于为本实用新型的示范性实施例，应当理解为是本实用新型的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本实用新型的限定。
【主权项】
1.一种同步磁阻电机结构，包括定子、转子，所述定子包括定子铁心和绕组，所述转子包括转子铁心，其特征在于:所述转子铁心由转子冲片叠压而成，所述转子冲片包括若干个对称的磁极，所述磁极沿所述转子圆周N极和S极交替排列，所述磁极包括3?4层栅格，所述各相邻栅格层之间间距H与转子极距T之间的关系为:T/16 < H < Τ/8。
2.根据权利要求1所述的同步磁阻电机结构，其特征在于:所述各栅格层包括3?4个栅格。
3.根据权利要求2所述的同步磁阻电机结构，其特征在于:所述各层栅格之间间距W与所述转子、定子之间气隙δ的关系为:δ /3彡W彡3 δ。
4.根据权利要求3所述的同步磁阻电机结构，其特征在于:所述磁极栅格中部分放置磁钢，其余部分空置。
5.根据权利要求3所述的同步磁阻电机结构，其特征在于:所述磁极栅格中一部分放置磁钢，其余部分放置环氧树脂。
6.根据权利要求4或者权利要求5所述的同步磁阻电机结构，其特征在于:所述磁极栅格放置磁钢的体积占栅格总体积的比例为10%?50%。
7.根据权利要求6所述的同步磁阻电机结构，其特征在于:所述磁钢为钕铁硼磁钢。
8.根据权利要求1所述的同步磁阻电机结构，其特征在于:所述定子绕组为分布式绕组。
9.一种混合动力驱动系统，包括发动机、变速箱、电机，所述发动机、变速箱、电机顺序连接，其特征在于:所述电机为权利要求1-8所述的任意一种同步磁阻电机结构。
【专利摘要】本实用新型公开了一种同步磁阻电机结构及混合动力驱动系统，包括定子、转子，所述定子包括定子铁心和绕组，所述转子包括转子铁心，其特征在于：所述转子铁心由转子冲片叠压而成，所述转子冲片包括若干个对称的磁极，所述磁极沿所述转子圆周N极和S极交替排列，所述磁极包括3～4层栅格，所述各相邻栅格层之间间距H与转子极距T之间的关系为：T/16≤H≤T/8，所述栅格中部分放置磁钢，其他部分空置或放入环氧树脂等非导磁非导电材料，该结构节省成本且加工工艺简单，而且电机的调速范围宽、凸极比大且转矩波动小。
【IPC分类】H02K1-27, H02K1-24
【公开号】CN204465182
【申请号】CN201420725655
【发明人】余国权
【申请人】天津市松正电动汽车技术股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年11月26日