專利名稱：永磁電機內置式轉子結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動汽車電驅動系統驅動電機部分技術領域，特別涉及電動汽車用永磁電機技術領域，具體是指一種電動汽車用永磁電機內置式轉子結構。
背景技術：
隨著全球范圍內汽車保有量的迅速增加，汽車尾氣排放的加劇，由此帶來的資源與環境問題日益突出，因此世界上各大院校所屬科研機構及整車廠紛紛把新能源汽車的研發作為科研重點。電驅動系統是電動汽車的核心，而其中的電機是電驅動系統的心臟，其性能直接影響著整車性能。永磁同步電機在轉子上采用永磁體勵磁，具有功率密度高，效率高，轉矩性能好的優點，這些優點很好的符合了電動汽車電驅動系統中對牽引電機的要求， 因此，永磁同步電機成為了當前電驅動系統研究及應用領域中的首選機型。就整體而言，最常用的為表面式轉子結構和內置式轉子結構兩大類。內置式轉子結構由于其磁阻轉矩突出，因此成為目前車用永磁電機使用較多的轉子結構。但是，內置式轉子永磁電機在高速弱磁工況時，由于深度弱磁控制使得電機的氣隙磁場波形嚴重畸變，造成轉矩脈動大，電機鐵耗增加、效率下降，同時導致永磁體渦流損耗增加、轉子發熱、永磁體易發生不可逆退磁。其徑向分量可能導致定子鐵心和內置式轉子產生較大的震動和形變。目前，有一些方法對內置式轉子結構進行改進，雖有一定的效果但改進后對電機的其它性能影響較大，并且加工工藝較復雜，不適合批量生產。因此，為了解決存在的上述問題與缺陷，需要提供一種永磁電機內置式轉子結構， 采用該結構，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能。

實用新型內容本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種永磁電機內置式轉子結構，該永磁電機內置式轉子結構設計巧妙，結構簡潔，可以減小氣隙磁密波形畸變率， 降低電機轉矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、 降低噪聲的效果，提高電機的工作性能，適于大規模推廣應用。為了實現上述目的，本實用新型的永磁電機內置式轉子結構，包括轉子鐵心，其特點是，所述永磁電機內置式轉子結構還包括均設置在所述轉子鐵心內的相同的第一條狀永磁體、第二條狀永磁體和第三條狀永磁體，所述第一條狀永磁體靠近所述轉子鐵心的外表面，所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體排列成V形結構并位于所述第一條狀永磁體的下方。較佳地，所述第一條狀永磁體、所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體的兩
端均設置有空氣隔磁槽。較佳地，所述第一條狀永磁體的軸線與所述V形結構的對稱中心線垂直設置。[0010]較佳地，所述的轉子鐵心的外表面上開設有第一開槽和第二開槽，所述第一開槽和所述第二開槽相對于所述V形結構的對稱中心線對稱設置。更佳地，所述第一條狀永磁體的軸線與所述V形結構的對稱中心線垂直設置，所述第一開槽和所述第二開槽相對于所述第一條狀永磁體對稱設置。更佳地，所述第一開槽和所述第二開槽為半圓槽。本實用新型的有益效果具體在于1、本實用新型的永磁電機內置式轉子結構包括轉子鐵心、以及均設置在所述轉子鐵心內的相同的第一條狀永磁體、第二條狀永磁體和第三條狀永磁體，所述第一條狀永磁體靠近所述轉子鐵心的外表面，所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體排列成V形結構并位于所述第一條狀永磁體的下方，設計巧妙，結構簡潔，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能，適于大規模推廣應用。2、本實用新型的永磁電機內置式轉子結構的轉子鐵心的外表面上開設有第一開槽和第二開槽，所述第一開槽和所述第二開槽相對于所述V形結構的對稱中心線對稱設置，設計巧妙，結構簡潔，可以有效提高電機整體的功率密度，提高出轉矩能力，減小電機體積及質量，降低整車重量，可以顯著改善氣隙磁密波形，減小電機運行中的轉矩脈動，從而減小電動汽車在低速運行時的抖動和高速運行中的噪音，提高乘車的舒適程度，并可適當減輕轉子鐵心的質量，并增大轉子鐵心的散熱面積，減小轉子鐵心溫升，適于大規模推廣應用。

圖1是本實用新型的永磁電機內置式轉子結構的一具體實施例的結構示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。應理解，實施例僅是用于說明本實用新型，而不是對本實用新型的限制。請參見圖1所示，本實用新型的永磁電機內置式轉子結構包括轉子鐵心6，以及均設置在所述轉子鐵心6內的相同的第一條狀永磁體1、第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體 3，所述第一條狀永磁體1靠近所述轉子鐵心6的外表面，所述第二條狀永磁體2和所述第三條狀永磁體3排列成V形結構并位于所述第一條狀永磁體1的下方。所謂“相同的第一條狀永磁體1、第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體3”指的是三塊永磁體的形狀、尺寸和極性都完全一樣。為了減少漏磁，請參見圖1所示，在本實用新型的具體實施例中，所述第一條狀永磁體1、所述第二條狀永磁體2和所述第三條狀永磁體3的兩端均設置有空氣隔磁槽7。所述第一條狀永磁體1的軸線可以與所述V形結構的對稱中心線(未示出)垂直設置，也可以不垂直設置，請參見圖1所示，在本實用新型的具體實施例中，所述第一條狀永磁體1的軸線與所述V形結構的對稱中心線垂直設置。為了進一步改善性能，較佳地，所述的轉子鐵心6的外表面上開設有第一開槽4和第二開槽5，所述第一開槽4和所述第二開槽5相對于所述V形結構的對稱中心線對稱設置。[0022]所述第一開槽4和所述第二開槽5相對于所述第一條狀永磁體1可以對稱設置， 也可以不對稱設置。請參見圖1所示，在本實用新型的具體實施例中，所述第一條狀永磁體 1的軸線與所述V形結構的對稱中心線垂直設置，所述第一開槽4和所述第二開槽5相對于所述第一條狀永磁體1對稱設置。所述第一開槽4和所述第二開槽5可以是任何合適形狀的開槽，請參見圖1所示， 在本實用新型的具體實施例中，所述第一開槽4和所述第二開槽5為半圓槽。第一條狀永磁體1、第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體3可沿軸向分為四段，裝配時分別進行填充，減小了裝配的難度和加工永磁體的成本。本實用新型的永磁電機內置式轉子結構中每極下永磁體由三塊形狀、尺寸和極性都完全一樣的永磁體(即第一條狀永磁體1、第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體幻組成， 永磁體均為一字形永磁體，其中第一條狀永磁體1貼近轉子鐵心6的外表面，但要保證轉子鐵心6的機械強度，第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體3排列成V形結構，位于第一條狀永磁體1的下側。永磁體的極弧因數、空氣隔磁槽7尺寸及半圓開口(即第一開槽4和第二開槽5 的開口)的大小都借助有限元軟件進行分析，永磁體的極弧因數、三塊永磁體的排列及仿真方法是保證一字形永磁體(這里及以下的“一字形永磁體”特指第一條狀永磁體1)極弧因數不變，改變V形永磁體(由第二條狀永磁體2和第三條狀永磁體3形成)的極弧因數， 計算出V形永磁體的最優極弧因數，在V形永磁體最優極弧因數不變的情況下，改變一字形永磁體極弧因數，確定最后的最優氣隙磁密所對應的極弧因數。待一字形永磁體及V形永磁體最優極弧因數組合確定后，對半圓開口的大小位置進行仿真分析，目的是通過改變磁路磁阻使氣隙磁密波形接近正弦。空氣隔磁槽7尺寸要使漏磁達到最小，但同時要考慮飽和及機械強度的要求。本實用新型具有如下優點1、通過采用一字形永磁體與V形永磁體相結合結構，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能。2、通過在轉子鐵心6的中心線兩側增開半圓槽，可以顯著改善氣隙磁密波形，減小電機運行中的轉矩脈動，從而減小電動汽車在低速運行時的抖動和高速運行中的噪音， 提高乘車的舒適程度。3、通過在轉子鐵心6的中心線兩側增開半圓槽，可以顯著減小永磁體的渦流損耗，降低永磁體退磁的可能性；減小電機的鐵耗，提高電機的效率。4、轉子鐵心6的表面開槽可適當減輕轉子鐵心6的質量，并增大轉子鐵心6的散熱面積，減小轉子鐵心6的溫升。綜上，本實用新型的永磁電機內置式轉子結構設計巧妙，結構簡潔，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能，適于大規模推廣應用。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
權利要求1.一種永磁電機內置式轉子結構，包括轉子鐵心，其特征在于，所述永磁電機內置式轉子結構還包括均設置在所述轉子鐵心內的相同的第一條狀永磁體、第二條狀永磁體和第三條狀永磁體，所述第一條狀永磁體靠近所述轉子鐵心的外表面，所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體排列成V形結構并位于所述第一條狀永磁體的下方。
2.根據權利要求1所述的永磁電機內置式轉子結構，其特征在于，所述第一條狀永磁體、所述第二條狀永磁體和所述第三條狀永磁體的兩端均設置有空氣隔磁槽。
3.根據權利要求1所述的永磁電機內置式轉子結構，其特征在于，所述第一條狀永磁體的軸線與所述V形結構的對稱中心線垂直設置。
4.根據權利要求1所述的永磁電機內置式轉子結構，其特征在于，所述的轉子鐵心的外表面上開設有第一開槽和第二開槽，所述第一開槽和所述第二開槽相對于所述V形結構的對稱中心線對稱設置。
5.根據權利要求4所述的永磁電機內置式轉子結構，其特征在于，所述第一條狀永磁體的軸線與所述V形結構的對稱中心線垂直設置，所述第一開槽和所述第 二開槽相對于所述第一條狀永磁體對稱設置。
6.根據權利要求4所述的永磁電機內置式轉子結構，其特征在于，所述第一開槽和所述第二開槽為半圓槽。
專利摘要本實用新型涉及一種永磁電機內置式轉子結構，包括轉子鐵心、以及均設置在轉子鐵心內的相同的第一、第二和第三條狀永磁體，第一條狀永磁體靠近轉子鐵心的外表面，第二和第三條狀永磁體排列成V形結構并位于第一條狀永磁體的下方。較佳地，第一、第二和第三條狀永磁體的兩端均設置有空氣隔磁槽，第一條狀永磁體的軸線與V形結構的對稱中心線垂直設置，轉子鐵心的外表面上開設有第一和第二開槽，相對于V形結構的對稱中心線對稱設置。本實用新型設計巧妙，結構簡潔，可以減小氣隙磁密波形畸變率，降低電機轉矩脈動，減小電機鐵耗及永磁體渦流損耗、提高電機效率，達到減小電機振動、降低噪聲的效果，提高電機的工作性能，適于大規模推廣應用。
文檔編號H02K1/27GK202260721SQ20112042257
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者劉經宇, 廖肖峰, 楊鶴 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司