專利名稱：多相容錯永磁同步電機轉子的制作方法
技術領域：
本發明涉及多相容錯永磁同步電機轉子，屬于永磁電機領域。
背景技術：
隨著環境與能源危機等問題的日益嚴重，社會對環境清潔和能源安全問題的重視程度日益加大，由此極大的促進了電動汽車的發展。對于電動汽車而言，電驅動系統的可靠性和安全性至關重要。而傳統的三相永磁同步電機在繞組開路、繞組短路以及驅動器功率器件發生開路或短路故障的時候，電機的轉矩輸出會劇烈變化，甚至于不能工作，進而對車輛本身和車內人員的安全造成嚴重威脅，因此，出于安全性和可靠性的考慮，采用具有良好容錯能力的多相容錯永磁同步電機系統作為電動汽車的電驅動系統就極為重要。所謂容錯就是指電機系統在發生故障的情況下仍然可以保持和正常狀態下一樣或者相當的輸出能力，并且在故障狀態下電機應該具有故障保護和抑制的功能，防止故障的惡化和擴散。采用 多相容錯永磁同步電機作為電動汽車的動力來源，可以在電機發生故障的時候繼續運行，直到故障修復，由此大大提高了電動汽車的安全性，是電動汽車的理想選擇。對于電動汽車用多相永磁容錯電機，需要能夠在繞組端部短路，匝間短路等故障狀態下繼續運行。對于常規的表貼式永磁電機，永磁體均勻粘貼在轉子鐵心表面，短路故障發生時，電機的短路電流很大，短路電流過大一方面會造成繞組燒毀，另一方面也會導致永磁體退磁。針對短路電流過大導致的永磁體退磁、繞組燒毀等問題，傳統的設計方式是對電機的定子槽形進行特殊設計，如增加槽肩的厚度、減小槽口寬度、設計窄而深的槽型等方式來增加電機的漏抗，從而對電機的短路電流進行抑制。增加漏磁雖然可以實現對短路電流的抑制，但是電機在正常狀態下的轉矩等電磁性能也受到了負面影響，因此如何在不影響電機電磁性能的前提下實現對電機短路電流的抑制就極具現實意義。

發明內容
本發明目的是為了解決常規表貼式永磁電機的短路電流抑制效果不好的問題，提供了一種多相容錯永磁同步電機轉子。本發明所述多相容錯永磁同步電機轉子，它包括轉子鐵心和P個永磁體，轉子鐵心包括轉子鐵心軛和P個轉子鐵心極，在圓環形的轉子鐵心軛的外圓表面沿圓周方向均勻設置有P個轉子鐵心極，每兩個轉子鐵心極之間形成永磁體槽，每個永磁體槽中嵌入一個永磁體，永磁體的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽的扇形面圓心角，P個永磁體與定子相對的表面的極性相同，且為徑向充磁或平行充磁，P為轉子的極對數。本發明的優點針對常規表貼式永磁電機轉子，將轉子相異極性永磁體中一種極性的永磁體取出，使用轉子鐵心材料代替，沒有被取出的永磁體分別形成轉子每對磁極中的一個極，用以替代被取出的永磁體的轉子鐵心材料形成轉子每對磁極中另一個極性的磁極。一種極性的永磁體被轉子鐵心材料代替，使得電機的交直軸電抗產生變化，與常規表貼式轉子相比，這種某一相同極性的永磁體被轉子鐵心材料代替的轉子，電機的交直軸電抗變大，電抗的增加使得電機的繞組短路電流變小，從而達到限制短路電流的目的。它的轉子鐵心為圓筒形，永磁體鑲嵌在轉子鐵心內側即為外轉子電機，永磁體鑲嵌在轉子鐵心外側即為內轉子電機。該轉子使得永磁體在轉子表面的固定更加容易，永磁體用量減半，成本降低，具有很高的電氣和機械可靠性。


圖I是本發明所述多相容錯永磁同步電機轉子的結構示意圖。圖2是基于本發明的電機交直軸磁路示意圖。圖3是基于表貼式永磁轉子的電機交直軸磁路不意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結合圖I至圖3說明本實施方式，本實施方式所述多相容錯永磁同步電機轉子，它包括轉子鐵心I和P個永磁體2，轉子鐵心I包括轉子鐵心軛1-2和P個轉子鐵心極1-1，在圓環形的轉子鐵心軛1-2的外圓表面沿圓周方向均勻設置有P個轉子鐵心極1-1，每兩個轉子鐵心極1-1之間形成永磁體槽3，每個永磁體槽3中嵌入一個永磁體2,永磁體2的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽3的扇形面圓心角，P個永磁體2與定子相對的表面的極性相同，且為徑向充磁或平行充磁，P為轉子的極對數。轉子鐵心極I和永磁極2沿轉子鐵心I的外圓表面上依次交替排布，P個永磁體2的極性相同，若永磁體2與定子相對的表面的極性都為S極，則P個轉子鐵心I與定子相對的表面的極性都為N極。永磁體2的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽3的扇形面圓心角，即永磁體2所占機械角小于或等于永磁體槽3所占機械角。調節轉子鐵心I和永磁體2的外形和轉子與定子之間的氣隙分布，使得所述氣隙產生正弦波或梯形波磁場分布。結合圖2、圖3說明本發明的工作原理。該主磁通路徑與傳統表貼式永磁電機類似,每對極的磁路保持對稱。相比較傳統表貼式永磁電機，本發明使用一塊永磁體提供一對極所需要的磁勢。對于本發明來說，如圖2，直軸磁路路徑為永磁體2 —氣隙一定子鐵心
4—氣隙一轉子鐵心極1-1 —轉子鐵心軛1-2 —回到永磁體2，形成直軸閉合磁路5 ;交軸磁路路徑為轉子鐵心極1-1 —氣隙一定子鐵心4 —氣隙一轉子鐵心極1-1 —轉子鐵心軛1-2 —轉子鐵心極1-1，形成交軸閉合磁路6。對于傳統表貼式永磁電機來說,如圖3,直軸磁路路徑為永磁體2 —氣隙一定子鐵心4 —氣隙一永磁體2 —轉子鐵心I—回到永磁體2，形成直軸閉合磁路7 ;交軸磁路路徑為永磁體2之間區域一氣隙一定子鐵心4—氣隙一永磁體2之間區域一轉子鐵心I —回到永磁體2，形成交軸閉合磁路8。比較本發明的直軸磁路5和傳統的表貼式永磁電機的直軸磁路7,本發明提到的轉子直軸磁通路徑5先后經過一層永磁體2,兩層氣隙；而傳統的表貼式永磁電機的直軸磁通路徑7先后經過兩層永磁體和兩層氣隙，故此本發明提出的轉子結構的直軸電抗比傳統表貼式永磁電機的直軸電抗大，因此可以更好的限制電機的繞組短路電流。對比本發明的交軸磁路6和傳統的表貼式永磁電機的交軸磁路8,本發明提到的轉子交軸磁通路徑6僅是經過兩層氣隙；而傳統的表貼式永磁電機的交軸磁通路徑8先后經過兩層永磁體之間區域和兩層氣隙，故此本發明提出的轉子結構的交軸電抗比傳統表貼式永磁電機的交 軸電抗大。此外，與傳統的表貼式永磁電機轉子相比，本發明提出的轉子結構永磁體用量減半，制造的電機也會有更低的成本。
具體實施方式
二 本實施方式對實施方式一作進一步說明，轉子鐵心I由實心鋼構成或由硅鋼片疊加構成。
具體實施方式
三本實施方式對實施方式一作進一步說明，轉子鐵心I由非晶態鐵磁復合材料或SMC軟磁復合材料構成。
具體實施方式
四本實施方式對實施方式一作進一步說明，轉子鐵心極1-1和轉子鐵心軛1-2為一體件。
權利要求
1.多相容錯永磁同步電機轉子，其特征在于，它包括轉子鐵心(I)和P個永磁體(2)，轉子鐵心(I)包括轉子鐵心軛(1-2)和P個轉子鐵心極(1-1 )，在圓環形的轉子鐵心軛(1-2)的外圓表面沿圓周方向均勻設置有P個轉子鐵心極(1-1)，每兩個轉子鐵心極(1-1)之間形成永磁體槽(3 ),每個永磁體槽(3 )中嵌入一個永磁體(2 ),永磁體(2 )的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽(3)的扇形面圓心角，P個永磁體(2)與定子相對的表面的極性相同,且為徑向充磁或平行充磁，P為轉子的極對數。
2.根據權利要求I所述多相容錯永磁同步電機轉子，其特征在于，轉子鐵心(I)由實心鋼構成或由硅鋼片疊加構成。
3.根據權利要求I所述多相容錯永磁同步電機轉子，其特征在于，轉子鐵心(I)由非晶態鐵磁復合材料或SMC軟磁復合材料構成。
4.根據權利要求I所述多相容錯永磁同步電機轉子，其特征在于，轉子鐵心極(1-1)和轉子鐵心軛(1-2)為一體件。
全文摘要
多相容錯永磁同步電機轉子，屬于永磁電機領域，本發明為解決常規表貼式永磁電機的短路電流抑制效果不好的問題。本發明所述多相容錯永磁同步電機轉子，它包括轉子鐵心和p個永磁體，轉子鐵心包括轉子鐵心軛和p個轉子鐵心極，在圓環形的轉子鐵心軛的外圓表面沿圓周方向均勻設置有p個轉子鐵心極，每兩個轉子鐵心極之間形成永磁體槽，每個永磁體槽中嵌入一個永磁體，永磁體的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽的扇形面圓心角，p個永磁體與定子相對的表面的極性相同，且為徑向充磁或平行充磁，p為轉子的極對數。
文檔編號H02K1/27GK102882300SQ20121042072
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者鄭萍, 隋義, 吳帆, 佟誠德, 王鵬飛 申請人:哈爾濱工業大學