電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子的制作方法
【專利摘要】一種電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子，涉及電機技術領域，所解決的是降低電機力矩波動的技術問題。該轉子上開設有多個一字型永磁槽，每個一字型永磁槽內都嵌置有一字型磁鋼，各個一字型永磁槽等分成A、B兩類，并且各個A類永磁槽與各個B類永磁槽沿轉子的周向交替布設，并且各個A類永磁槽的徑向插入深度一致，各個B類永磁槽的徑向插入深度一致，并且A類永磁槽的徑向插入深度大于B類永磁槽的徑向插入深度，一字型永磁槽的徑向插入深度是指一字型永磁槽與轉子軸心之間的最小間距。本實用新型提供的轉子，特別適用于電動汽車使用。
【專利說明】
電動汽車電機的低波動內置式_字型永磁轉子
技術領域
[0001]本實用新型涉及電機技術，特別是涉及一種電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子的技術。
【背景技術】
[0002]電動汽車是解決能源危機和環境污染的重要途徑。電動汽車用驅動電機制約著中國電動汽車的研發及其產業化進程。尤其在適用于電動汽車的高效能內置式永磁同步電機方面，存在著功率密度低，高速恒功率范圍窄、力矩波動大、過載能力低和可靠性差等缺陷，難以滿足要求。電動汽車用驅動電機制約著中國電動汽車的研發及其產業化進程。
[0003]齒槽力矩(也稱磁阻力矩)是自動化場合、機電一體化場合的調速系統中致命缺陷。現有的降低電機力矩波動方法主要有分數槽法、輔助槽法、輔助齒法、斜槽法、斜極法、閉口槽法和磁化槽楔法等，這些方法各有利弊，但總是難以有效消除齒槽效應。斜槽或斜極是最常用減小力矩波動的方法，但斜槽和斜極法對方波電機氣隙磁感應強度平頂寬度有影響，同時定子斜槽使生產工藝和結構復雜，使定子槽面積減小，降低出力，使銅耗增加，斜槽和斜極兩者均降低出力，并使電機的工藝和結構復雜，電機制造成本提高。
【實用新型內容】
[0004]針對上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能降低齒槽引起的力矩波動，從而能降低機械振動、噪音的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子，該轉子上開設有多個一字型永磁槽，每個一字型永磁槽內都嵌置有一字型磁鋼，其特征在于:
[0006]各個一字型永磁槽等分成兩類，其中的一類為A類永磁槽，另一類為B類永磁槽，并且各個A類永磁槽與各個B類永磁槽沿轉子的周向交替布設，并且各個A類永磁槽的徑向插入深度一致，各個B類永磁槽的徑向插入深度一致，一字型永磁槽的徑向插入深度是指一字型永磁槽與轉子軸心之間的最小間距；
[0007]設A類永磁槽的徑向插入深度為Rl，B類永磁槽的徑向插入深度為R2，則有Rl>R2。
[0008]進一步的，設轉子的半徑為R，則R1/R在0.75至0.8之間，R2/R在0.5至0.55之間。
[0009]進一步的，在轉子的徑向截面中，每個一字型永磁槽都由轉子的磁極軸線分為對稱的兩半。
[0010]進一步的，在轉子的徑向截面中，每個一字型永磁槽的兩端都朝向轉子外圓方向彎折。
[0011]本實用新型提供的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子，采用相鄰一字型永磁槽的徑向插入深度不等的方式獲得定子鐵心斜槽、轉子永磁磁極斜極或者定轉子間采用不均勻氣隙等工藝和結構復雜的同樣效果，使d軸(磁極軸線)與q軸(相鄰磁極中心線)的徑向力趨于平衡，能有效地消除齒槽效應，降低齒槽引起的力矩波動，從而能降低機械振動、噪音和反電勢諧波，減少鐵心損耗，實現電機高效、高功率密度、高可靠性、寬調速、低噪、低波動平穩運行等特點。
【附圖說明】

[0012]圖1是本實用新型第一實施例的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子的徑向截面圖；
[0013]圖2是本實用新型第二實施例的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子的徑向截面圖；
[0014]圖3是現有的額定輸出功率均為46KW的內置式一字型永磁同步電機的力矩波動曲線圖，其中的橫軸Θ為力矩角，豎軸Tcog為力矩；
[0015]圖4是采用了本實用新型第二實施例的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子的額定輸出功率均為46KW的電機的力矩波動曲線圖，其中的橫軸Θ為力矩角，豎軸Tcog為力矩。
【具體實施方式】
[0016]以下結合【附圖說明】對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結構及其相似變化，均應列入本實用新型的保護范圍，本實用新型中的頓號均表示和的關系。
[0017]如圖1所示，本實用新型第一實施例所提供的一種電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子，該轉子11上開設有多個一字型永磁槽12，每個一字型永磁槽內都嵌置有一字型磁鋼13，其特征在于:
[0018]各個一字型永磁槽12等分成兩類，其中的一類為A類永磁槽，另一類為B類永磁槽，并且各個A類永磁槽與各個B類永磁槽沿轉子的周向交替布設，并且各個A類永磁槽的徑向插入深度一致，各個B類永磁槽的徑向插入深度一致，一字型永磁槽的徑向插入深度是指一字型永磁槽與轉子軸心之間的最小間距；
[0019]設A類永磁槽的徑向插入深度為Rl，B類永磁槽的徑向插入深度為R2，則有Rl>R2。
[0020]本實用新型第一實施例在轉子11的徑向截面中，每個一字型永磁槽12都由轉子的磁極軸線d分為對稱的兩半。
[0021]如圖2所示，本實用新型第二實施例所提供的一種電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子，該轉子21上開設有多個一字型永磁槽22，每個一字型永磁槽內都嵌置有一字型磁鋼23，其特征在于:
[0022]各個一字型永磁槽22等分成兩類，其中的一類為A類永磁槽，另一類為B類永磁槽，并且各個A類永磁槽與各個B類永磁槽沿轉子的周向交替布設，并且各個A類永磁槽的徑向插入深度一致，各個B類永磁槽的徑向插入深度一致，一字型永磁槽的徑向插入深度是指一字型永磁槽與轉子軸心之間的最小間距；
[0023]設A類永磁槽的徑向插入深度為Rl，B類永磁槽的徑向插入深度為R2，則有Rl>R2;設轉子21的半徑為R，則Rl/R在0.75至0.8之間，R2/R在0.5至0.55之間。
[0024]本實用新型第二實施例在轉子21的徑向截面中，每個一字型永磁槽22都由轉子的磁極軸線d分為對稱的兩半，并且每個一字型永磁槽22的兩端都朝向轉子外圓方向彎折。
[0025]本實用新型第二實施例中，一字型永磁槽兩端相比第一實施例更貼近轉子外緣，使得一字型永磁槽端部與轉子外緣之間的寬度變窄，從而形成磁路飽和，能減少漏磁，提高功率密度和效率。
[0026]本實用新型第一、第二實施例中，相鄰的一字型永磁槽的徑向插入深度不等，磁鋼越貼近轉子轉子外緣(即增加Rl或R2)，電機輸出力矩也越大，但齒槽力矩和力矩波動也會隨之增加，因此調節A類永磁槽及B類永磁槽的徑向插入深度R1、R2的差值，及Rl、R2與轉子半徑R的比值，可以有效降低電機噪音和力矩波動。
[0027]本實用新型第一、第二實施例獲得了與定子鐵心斜槽、轉子永磁磁極斜極或者定轉子間采用不均勻氣隙等工藝和結構復雜的措施同樣的效果，減小了氣隙磁導的變化，從而減小了當轉子旋轉時氣隙磁場儲能的變化，使d軸與q軸徑向力趨于平衡，削弱了磁阻力矩(即齒槽力矩)這一電動汽車驅動系統中致命缺陷，抑制了齒槽引起的力矩波動，能顯著減小轉子高速運行時的噪音、機械振動和定子鐵心變形，特別是可顯著減小反電勢諧波分量，能有效降低反電勢總諧波失真THD(Total Harmonic Distort1n)，有利于電機頻繁啟動，能提高效率、過載能力和功率密度。
[0028]圖3是現有的額定輸出功率均為46KW的內置式一字型永磁同步電機的力矩波動曲線圖，其中的橫軸Θ為力矩角，豎軸Tcog為力矩；
[0029]圖4是采用了本實用新型第二實施例的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子的額定輸出功率均為46KW的電機的力矩波動曲線圖，其中的橫軸Θ為力矩角，豎軸Tcog為力矩；
[0030]如圖3、圖4所示，采用了本實用新型第二實施例的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子的電機相比現有內置式一字型永磁同步電機，輸出功率、電流、效率和力矩波動均有明顯改善，電機徑向力趨于平衡，能降低機械振動，可顯著減小轉子高速運時的離心力，有利于電機頻繁啟動，提尚過載能力，有效提尚電機的綜合性能，能滿足電動汽車驅動要求，實現高功率密度、低噪、低力矩波動、寬調速小型輕量化和平穩運行等特點。
【主權項】
1.一種電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子，該轉子上開設有多個一字型永磁槽，每個一字型永磁槽內都嵌置有一字型磁鋼，其特征在于: 各個一字型永磁槽等分成兩類，其中的一類為A類永磁槽，另一類為B類永磁槽，并且各個A類永磁槽與各個B類永磁槽沿轉子的周向交替布設，并且各個A類永磁槽的徑向插入深度一致，各個B類永磁槽的徑向插入深度一致，一字型永磁槽的徑向插入深度是指一字型永磁槽與轉子軸心之間的最小間距； 設A類永磁槽的徑向插入深度為Rl，B類永磁槽的徑向插入深度為R2，則有R1>R2。2.根據權利要求1所述的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子，其特征在于:設轉子的半徑為R，則Rl/R在0.75至0.8之間，R2/R在0.5至0.55之間。3.根據權利要求1所述的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子，其特征在于:在轉子的徑向截面中，每個一字型永磁槽都由轉子的磁極軸線分為對稱的兩半。4.根據權利要求3所述的電動汽車電機的低波動內置式一字型永磁轉子，其特征在于:在轉子的徑向截面中，每個一字型永磁槽的兩端都朝向轉子外圓方向彎折。
【文檔編號】H02K1/27GK205725215SQ201620541982
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】林德芳
【申請人】上海特波電機有限公司