[发明专利]永磁同步电机结构

说明书

技术领域

本发明涉及电动设备技术领域，特别涉及电机领域，具体是指一种永磁同步电机结构。

背景技术

随着资源与环境问题的日益突出，新能源汽车逐渐走入了人们的视线，成为世界范围内各大科研机构及整车厂的研究及开发热点。由于电池技术的制约，纯电动汽车的发展和应用受到了一定的限制，因此，介于传统燃油汽车和纯电动汽车之间的混合动力汽车得到了前所未有的发展机遇。电驱动系统是混合动力汽车的核心，而其中的牵引电机作为汽车的主要动力源，其性能直接影响着整车性能。混合动力汽车用牵引电机要求具有宽广的扩速范围，较高的功率密度以及在整个工作范围内高比例的高效率区间。永磁同步电机在诸多电机种类，最大程度地符合了上述特点，因此成为当前电驱动系统应用中的首选机型。

由于永磁同步电机转子上的励磁磁场不可调节，在电机转速较高时，空载反电势增大，当增大到控制器所能允许的电压极限时，若需要进一步提高转速，则需要利用定子电枢反应来削弱气隙磁场。但由于永磁同步电机凸极率较低，弱磁效果就极为有限，且难以保证电机的转矩性能。

为了提高弱磁效果，现有技术中采用永磁体分层结构，其具有凸极率高，转矩性能好的优点。但同时由于直轴磁路等效气隙较长，使直轴电枢反应电抗变小，不利于电机的弱磁控制，而且采用该磁路结构的永磁同步电机由于磁路不对称度加剧，导致齿槽转矩增大，电机的振动和噪声都较大。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在抑制直轴磁导的增加，增大电机的凸极率，进而提高电机的弱磁扩速能力的同时，减小齿槽转矩，降低电机的转矩脉动，从而改善电机的转矩性能，减小电机振动和噪声，有效保证整车性能及驾驶舒适性的，结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛的永磁同步电机结构。

为了实现上述的目的，本发明的永磁同步电机结构具有如下构成：

该永磁同步电机包括定子和转子，所述的定子与转子间具有气隙，所述的转子包括转子铁芯以及设置于转子铁芯上的永磁体，其主要特点是，所述的永磁体在转子横截面上分层分布，每一层永磁体均包括至少两段永磁体段，相邻两段永磁体段之间具有磁桥。

该永磁同步电机结构中，所述的定子包括定子齿和定子轭，所述的每个永磁体段的磁极下磁通均依次通过定子齿、定子轭、气隙、转子铁心、永磁体及磁桥闭合。

该永磁同步电机结构中，所述的永磁体为钕铁硼永磁体。

该永磁同步电机结构中，在转子横截面上，每层永磁体的永磁体段宽度从位于转子外侧的永磁体层向位于转子内侧的永磁体层逐层增加。

该永磁同步电机结构中，在转子横截面上，所述的永磁体至少分3层分布。

进一步的，该永磁同步电机结构中，在转子横截面上，所述的永磁体分3层分布。

该永磁同步电机结构中，每层永磁体均包括至少3段永磁体段。

进一步的，该永磁同步电机结构中，每层永磁体均包括4段永磁体段，且一层永磁体上共包括分别位于相邻两段永磁体段之间的3个磁桥。

该永磁同步电机结构中，在转子轴切面上，所述的转子铁芯及设置于转子铁芯上的永磁体均分段分布。

进一步的，该永磁同步电机结构中，所述的转子铁芯及永磁体在转子轴切面上分4段分布。

该永磁同步电机结构中，在转子轴切方向上，所述的每段转子铁芯及设置于一段转子铁芯上的永磁体的长度均为20mm。

该永磁同步电机结构中，相邻的两段转子铁芯的转子轴切方向非平行，且相邻的两段转子铁芯间形成转子斜槽。

该永磁同步电机结构中，所述的相邻两段转子铁芯的转子轴切方向的夹角为2.5°。

采用了该发明的永磁同步电机结构，由于其永磁体在转子横截面上分层分布，使其能够有效提高电机的凸极率，由于每极下励磁面积的增大，使得每极磁通增加，电机磁负荷增大，提高了电机的功率密度，同时，由于其每一层永磁体均包括至少两段永磁体段，相邻两段永磁体段之间具有磁桥，使得部分磁路经过相邻永磁体之间的磁桥，降低直轴磁路的磁阻，进而增加电机的直轴电感，当磁桥处的磁路趋向于饱和时，又反过来抑制直轴磁导的增加，增大电机的凸极率，进而提高电机的弱磁扩速能力。进一步的，在转子轴切面上，该发明采用了分段斜极结构，即永磁体在轴向上分为若干段，每相邻两段之间通过旋转倾斜一定的角度以形成转子斜槽取代定子斜槽，达到减小齿槽转矩，进而减小电机振动和噪声的目的，保证了整车性能及驾驶舒适性。本发明的永磁同步电机结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛。

附图说明

图1为本发明的永磁同步电机结构中的转子的横截面结构示意图。