[实用新型]电动汽车用双层V型内置式永磁电机转子

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车用双层V型内置式永磁电机，尤其涉及一种高效、高出力、高功率密度、高可靠性、高过载能力、低波动、低噪、小型轻量化和平稳运行的转子，属于电机技术领域。

背景技术

电机驱动控制系统是电动汽车行驶过程中的主要执行结构，其传动系统是电动汽车的心脏，电动汽车中的燃料电池汽车（FCV）、混合动力汽车（HEV）和纯电动汽车（EV）三大类都要用电动机来驱动车轮行驶，优化电机结构是提高各类电动汽车性价比的重要因素。

目前在适用于电动汽车用高品质永磁驱动电机开发方面，还存在着各种各样的技术瓶颈，存在噪音大、转矩波动大、功率密度低、弱磁扩速难、过载能力低和可靠性差等缺陷，难以满足产业化的要求。

由电磁原因引起的转矩波动，产生机械和电磁噪音，影响电机平稳运行和可靠性，它分为两种：一种是齿槽转矩，即定子齿槽与转子永磁体相互作用产生的转矩，该转矩随空间位置作周期性变化引起波动，它与定子电流无关；另一种是纹波转矩，即由电流和反电势波形差异引起的谐波转矩。车用永磁同步电机的转矩波动是齿槽转矩和纹波转矩的叠加。世界各国电机行业和科研单位均在进行力图降低电机转矩波动的研究，如采用分数槽法、辅助槽法、辅助齿法、斜槽法、斜极法、闭口槽法和磁化槽楔法等，各有利弊，消除齿槽效应措施总不理想。斜槽或斜极也可以减小转矩波动，但斜槽、斜极法对方波电机气隙磁感应强度平顶宽度有影响，同时定子斜槽会影响导体的占槽面积，使铜耗增加，两者均降低出力，并使电机的结构复杂。

图1是现有技术的内置式一字型永磁同步电机（IPMSM）剖面图，该车用驱动电机，包括机壳和机壳内的定子和转子，定子包括固定在机壳内壁的定子铁芯和定子绕组，定子铁芯上包含定子磁轭5、定子槽6和定子齿7，转子包括转轴和转子铁芯3，转子铁芯内圆周方向径向均匀开有单层永磁槽2，均匀镶有径向磁化矩形条状磁钢1。

上述现有技术的内置式永磁同步电机，与表面贴装式相比的优点是转子为典型的凸极结构，交轴电感大于直轴电感（Lq＞Ld），有凸极效应，凸极率=（Lq/Ld）＞1，使电机在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩，磁阻转矩的存在有助于提高电机的起动特性、过载能力和功率密度，易于弱磁调速，扩大恒功率范围运行。但是单层一字型或V型内置式永磁电机，气隙磁密波形不能实现正弦分布，使相感应电动势存在3、5、7、11、13次等高次谐波，较多的谐波分量，引起较大的转矩脉动，而且单层内置式永磁d轴与q轴磁阻相差不大，产生的磁阻转矩有限，弱磁扩速能力、效率和功率密度等，难以满足现代车用驱动电机的性能要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种电动汽车用双层V型内置式永磁电机转子，可增加磁阻转矩，提高电机凸极率、弱磁扩速能力，使电机能高功率、低波动、宽调速、快响应的平稳运行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种电动汽车用双层V型内置式永磁电机转子，其特征在于，在转子铁芯上沿圆周方向均匀间隔地设置多组在径向上呈内、外双层的永磁槽，所述永磁槽内均匀镶有一块或多块磁化条状磁钢。

所述永磁槽及其内部所镶的磁化条状磁钢形成V型；内、外两层的V型永磁槽、V型磁钢间距相等。

每组双层的V型磁化条状磁钢与极靴构成一永磁磁极。

在所述永磁磁极间设置隔磁磁桥。

内层V型磁钢的极弧角α1的范围为24°-27.5°。

外层V型磁钢的夹角α2的范围为155°-160°。

沿永磁槽走向的内层磁钢宽度PM2与外层磁钢宽度PM1的关系为：PM1=(0.78-0.8)PM2。

外层永磁槽的两端为钳形。

外层钳形永磁槽与其内所镶的磁钢的夹角β的范围为：42°-48°。

镶在永磁槽内的磁钢厚度大于该永磁槽的厚度。

本发明所达到的有益效果：

本发明的永磁电机转子结构改善电机气隙磁场波形，提高齿槽转矩波动的基波次数，减小齿槽基波和高次谐波转矩幅值，降低齿槽引起的转矩波动，使电机合成转矩波动大幅降低，同时显著增加磁阻转矩，提高电机凸极率和弱磁扩速能力，获得比表面安装式永磁电机更宽广的恒功率速度范围，满足电动、混合动力汽车驱动要求。

附图说明

图1：现有技术的内置式一字型永磁同步电机（IPMSM）剖面图；

图2：本发明的双层V型内置式永磁电机转子的一实施例的剖面图；

图3.：本发明的双层V型内置式永磁电机转子的另一实施例的剖面图；

图4：本发明的双层V型内置式永磁电机转子的又一实施例的剖面图；