電動汽車電機的低波動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。該轉子上設有多個永磁單元，及與各永磁單元一一對應的多個調(diào)節(jié)孔；所述永磁單元包括開設在轉子上的V形永磁槽，及嵌置在永磁槽內(nèi)的兩個磁鋼；并且每個調(diào)節(jié)孔都位于對應永磁單元中的兩個磁鋼之間。本發(fā)明提供的轉子，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永磁轉子
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及電機技術，特別是涉及一種電動汽車電機的低波動永磁轉子的技術。
【背景技術】
[0002]電動汽車是解決能源危機和環(huán)境污染的重要途徑。電動汽車用驅(qū)動電機制約著中國電動汽車的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化進程。尤其在適用于電動汽車的高效能內(nèi)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(qū)動電機制約著中國電動汽車的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)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(diào)速系統(tǒng)中致命缺陷。現(xiàn)有的降低電機力矩波動方法主要有分數(shù)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(chǎn)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明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電動汽車電機的低波動永磁轉子。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的一種電動汽車電機的低波動永磁轉子，該轉子上設有多個永磁單元，所述永磁單元包括開設在轉子上的永磁槽，及嵌置在永磁槽內(nèi)的兩個磁鋼，所述永磁槽呈尖頂部朝內(nèi)的V形，并且永磁槽內(nèi)的兩個磁鋼布設成尖頂部朝內(nèi)的V形，各永磁單元的永磁槽圍繞轉子的軸心對稱布設；
其特征在于:該轉子上開設有多個軸向貫通的調(diào)節(jié)孔，所述調(diào)節(jié)孔的數(shù)量與永磁單元的數(shù)量一致，每個調(diào)節(jié)孔對應一個永磁單元，并且每個調(diào)節(jié)孔都位于對應永磁單元中的兩個磁鋼之間。
[0006]進一步的，所述調(diào)節(jié)孔為三角形孔，調(diào)節(jié)孔與對應永磁單元中的兩個磁鋼的關系為:設位于逆時針一側的磁鋼為第一磁鋼，位于順時針一側的磁鋼為第二磁鋼;調(diào)節(jié)孔的三條邊中，位于第一磁鋼一側的邊為X邊，位于第二磁鋼一側的邊為Y邊，調(diào)節(jié)孔的Y邊的外端與第二磁鋼之間的間距為BI，調(diào)節(jié)孔的Y邊的內(nèi)端與第二磁鋼之間的間距為B2，則調(diào)節(jié)孔的X邊平行于第一磁鋼，調(diào)節(jié)孔的Y邊與第二磁鋼互不平行，并且B2>B1。
[0007]進一步的，B1/B2在0.48至0.55之間。
[0008]進一步的，所述調(diào)節(jié)孔為橢圓形孔，各調(diào)節(jié)孔的橢圓長軸的長度一致，各調(diào)節(jié)孔的橢圓短軸的長度一致;各調(diào)節(jié)孔等分成兩類，其中的一類為A類調(diào)節(jié)孔，另一類為B類調(diào)節(jié)孔，并且各A類調(diào)節(jié)孔與各B類調(diào)節(jié)孔沿轉子的周向交替布設；
并且，A類調(diào)節(jié)孔的橢圓長軸與該調(diào)節(jié)孔所對應的永磁單元的磁級中心軸線重合，B類調(diào)節(jié)孔的橢圓短軸與該調(diào)節(jié)孔所對應的永磁單元的磁級中心軸線重合。
[0009]進一步的，設各調(diào)節(jié)孔的橢圓長軸的長度為Dl，各調(diào)節(jié)孔的橢圓短軸的長度為D2，貝丨JD2/D1在0.52至0.58之間。
[0010]本發(fā)明提供的電動汽車電機的低波動永磁轉子，采用在V型永磁槽的兩段磁鋼間設置調(diào)節(jié)孔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(xiàn)電機高效、高功率密度、高可靠性、寬調(diào)速、低噪、低波動平穩(wěn)運行等特點。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明第一實施例的電動汽車電機的低波動永磁轉子的徑向截面圖；
圖2是采用了本發(fā)明第一實施例的電動汽車電機的低波動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；
圖3是本發(fā)明第二實施例的電動汽車電機的低波動永磁轉子的徑向截面圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結合【附圖說明】對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結構及其相似變化，均應列入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明中的頓號均表示和的關系。
[0013]如圖1所不，本發(fā)明第一實施例所提供的一種電動汽車電機的低波動永磁轉子，該轉子11上設有多個永磁單元，所述永磁單元包括開設在轉子上的永磁槽12，及嵌置在永磁槽內(nèi)的兩個磁鋼13，所述永磁槽12呈尖頂部朝內(nèi)(朝內(nèi)是指朝向轉子軸心方向)的V形，并且永磁槽內(nèi)的兩個磁鋼13布設成尖頂部朝內(nèi)的V形，各永磁單元的永磁槽12圍繞轉子的軸心對稱布設；
其特征在于:該轉子11上開設有多個軸向貫通的調(diào)節(jié)孔14，所述調(diào)節(jié)孔14的數(shù)量與永磁單元的數(shù)量一致，每個調(diào)節(jié)孔對應一個永磁單元，并且每個調(diào)節(jié)孔都位于對應永磁單元中的兩個磁鋼13之間；
所述調(diào)節(jié)孔14為三角形孔，調(diào)節(jié)孔14與對應永磁單元中的兩個磁鋼13的關系為:設位于逆時針一側的磁鋼13為第一磁鋼，位于順時針一側的磁鋼13為第二磁鋼，調(diào)節(jié)孔14的三條邊中，位于第一磁鋼13—側的邊為X邊，位于第二磁鋼13—側的邊為Y邊，調(diào)節(jié)孔14的Y邊的外端與第二磁鋼13之間的間距為BI，調(diào)節(jié)孔14的Y邊的內(nèi)端與第二磁鋼13之間的間距為B2，則調(diào)節(jié)孔14的X邊平行于第一磁鋼13，調(diào)節(jié)孔14的Y邊與第二磁鋼13互不平行，并且B2>BI，并且B1/B2在0.48至0.55之間，BI和B2越窄，磁路也越飽和，有效磁通及出力也會相應的減少，調(diào)節(jié)BI與B2的比值，能有效的削弱磁阻力矩，從而能抑制齒槽引起的力矩波動。
[0014]圖2是采用了本發(fā)明第一實施例的電動汽車電機的低波動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；
如圖2所示，采用了本發(fā)明第一實施例的電動汽車電機的低波動永磁轉子的電機相比現(xiàn)有電機，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，提高過載能力，有效提高電機的綜合性能，能滿足電動汽車驅(qū)動要求，實現(xiàn)高功率密度、低噪、低力矩波動、寬調(diào)速小型輕量化和平穩(wěn)運行等特點。
[0015]如圖3所不，本發(fā)明第二實施例所提供的一種電動汽車電機的低波動永磁轉子，該轉子21上設有多個永磁單元，所述永磁單元包括開設在轉子上的永磁槽22，及嵌置在永磁槽內(nèi)的兩個磁鋼23，所述永磁槽22呈尖頂部朝內(nèi)(朝內(nèi)是指朝向轉子軸心方向)的V形，并且永磁槽內(nèi)的兩個磁鋼23布設成尖頂部朝內(nèi)的V形，各永磁單元的永磁槽22圍繞轉子的軸心對稱布設；
其特征在于:該轉子21上開設有多個軸向貫通的調(diào)節(jié)孔24，所述調(diào)節(jié)孔24的數(shù)量與永磁單元的數(shù)量一致，每個調(diào)節(jié)孔對應一個永磁單元，并且每個調(diào)節(jié)孔都位于對應永磁單元中的兩個磁鋼23之間；
所述調(diào)節(jié)孔24為橢圓形孔，各調(diào)節(jié)孔的橢圓長軸的長度一致，各調(diào)節(jié)孔的橢圓短軸的長度一致;各調(diào)節(jié)孔等分成兩類，其中的一類為A類調(diào)節(jié)孔，另一類為B類調(diào)節(jié)孔，并且各A類調(diào)節(jié)孔與各B類調(diào)節(jié)孔沿轉子的周向交替布設；
并且，A類調(diào)節(jié)孔的橢圓長軸與該調(diào)節(jié)孔所對應的永磁單元的磁級中心軸線重合，B類調(diào)節(jié)孔的橢圓短軸與該調(diào)節(jié)孔所對應的永磁單元的磁級中心軸線重合；
設各調(diào)節(jié)孔的橢圓長軸的長度為D1，各調(diào)節(jié)孔的橢圓短軸的長度為D2，則D2/D1在0.52至0.58之間，調(diào)節(jié)D2/D1的比值，即可控制磁通經(jīng)極靴時的磁路飽和程度，從而能調(diào)節(jié)有效磁通變化，減小齒槽基波和高次諧波力矩幅值，降低齒槽引起的力矩波動。
[0016]本發(fā)明第一、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(SP齒槽力矩)這一電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)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。
【主權項】
1.一種電動汽車電機的低波動永磁轉子，該轉子上設有多個永磁單元，所述永磁單元包括開設在轉子上的永磁槽，及嵌置在永磁槽內(nèi)的兩個磁鋼，所述永磁槽呈尖頂部朝內(nèi)的V形，并且永磁槽內(nèi)的兩個磁鋼布設成尖頂部朝內(nèi)的V形，各永磁單元的永磁槽圍繞轉子的軸心對稱布設； 其特征在于:該轉子上開設有多個軸向貫通的調(diào)節(jié)孔，所述調(diào)節(jié)孔的數(shù)量與永磁單元的數(shù)量一致，每個調(diào)節(jié)孔對應一個永磁單元，并且每個調(diào)節(jié)孔都位于對應永磁單元中的兩個磁鋼之間。2.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車電機的低波動永磁轉子，其特征在于，所述調(diào)節(jié)孔為三角形孔，調(diào)節(jié)孔與對應永磁單元中的兩個磁鋼的關系為:設位于逆時針一側的磁鋼為第一磁鋼，位于順時針一側的磁鋼為第二磁鋼;調(diào)節(jié)孔的三條邊中，位于第一磁鋼一側的邊為X邊，位于第二磁鋼一側的邊為Y邊，調(diào)節(jié)孔的Y邊的外端與第二磁鋼之間的間距為BI，調(diào)節(jié)孔的Y邊的內(nèi)端與第二磁鋼之間的間距為B2，則調(diào)節(jié)孔的X邊平行于第一磁鋼，調(diào)節(jié)孔的Y邊與第二磁鋼互不平行，并且B2>B1。3.根據(jù)權利要求2所述的電動汽車電機的低波動永磁轉子，其特征在于:B1/B2在0.48至0.55之間。4.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車電機的低波動永磁轉子，其特征在于:所述調(diào)節(jié)孔為橢圓形孔，各調(diào)節(jié)孔的橢圓長軸的長度一致，各調(diào)節(jié)孔的橢圓短軸的長度一致;各調(diào)節(jié)孔等分成兩類，其中的一類為A類調(diào)節(jié)孔，另一類為B類調(diào)節(jié)孔，并且各A類調(diào)節(jié)孔與各B類調(diào)節(jié)孔沿轉子的周向交替布設； 并且，A類調(diào)節(jié)孔的橢圓長軸與該調(diào)節(jié)孔所對應的永磁單元的磁級中心軸線重合，B類調(diào)節(jié)孔的橢圓短軸與該調(diào)節(jié)孔所對應的永磁單元的磁級中心軸線重合。5.根據(jù)權利要求4所述的電動汽車電機的低波動永磁轉子，其特征在于:設各調(diào)節(jié)孔的橢圓長軸的長度為Dl，各調(diào)節(jié)孔的橢圓短軸的長度為D2，則D2/D1在0.52至0.58之間。
【文檔編號】H02K1/27GK105871097SQ201610391623
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】林德芳
【申請人】上海川也電機有限公司