CN109391113A - 一种电动汽车永磁同步驱动电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种电动汽车永磁同步驱动电机，属于电动汽车技术领域。所述驱动电机为内转子结构，包括第一永磁体、第二永磁体、非导磁固定心、转子铁心和定子；转子铁心内部固定在非导磁固定心上；第一永磁体和第二永磁体数目相同且为偶数，长度不同且组成“λ”形；转子铁心外侧有高强度钢圈紧箍。与现有永磁同步电机相比，本发明具有更高的磁场强度，输出功率大，机械强度大，转矩脉动小，可有效利用磁阻转矩，气隙磁密的正弦性更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车永磁同步驱动电机，属于电动汽车技术领域。
背景技术
能源问题是二十一世纪的重点问题之一，电机作为电力能源最大的消耗对象，很大程度上影响着节能减排的实施，开发和设计出节能高效的电机对节能减排具有重要意义。永磁同步电机具有结构简单、效率高、功率因数大、不需要励磁绕组等优势，受到世界各国的关注。
永磁同步电机是永磁体励磁产生同步旋转磁场的电机。按照永磁体结构分类：表面永磁同步电机（SPMSM）、内置式永磁同步电机（IPMSM）。按照定子绕组感应电势波形分类：正弦波永磁同步电机、无刷永磁直流电动机。除上述优点外，永磁同步电机还具有结构简单、重量轻等优势。但永磁同步电机还存在起动困难、抗震能力差、总谐波含量高、易受电枢反应影响等缺陷。
针对这些缺点，目前已经有一些永磁同步电机的方案被提出。例如：公告的中国专利：永磁同步电机，申请号：201610459737.9，公开了一种具有中空的隔磁环的永磁同步电机转子结构，转子本体上开有滑槽并安装有磁场屏蔽块，转速的改变会带动磁场屏蔽块的位置改变，从而降低漏磁通，增大励磁磁通。公告的中国专利：新能源汽车用非对称型永磁电机，申请号：201610004524.7，公开了一种非对称布置磁钢的永磁电机，将多个永磁体组合成类U型的结构，降低了力矩波动，使d轴和q轴的径向力趋向于平衡，降低了机械振动、噪声，提高了电机的综合性能。公告的中国专利：永磁同步电机转子和永磁同步电机，申请号：201510562547.5，公开了一种新型的电机结构，在两个V形永磁体中间加入一个径向永磁体且径向永磁体的极性与相邻两侧永磁体的极性相同，优化气隙磁场波形，减小齿槽转矩。
目前，多数永磁同步电机的永磁体布置采用内置“一”字型、“V”型和“U”型，这些永磁体布置方法虽然可以利用磁阻转矩，但同时带了齿槽转矩过大、转矩脉动过大和气隙磁密易受电枢反应带来的不利影响等不利因素，不利于提高电机的效率和稳定性。
本发明在保证电机成本不发生过大改变和制作工艺不增加难度的基础上，提出了一种电动汽车永磁同步驱动电机，该驱动电机为内转子结构，包括第一永磁体、第二永磁体、非导磁固定心、转子铁心和定子；转子铁心内部固定在非导磁固定心上；第一永磁体和第二永磁体数目相同且为偶数，长度不同且组成“λ”形；转子铁心，外侧有高强度不锈钢圈紧箍，既可以防止转子铁心因高速旋转时的离心作用而变形，[S1] ，降低总的谐波含量。
发明内容
本发明公开了一种电动汽车永磁同步驱动电机，在保证电机成本不发生过大改变和制作工艺不增加难度的前提下，将数目相同但长度不同的第一永磁体和第二永磁体组合成“λ”形，并采用高强度钢圈将转子铁心紧箍，以防止转子铁心的变形和弱化电枢反应对波形的畸变影响，所采用的技术方案如下：
一种电动汽车永磁同步驱动电机，包括第一永磁体、第二永磁体、非导磁固定心、转子铁心和定子，所述驱动电机为内转子结构，转子铁心内部固定在非导磁固定心上。
皆为平面磁钢的第一永磁体和第二永磁体数目相同且皆有X个，X为偶数；第一永磁体的长度大于第二永磁体的一半且小于第二永磁体的四分之三；第二永磁体一头位于转子铁心外侧，另一头位于转子铁心内侧，且第二永磁体与转子径向夹角大于20°且小于45°，第一永磁体一头抵在第二永磁体的中间，另一头靠近相邻的另一个第二永磁体靠近转子铁心内侧的一头，第一永磁体和第二永磁体呈X个λ形。
相邻的两个第一永磁体充磁方向相反，在转子铁心内侧靠近的第一永磁体和第二永磁体充磁方向相同。
转子铁心由硅钢片叠压而成。
如上所述的一种电动汽车永磁同步驱动电机，其特征在于：转子铁心外侧有高强度钢圈紧箍。
如上所述的一种电动汽车永磁同步驱动电机，其特征在于：第二永磁体靠近转子铁心外侧的一头厚度大于靠近转子铁心内侧的一头。
如上所述的一种电动汽车永磁同步驱动电机，其特征在于：第二永磁体在中间分为两节，其中靠近转子铁心外侧的一节厚度大于靠近转子铁心内侧的一节。
本发明的有益效果如下：
（1）第一永磁体和第二永磁体组成“λ”，三面面积提供磁场，磁场强度大，输出功率大。
（2）转子铁心有高强度钢圈紧箍，可以防止转子铁心因高速旋转时的离心作用而变形。
（3）“λ”形磁钢，第二永磁体接近时铁心磁密小，第一永磁体接近时铁心磁密大，因此可以弱化电枢反应对波形的畸变影响，使[S2] 正弦性更高，并降低总的谐波含量。
（4）转子铁心内部固定在非导磁固定心上，可以防止转子内部漏磁现象的发生。
（5）气隙磁密更接近正弦，提高电机的稳定性。
附图说明
图1所示为本发明一种电动汽车永磁同步驱动电机图。其中，第二永磁体为一节，1、第一永磁体，2、第二永磁体，3、非导磁固定心，4、转子铁心，5、定子。
图2所示为本发明一种电动汽车永磁同步驱动电机的充磁方向图。其中，第二永磁体为一节，1、第一永磁体，2、第二永磁体，3、非导磁固定心，4、转子铁心，5、定子。
图3所示为第二永磁体为两节的结构图。其中，靠近转子铁心外侧的一节厚度大于靠近转子铁心内侧的一节，21、第二永磁体。
具体实施方案
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1所示的本发明一种电动汽车永磁同步驱动电机图，所示电机包括第一永磁体、第二永磁体、非导磁固定心、转子铁心和定子，所述驱动电机为内转子结构，转子铁心内部固定在非导磁固定心上。
皆为平面磁钢的第一永磁体和第二永磁体数目相同且皆有X个，X为偶数；第一永磁体的长度大于第二永磁体的一半且小于第二永磁体的四分之三。
第二永磁体一头位于转子铁心外侧，另一头位于转子铁心内侧，且第二永磁体与转子径向夹角大于20°且小于45°，第一永磁体一头抵在第二永磁体的中间，另一头靠近相邻的另一个第二永磁体靠近转子铁心内侧的一头，第一永磁体和第二永磁体呈X个λ形。
转子铁心由硅钢片叠压而成。
转子铁心外侧有高强度钢圈紧箍。
第二永磁体靠近转子铁心外侧的一头厚度大于靠近转子铁心内侧的一头。
如图2所示的本发明一种电动汽车永磁同步驱动电机的充磁方向图，所示电机相邻的两个第一永磁体充磁方向相反，在转子铁心内侧靠近的第一永磁体和第二永磁体充磁方向相同。
如图3所示为第二永磁体为两节的结构图，其中，21、第二永磁体的上一节，22第二永磁体的下一节。
此申请的基本原理是：
第一永磁体和第二永磁体数量相同但长度不同，组成“λ”形，增大了永磁体面积，增大了铁心磁场强度。电机的输出功率与磁场强度有关，磁场强度越大，电机的输出功率越大。
“λ”形磁钢，第二永磁体接近时铁心磁密小，第一永磁体接近时铁心磁密大，因此可以弱化电枢反应对波形的畸变影响，使反电势的正弦性更高，并降低总的谐波含量。
铁磁材料的磁导对磁场具有非线性，用非对称铁心可以使电枢磁场和永磁磁场耦合，使带负载的气隙磁密的正弦性更好，同时可以降低总谐波含量，减小磁密高次谐波从而降低铁磁损耗。
电枢磁链经过铁心闭合，有效增加了交轴电感，从而可以有效利用磁阻转矩，增加总的输出转矩。
本发明的电机经常应用与高速旋转的环境下，采用高强度的钢圈紧箍转子铁心可以防止转子铁心因离心作用而发生变形，增大电机的耐用性和安全性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (4)
1.一种电动汽车永磁同步驱动电机，其特征在于：
包括第一永磁体、第二永磁体、非导磁固定心、转子铁心和定子，所述驱动电机为内转子结构，转子铁心内部固定在非导磁固定心上；
皆为平面磁钢的第一永磁体和第二永磁体数目相同且皆有X个，X为偶数；第一永磁体的长度大于第二永磁体的一半且小于第二永磁体的四分之三；第二永磁体一头位于转子铁心外侧，另一头位于转子铁心内侧，且第二永磁体与转子径向夹角大于20°且小于45°，第一永磁体一头抵在第二永磁体的中间，另一头靠近相邻的另一个第二永磁体靠近转子铁心内侧的一头，第一永磁体和第二永磁体呈X个λ形；
相邻的两个第一永磁体充磁方向相反，在转子铁心内侧靠近的第一永磁体和第二永磁体充磁方向相同；
转子铁心由硅钢片叠压而成。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车永磁同步驱动电机，其特征在于：
转子铁心外侧有高强度钢圈紧箍。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车永磁同步驱动电机，其特征在于：
第二永磁体靠近转子铁心外侧的一头厚度大于靠近转子铁心内侧的一头。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车永磁同步驱动电机，其特征在于：
第二永磁体在中间分为两节，其中靠近转子铁心外侧的一节厚度大于靠近转子铁心内侧的一节。
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