專利名稱：車用永磁同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
車用永磁同步電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種車用永磁同步電機(jī)。[0002]背景技術(shù)[0003]當(dāng)前汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的兩大難題是環(huán)境污染、石油資源匱乏。汽 車的排氣污染、噪聲、燃油存放的火災(zāi)隱患等問題，越來越引起人們的關(guān)注，環(huán)保和節(jié) 能是二十一世紀(jì)汽車技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，電動(dòng)汽車成為新一代清潔能源汽車。其 中驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的心臟，電機(jī)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心，電機(jī)的綜合性能直 接影響電動(dòng)汽車的性能。目前電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)制約著中國(guó)電動(dòng)汽車的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè) 化進(jìn)程。[0004]目前，國(guó)內(nèi)外正在研發(fā)永磁直流無刷電機(jī)(PMBLM)，其電樞勵(lì)磁為“非圓形 跳躍式”的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，存在較大的力矩波動(dòng)，影響電機(jī)高效、高精度、高速和平穩(wěn)運(yùn) 行。然而，現(xiàn)有的永磁直流無刷電機(jī)在使用過程中，由于無法阻止電樞反應(yīng)磁通的上 升，使系統(tǒng)過流保護(hù)裝置沒有足夠時(shí)間動(dòng)作，使靜態(tài)、動(dòng)態(tài)電樞反應(yīng)對(duì)磁鋼永久去磁， 降低了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和峰值轉(zhuǎn)矩；另外，由于現(xiàn)有用于同步電機(jī)中的定子鐵芯無法削弱磁阻 力矩，抑制齒槽力矩的波動(dòng)，從而無法避免鐵芯斜槽的缺點(diǎn)。[0005]實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型提供一種可以防止靜態(tài)、動(dòng)態(tài)電樞反應(yīng)對(duì)磁鋼永久去磁，提高啟動(dòng) 轉(zhuǎn)矩和峰值轉(zhuǎn)矩的一種車用永磁同步電機(jī)。[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種車用永磁同步電機(jī)，在機(jī)殼的內(nèi)部安裝 有定子與轉(zhuǎn)子，所述定子由固定在所述機(jī)殼內(nèi)壁的定子鐵芯和定子繞組構(gòu)成，所述定子 鐵芯包括定子磁軛、定子槽以及定子齒，所述轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子鐵芯構(gòu)成，在所述轉(zhuǎn)子 鐵芯內(nèi)部的圓周方向均勻鑲嵌有徑向磁化的磁鋼，所述磁鋼與其外側(cè)的極靴形成永磁磁 極，在所述極靴的內(nèi)部設(shè)有扇形空腔，在所述空腔的外緣表面設(shè)有弧形的導(dǎo)電啟動(dòng)條。[0008]所述空腔的內(nèi)部填充有樹脂填料。[0009]由所述磁鋼表面發(fā)出的磁力線向所述極靴延伸，并匯聚于磁極中心形成一個(gè)能 夠增加氣隙磁密的磁極。[0010]所述氣隙設(shè)置所述極靴與所述定子齒之間。[0011]所述磁鋼的形狀為一字形條狀結(jié)構(gòu)、U形單層多段式結(jié)構(gòu)或雙層多段式結(jié)構(gòu)中 的一種。[0012]所述定子鐵芯由三層定子沖片齒面不同的鐵芯依次疊壓構(gòu)成，所述第一層鐵芯 為齒面右移θ角的定子沖片構(gòu)成，所述第二層鐵芯由齒面左、右移θ/2角的定子沖片 構(gòu)成，所述第三層鐵芯由齒面左移θ角的定子沖片構(gòu)成，三層鐵芯的齒面疊壓后形成斜 齒，在所述定子齒的表面還設(shè)有半圓形的凹槽。[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)[0014]本實(shí)用新型提供一種車用永磁同步電機(jī)，其中，在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的圓周方向均 勻鑲嵌有徑向磁化的磁鋼，磁鋼與極靴形成永磁磁極，在極靴的內(nèi)部設(shè)有扇形空腔，在空腔的外緣表面與內(nèi)部分別設(shè)有弧形的導(dǎo)電啟動(dòng)條與樹脂填料；此種結(jié)構(gòu)可有效阻止電 樞反應(yīng)磁通的上升，使系統(tǒng)過流保護(hù)裝置就有足夠時(shí)間動(dòng)作，防止靜態(tài)、動(dòng)態(tài)電樞反應(yīng) 對(duì)磁鋼永久去磁，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和峰值轉(zhuǎn)矩，并且還可以減小轉(zhuǎn)子慣量與離心力，提高 快速響應(yīng)能力，便于高速運(yùn)行；應(yīng)用于該同步電機(jī)中的定子鐵芯由三層定子沖片齒面不 同的鐵芯依次疊壓構(gòu)成，第一層鐵芯為齒面右移θ角的定子沖片構(gòu)成，第二層鐵芯由齒 面左、右移θ/2角的定子沖片構(gòu)成，第三層鐵芯由齒面左移θ角的定子沖片構(gòu)成，三層 鐵芯的齒面疊壓后形成斜齒，本實(shí)用新型采用此種結(jié)構(gòu)可削弱磁阻力矩，抑制齒槽力矩 波動(dòng)，可避免鐵芯斜槽的缺點(diǎn)；另外，在定子齒的表面還設(shè)有半圓形的凹槽，可提高諧 波頻率降低幅值，減小氣隙磁導(dǎo)的變化與齒槽力矩波動(dòng)，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)高精度、高功率密 度、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、寬調(diào)速、快響應(yīng)和平穩(wěn)運(yùn)行，滿足電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)要求。


[0015]圖1為本實(shí)用新型同步電機(jī)第一實(shí)施例的剖面圖；[0016]圖2為圖1的另一實(shí)施例的剖面圖；[0017]圖3為本實(shí)用新型同步電機(jī)第二實(shí)施例的剖面圖；[0018]圖4為本實(shí)用新型同步電機(jī)第三實(shí)施例的剖面圖；[0019]圖5為本實(shí)用新型同步電機(jī)力矩波動(dòng)分析示意圖；[0020]圖6為本實(shí)用新型中三層鐵芯的分解示意圖；[0021]圖7為本實(shí)用新型中定子鐵芯齒面的局部示意圖；[0022]圖8為本實(shí)用新型中定子齒端面的結(jié)構(gòu)圖。[0023]主要元件符號(hào)說明如下[0024]IaU形單層多段式磁鋼Ib —字形條狀磁鋼[0025]Ic雙層多段式磁鋼Id磁鋼端面[0026]2磁鋼槽 3極靴 4氣隙[0027]5定子磁軛 6定子槽 7定子齒[0028]7a第一層鐵芯 7b第二層鐵芯 7c第三層鐵芯[0029]L_7a齒面為左移θ角的定子鐵芯段[0030]L_7b齒面為左、右移θ/2角的定子鐵芯段[0031]L_7c齒面為右移θ角的定子鐵芯段 8永磁轉(zhuǎn)子[0032]9空腔10導(dǎo)電啟動(dòng)條 11樹脂桿[0033]12定子13轉(zhuǎn)軸 14半圓槽[0034]15定子鐵芯 16凹凸面[0035]具體實(shí)施方式
[0036]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種車用永磁同步電機(jī)，在機(jī)殼的內(nèi)部安裝有定 子與轉(zhuǎn)子，定子由固定在機(jī)殼內(nèi)壁的定子鐵芯和定子繞組構(gòu)成，定子鐵芯包括定子磁軛 5、定子槽6以及定子齒7，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子鐵芯構(gòu)成，在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的圓周方向均 勻鑲嵌有徑向磁化的磁鋼，磁鋼與其外側(cè)的極靴3形成永磁磁極，形成后的永磁磁極起 到聚磁、改善氣隙磁場(chǎng)波形、降低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、抑制靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電樞反應(yīng)作用。由磁鋼表 面發(fā)出的磁力線向極靴延伸，并匯聚于磁極中心形成一個(gè)能夠增加氣隙磁密的磁極，提高了電機(jī)過載能力和功率密度，使電機(jī)小型輕量化。該磁鋼的形狀為U形單層多段式磁 鋼la，該U形單層多段式磁鋼Ia固定于轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的磁鋼槽2中，U形單層多段式磁 鋼Ia的兩端均延伸至轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)邊緣，使永磁磁路在達(dá)到飽和的同時(shí)，漏磁減少。在極 靴3的內(nèi)部設(shè)有扇形的空腔9，在空腔9的內(nèi)部填充有樹脂填料(圖中未描述)，因此可 減小轉(zhuǎn)子慣量，提高快速響應(yīng)能力，與磁鋼結(jié)合后，可進(jìn)一步減輕轉(zhuǎn)子重量，減小轉(zhuǎn)子 離心力，便于高速運(yùn)行。在空腔9的外緣設(shè)有弧形條狀的導(dǎo)電啟動(dòng)條10，因此可有效阻 止電樞反應(yīng)磁通的上升，使系統(tǒng)過流保護(hù)裝置就有足夠時(shí)間動(dòng)作，防止靜態(tài)、動(dòng)態(tài)電樞 反應(yīng)對(duì)磁鋼永久去磁，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和峰值轉(zhuǎn)矩。定子鐵芯設(shè)置于極靴3的外側(cè)，定子 磁軛5為弧形結(jié)構(gòu)，定子齒7由定子磁軛5的內(nèi)側(cè)表面延伸出，定子槽6設(shè)置于相鄰的兩 個(gè)定子齒7之間。在定子齒7與極靴3之間還設(shè)有氣隙4。[0037]如圖2所示，在U形單層多段式磁鋼Ia兩端的內(nèi)部分別插入有樹脂桿11，可避 免應(yīng)力集中，減小高速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子鐵芯的應(yīng)力，適合高速和高可靠性運(yùn)行。將U形單層 多段式磁鋼Ia的兩端靠近永磁轉(zhuǎn)子8內(nèi)緣的距離h可以控制的很窄，可保證磁路飽和， 減少漏磁，增加氣隙磁密，提高出力。[0038]如圖3所示，固定于轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的磁鋼為雙層多段式磁鋼lc，該雙層多段式 磁鋼Ic與極靴3形成永磁磁極，形成后的永磁磁極起到聚磁、改善氣隙磁場(chǎng)波形、降低 轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、抑制靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電樞反應(yīng)作用。雙層多段式磁鋼Ic的兩端均延伸至轉(zhuǎn)子的內(nèi) 側(cè)邊緣，使永磁磁路在達(dá)到飽和的同時(shí)，漏磁減少。由雙層多段式磁鋼Ic表面發(fā)出的磁 力線向極靴3延伸，并匯聚于磁極中心形成一個(gè)能夠增加氣隙4磁密的磁極，提高了電 機(jī)過載能力和功率密度，使電機(jī)小型輕量化。定子鐵芯設(shè)置于極靴3的外側(cè)，定子磁軛 5為弧形結(jié)構(gòu)，定子齒7由定子磁軛5的內(nèi)側(cè)表面延伸出，定子槽6設(shè)置于相鄰的兩個(gè)定 子齒7之間。在定子齒7與極靴3之間還設(shè)有氣隙4。雙層多段式磁鋼的磁通線(箭頭 方向)同時(shí)通過極靴3擠向氣隙4，使聚磁效應(yīng)顯著，有效地增加氣隙磁密，電機(jī)出力與 氣隙磁密成正比，從而顯著提高了出力，相應(yīng)地也提高了過載能力和快速響應(yīng)。同時(shí)， 聚磁效應(yīng)改善了氣隙磁場(chǎng)波形、降低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、抑制靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電樞反應(yīng)去磁，實(shí)現(xiàn)高 效、高精度、高功率密度的平穩(wěn)運(yùn)行。[0039]如圖4所示，固定于轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的磁鋼為一字形條狀磁鋼lb，該一字形條狀 磁鋼Ib與極靴3形成永磁磁極，形成后的永磁磁極起到聚磁、改善氣隙磁場(chǎng)波形、降低 轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、抑制靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電樞反應(yīng)作用。在一字形條狀結(jié)構(gòu)磁鋼的兩端設(shè)有凹凸面， 相鄰的兩個(gè)一字形條狀結(jié)構(gòu)的磁鋼通過凹凸面相銜接。為了增加轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度，避免應(yīng)力 集中，相鄰的兩個(gè)一字形條狀磁鋼Ib的磁鋼通過凹凸面16相銜接，因此減少了高速運(yùn)行 時(shí)轉(zhuǎn)子鐵芯的應(yīng)力，適合高速和高可靠性運(yùn)行。在實(shí)施例中，多個(gè)一字形條狀磁鋼Ib銜 接后形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。另外，在極靴3的中心還設(shè)有轉(zhuǎn)軸13，氣隙4設(shè)置于定子12與極靴 3之間。[0040]如圖5所示，永磁轉(zhuǎn)子8由箭頭方向K移動(dòng)時(shí)，定子齒槽與磁鋼之間的氣隙磁導(dǎo) 發(fā)生變化，氣隙磁場(chǎng)儲(chǔ)能也發(fā)生變化，特別是在磁鋼端面Id齒槽定位力矩Tcog幅值變化 最大。[0041]如圖6與圖7所示，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于車用永磁同步電機(jī)中的可削弱磁 阻力矩的定子鐵芯，該定子鐵芯包括定子磁軛5、定子槽6以及定子齒7。定子磁軛5為弧形結(jié)構(gòu)，定子齒7由定子磁軛5的內(nèi)側(cè)表面延伸出，定子槽6設(shè)置于相鄰的兩個(gè)定子齒 7之間。其中，定子鐵芯由三層定子沖片齒面不同的鐵芯依次疊壓構(gòu)成，第一層鐵芯7a 為齒面右移θ角的定子沖片構(gòu)成，第二層鐵芯7b由齒面左、右移θ/2角的定子沖片構(gòu) 成，第三層鐵芯7c由齒面左移θ角的定子沖片構(gòu)成。在疊壓后的定子鐵芯的齒面上形 成三個(gè)不同的鐵芯段，三個(gè)鐵芯段分別為齒面為左移θ角的鐵芯段L_7a與齒面為左、右 移9/2角的鐵芯段1^-7以以及齒面為右移θ角的鐵芯段L_7c，三個(gè)鐵芯段的齒面疊壓 后形成只斜齒，不斜槽的定子鐵芯的齒面。采用此種結(jié)構(gòu)可達(dá)到鐵芯軸向斜槽的同樣效 果削弱了磁阻力矩，抑制齒槽力矩波動(dòng)；另外，還避免了鐵芯斜槽的缺點(diǎn)減少槽面 積、銅耗增加、降低出力、無法自動(dòng)嵌線。由于沒有減少直槽的面積，同時(shí)便于定子繞 組自動(dòng)化嵌線。[0042]如圖8所示，定子鐵芯包括定子磁軛5、定子槽6以及定子齒7，在定子齒的端 面設(shè)有半圓槽14，該半圓槽14可提高諧波頻率降低幅值，減小氣隙磁導(dǎo)的變化，顯著減 小齒槽力矩波動(dòng)。由于齒槽力矩波動(dòng)大小與半圓槽14數(shù)量有關(guān)，因此，半圓槽14的數(shù)量 越多，諧波的頻率也就越高，齒槽力矩幅值也就越低。齒槽力矩波動(dòng)大小還與半圓槽的 直徑Φ有關(guān)，在本實(shí)用新型實(shí)例中，當(dāng)半圓槽的直徑Φ為Imm時(shí)，齒槽力矩波動(dòng)削弱 3.5% ；當(dāng)半圓槽的直徑Φ為2mm時(shí)，齒槽力矩波動(dòng)削弱14.5%，從而使電機(jī)高精度、 高效、高功率密度的平穩(wěn)運(yùn)行。[0043]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了高精度、高效、高功率密度、快響應(yīng)、頻繁啟動(dòng)和平穩(wěn)運(yùn) 行。使電機(jī)綜合品質(zhì)大幅度提高，滿足電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)要求?？蓪?shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，打破驅(qū) 動(dòng)電機(jī)制約電動(dòng)汽車發(fā)展的局面，提高電動(dòng)汽車的整體技術(shù)水平。[0044]以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型并非局限于 此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種車用永磁同步電機(jī)，在機(jī)殼的內(nèi)部安裝有定子與轉(zhuǎn)子，所述定子由固定在所 述機(jī)殼內(nèi)壁的定子鐵芯和定子繞組構(gòu)成，所述定子鐵芯包括定子磁軛、定子槽以及定子 齒，所述轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子鐵芯構(gòu)成，在所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的圓周方向均勻鑲嵌有徑向 磁化的磁鋼，所述磁鋼與其外側(cè)的極靴形成永磁磁極，其特征在于，在所述極靴的內(nèi)部 設(shè)有扇形空腔，在所述空腔的外緣表面設(shè)有弧形的導(dǎo)電啟動(dòng)條。
2.如權(quán)利要求1所述的一種車用永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述空腔的內(nèi)部填充有 樹脂填料。
3.如權(quán)利要求1所述的一種車用永磁同步電機(jī)，其特征在于，由所述磁鋼表面發(fā)出的 磁力線向所述極靴延伸，并匯聚于磁極中心形成一個(gè)能夠增加氣隙磁密的磁極。
4.如權(quán)利要求3所述的一種車用永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述氣隙設(shè)置所述極靴 與所述定子齒之間。
5.如權(quán)利要求1或3所述的一種車用永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述磁鋼的形狀為 一字形條狀結(jié)構(gòu)、U形單層多段式結(jié)構(gòu)或雙層多段式結(jié)構(gòu)中的一種。
6.如權(quán)利要求5所述的一種車用永磁同步電機(jī)，其特征在于，在所述一字形條狀結(jié)構(gòu) 磁鋼的兩端設(shè)有凹凸面，相鄰的兩個(gè)一字形條狀結(jié)構(gòu)的磁鋼通過凹凸面相銜接。
7.如權(quán)利要求5所述的一種車用永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述U形單層多段式磁 鋼與所述雙層多段式磁鋼的兩端均延伸至所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)邊緣。
8.如權(quán)利要求5所述的一種車用永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述U形單層多段式結(jié) 構(gòu)磁鋼兩端的內(nèi)部分別插入有樹脂桿。
9.如權(quán)利要求1所述的一種車用永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯由三層 定子沖片齒面不同的鐵芯依次疊壓構(gòu)成，所述第一層鐵芯為齒面右移θ角的定子沖片構(gòu) 成，所述第二層鐵芯由齒面左、右移θ/2角的定子沖片構(gòu)成，所述第三層鐵芯由齒面左 移θ角的定子沖片構(gòu)成，三層鐵芯的齒面疊壓后形成斜齒，在所述定子齒的表面還設(shè)有 半圓形的凹槽。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種車用永磁同步電機(jī)，其中，在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的圓周方向均勻鑲嵌有徑向磁化的磁鋼，磁鋼與極靴形成永磁磁極，在極靴的內(nèi)部設(shè)有扇形空腔，在空腔的外緣與內(nèi)部分別設(shè)有弧形的導(dǎo)電啟動(dòng)條與樹脂填料，此種結(jié)構(gòu)可防止靜態(tài)、動(dòng)態(tài)電樞反應(yīng)對(duì)磁鋼永久去磁，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和峰值轉(zhuǎn)矩，減小轉(zhuǎn)子慣量與離心力，提高快速響應(yīng)能力；應(yīng)用于該同步電機(jī)中的定子鐵芯由三層定子沖片齒面不同的鐵芯依次疊壓構(gòu)成，第一層鐵芯為齒面右移θ角的定子沖片構(gòu)成，第二層鐵芯由齒面左、右移θ/2角的定子沖片構(gòu)成，第三層鐵芯由齒面左移θ角的定子沖片構(gòu)成，三層鐵芯的齒面疊壓后形成斜齒，此種結(jié)構(gòu)可削弱磁阻力矩，抑制齒槽力矩波動(dòng)，避免鐵芯斜槽的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K1/14GK201813289SQ20102000058
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者李嘉琛, 林德芳 申請(qǐng)人:李嘉琛, 林德芳