專利名稱：多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子，屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)境與能源危機(jī)等問題的日益嚴(yán)重，社會對環(huán)境清潔和能源安全問題的重視程度日益加大，由此極大的促進(jìn)了電動汽車的發(fā)展。對于電動汽車而言，電驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性和安全性至關(guān)重要。而傳統(tǒng)的三相永磁同步電機(jī)在繞組開路、繞組短路以及驅(qū)動器功率器件發(fā)生開路或短路故障的時候，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出會劇烈變化，甚至于不能工作，進(jìn)而對車輛本身和車內(nèi)人員的安全造成嚴(yán)重威脅，因此，出于安全性和可靠性的考慮，采用具有良好容錯能力的多相容錯永磁同步電機(jī)系統(tǒng)作為電動汽車的電驅(qū)動系統(tǒng)就極為重要。所謂容錯就是指電機(jī)系統(tǒng)在發(fā)生故障的情況下仍然可以保持和正常狀態(tài)下一樣或者相當(dāng)?shù)妮敵瞿芰?，并且在故障狀態(tài)下電機(jī)應(yīng)該具有故障保護(hù)和抑制的功能，防止故障的惡化和擴(kuò)散。采用 多相容錯永磁同步電機(jī)作為電動汽車的動力來源，可以在電機(jī)發(fā)生故障的時候繼續(xù)運(yùn)行，直到故障修復(fù)，由此大大提高了電動汽車的安全性，是電動汽車的理想選擇。對于電動汽車用多相永磁容錯電機(jī)，需要能夠在繞組端部短路，匝間短路等故障狀態(tài)下繼續(xù)運(yùn)行。對于常規(guī)的表貼式盤式永磁電機(jī)，參見圖5至圖7所示，這種傳統(tǒng)的表貼式盤式永磁電機(jī)的永磁體均勻粘貼在轉(zhuǎn)子鐵心表面，短路故障發(fā)生時，電機(jī)的短路電流很大，短路電流過大一方面會造成繞組燒毀，另一方面也會導(dǎo)致永磁體退磁。針對短路電流過大導(dǎo)致的永磁體退磁、繞組燒毀等問題，傳統(tǒng)的設(shè)計方式是對電機(jī)的定子槽形進(jìn)行特殊設(shè)計，如增加槽肩的厚度、減小槽口寬度、設(shè)計窄而深的槽型等方式來增加電機(jī)的漏抗，從而對電機(jī)的短路電流進(jìn)行抑制。增加漏磁雖然可以實(shí)現(xiàn)對短路電流的抑制，但是電機(jī)在正常狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩等電磁性能也受到了負(fù)面影響，因此如何在不影響電機(jī)電磁性能的前提下實(shí)現(xiàn)對電機(jī)短路電流的抑制就極具現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決傳統(tǒng)的表貼式盤式永磁電機(jī)的短路電流抑制效果不好的問題，提供了一種多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子。本發(fā)明所述多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子，它包括轉(zhuǎn)子鐵心和P個永磁體，轉(zhuǎn)子鐵心包括轉(zhuǎn)子鐵心軛和P個轉(zhuǎn)子鐵心極，圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子鐵心軛的盤面上設(shè)置有P個轉(zhuǎn)子鐵心極，P個轉(zhuǎn)子鐵心極沿圓周方向均勻排布，每相鄰兩個轉(zhuǎn)子鐵心極之間形成一個永磁體槽，每個永磁體槽中嵌入一個永磁體，永磁體的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽的扇形面圓心角，P個永磁體與定子相對的表面的極性相同，且為軸向充磁，P為轉(zhuǎn)子的極對數(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)針對常規(guī)表貼式盤式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，將轉(zhuǎn)子相異極性永磁體中一種極性的永磁體取出，使用轉(zhuǎn)子鐵心材料代替，沒有被取出的永磁體分別形成轉(zhuǎn)子每對磁極中的一個極，用以替代被取出的永磁體的轉(zhuǎn)子鐵心材料形成轉(zhuǎn)子每對磁極中另一個極性的磁極。一種極性的永磁體被轉(zhuǎn)子鐵心材料代替，使得電機(jī)的交直軸電抗產(chǎn)生變化，與常規(guī)表貼式轉(zhuǎn)子相比，這種某一相同極性的永磁體被轉(zhuǎn)子鐵心材料代替的轉(zhuǎn)子，電機(jī)的交直軸電抗變大，電抗的增加使得電機(jī)的繞組短路電流變小，從而達(dá)到限制短路電流的目的。該轉(zhuǎn)子使得永磁體在轉(zhuǎn)子表面的固定更加容易，永磁體用量減半，成本降低，具有很高的電氣和機(jī)械可靠性。


圖I是本發(fā)明所述多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I的A-A剖視圖。圖3是圖I的B-B剖視圖。圖4是基于本發(fā)明的電機(jī)交直軸磁路示意圖。
圖5是傳統(tǒng)的表貼式盤式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。圖6是圖5的A-A剖視圖。圖7是基于傳統(tǒng)表貼式盤式永磁轉(zhuǎn)子的電機(jī)交直軸磁路不意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖I至圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子，它包括轉(zhuǎn)子鐵心I和P個永磁體2，轉(zhuǎn)子鐵心I包括轉(zhuǎn)子鐵心軛1-2和P個轉(zhuǎn)子鐵心極1-1，圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子鐵心軛1-2的盤面上設(shè)置有P個轉(zhuǎn)子鐵心極1-1，P個轉(zhuǎn)子鐵心極1-1沿圓周方向均勻排布，每相鄰兩個轉(zhuǎn)子鐵心極1-1之間形成一個永磁體槽3，每個永磁體槽3中嵌入一個永磁體2，永磁體2的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽3的扇形面圓心角,P個永磁體2與定子相對的表面的極性相同,且為軸向充磁,P為轉(zhuǎn)子的極對數(shù)。轉(zhuǎn)子鐵心極I和永磁極2沿轉(zhuǎn)子鐵心I的盤面上依次交替排布，P個永磁體2的極性相同，若永磁體2與定子相對的表面的極性都為N極，則P個轉(zhuǎn)子鐵心極1-1與定子相對的表面的極性都為S極。永磁體2的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽3的扇形面圓心角，即永磁體2所占的機(jī)械角度小于或等于永磁體槽3所占機(jī)械角度。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子鐵心I和永磁體2的外形和轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙分布，使得所述氣隙產(chǎn)生正弦波或梯形波磁場分布。工作原理結(jié)合圖I至圖7說明本發(fā)明的工作原理。該主磁通路徑與傳統(tǒng)表貼式盤式永磁電機(jī)類似，每對極的磁路保持對稱。相比較傳統(tǒng)表貼式盤式永磁電機(jī),本發(fā)明使用一塊永磁體提供一對極所需要的磁勢。對于本發(fā)明來說，如圖4，直軸磁路路徑為永磁體2—?dú)庀兑欢ㄗ予F心4 —?dú)庀兑晦D(zhuǎn)子鐵心極1-1 —轉(zhuǎn)子鐵心軛1-2 —回到永磁體2，形成直軸閉合磁路5 ;交軸磁路路徑為轉(zhuǎn)子鐵心極1-1 —?dú)庀兑欢ㄗ予F心4 —?dú)庀兑晦D(zhuǎn)子鐵心極1-1 —轉(zhuǎn)子鐵心軛1-2 —轉(zhuǎn)子鐵心極1-1，形成交軸閉合磁路6。對于傳統(tǒng)表貼式盤式永磁電機(jī)來說，如圖3，直軸磁路路徑為永磁體2 —?dú)庀兑欢ㄗ予F心4 —?dú)庀兑挥来朋w2 —轉(zhuǎn)子鐵心I —回到永磁體2，形成直軸閉合磁路7 ;交軸磁路路徑為永磁體2之間區(qū)域一氣隙一定子鐵心4 —?dú)庀兑挥来朋w2之間區(qū)域一轉(zhuǎn)子鐵心I —回到永磁體2，形成交軸閉合磁路8。比較本發(fā)明的直軸磁路5和傳統(tǒng)的表貼式盤式永磁電機(jī)的直軸磁路7,本發(fā)明提到的轉(zhuǎn)子直軸磁通路徑5先后經(jīng)過一層永磁體2，兩層氣隙；而傳統(tǒng)的表貼式盤式永磁電機(jī)的直軸磁通路徑7先后經(jīng)過兩層永磁體和兩層氣隙，故此本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的直軸電抗比傳統(tǒng)表貼式永磁電機(jī)的直軸電抗大，因此可以更好的限制電機(jī)的繞組短路電流。對比本發(fā)明的交軸磁路6和傳統(tǒng)的表貼式盤式永磁電機(jī)的交軸磁路8，本發(fā)明提到的轉(zhuǎn)子交軸磁通路徑6僅是經(jīng)過兩層氣隙；而傳統(tǒng)的表貼式盤式永磁電機(jī)的交軸磁通路徑8先后經(jīng)過兩層永磁體之間區(qū)域和兩層氣隙，故此本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的交軸電抗比傳統(tǒng)表貼式永磁電機(jī)的交軸電抗大。此外，與傳統(tǒng)的表貼式盤式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子相比，本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁體用量減半，制造的電機(jī)也會有更低的成本。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，轉(zhuǎn)子鐵心I由實(shí)心鋼構(gòu)成或由硅鋼片疊加構(gòu)成。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，轉(zhuǎn)子鐵心I由非晶態(tài)鐵磁復(fù)合材料或SMC軟磁復(fù)合材料構(gòu)成。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，轉(zhuǎn)子鐵心極1-1和轉(zhuǎn)子鐵心軛1-2為一體件。
權(quán)利要求
1.多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子，其特征在于，它包括轉(zhuǎn)子鐵心(I)和P個永磁體(2)，轉(zhuǎn)子鐵心(I)包括轉(zhuǎn)子鐵心軛(1-2)和P個轉(zhuǎn)子鐵心極(1-1)，圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子鐵心軛(1-2)的盤面上設(shè)置有P個轉(zhuǎn)子鐵心極(l_l)，p個轉(zhuǎn)子鐵心極(1-1)沿圓周方向均勻排布，每相鄰兩個轉(zhuǎn)子鐵心極(1-1)之間形成一個永磁體槽(3),每個永磁體槽(3)中嵌入一個永磁體(2),永磁 體(2)的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽(3)的扇形面圓心角,P個永磁體(2)與定子相對的表面極性相同，且為軸向充磁，P為轉(zhuǎn)子的極對數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子，其特征在于，轉(zhuǎn)子鐵心(I)由實(shí)心鋼構(gòu)成或由硅鋼片疊加構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子，其特征在于，轉(zhuǎn)子鐵心(I)由非晶態(tài)鐵磁復(fù)合材料或SMC軟磁復(fù)合材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子，其特征在于，轉(zhuǎn)子鐵心極(1-1)和轉(zhuǎn)子鐵心軛(1-2)為一體件。
全文摘要
多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子，屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決傳統(tǒng)的表貼式盤式永磁電機(jī)的短路電流抑制效果不好的問題。本發(fā)明所述多相容錯永磁同步電機(jī)盤式轉(zhuǎn)子，它包括轉(zhuǎn)子鐵心和p個永磁體，轉(zhuǎn)子鐵心包括轉(zhuǎn)子鐵心軛和p個轉(zhuǎn)子鐵心極，圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子鐵心軛的盤面上設(shè)置有p個轉(zhuǎn)子鐵心極，p個轉(zhuǎn)子鐵心極沿圓周方向均勻排布，每相鄰兩個轉(zhuǎn)子鐵心極之間形成一個永磁體槽，每個永磁體槽中嵌入一個永磁體，永磁體的扇形面圓心角小于或等于永磁體槽的扇形面圓心角，p個永磁體與定子相對的表面的極性相同，且為軸向充磁，p為轉(zhuǎn)子的極對數(shù)。
文檔編號H02K1/27GK102882299SQ20121042059
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者鄭萍, 隋義, 王鵬飛, 白金剛, 吳帆 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)