混合磁鋼轉(zhuǎn)子及具有該轉(zhuǎn)子的永磁同步電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明與新能源汽車的電機技術(shù)有關(guān)，特別涉及一種混合磁鋼轉(zhuǎn)子及具有該轉(zhuǎn)子的車用永磁同步電機。
【背景技術(shù)】
[0002]電機是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，其主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為電器或者各種機械的動力源，其中，永磁同步電機具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性好、效率相對于其它種類電機較高和控制方便等優(yōu)點，因此一般電動汽車，尤其是電動汽車大多采用永磁同步電機。在各種材料的永磁體中，釹鐵硼磁鋼的剩余磁感應(yīng)強度高、磁感應(yīng)矯頑力大，并且最大磁能極高，是目前磁性能最好的永磁材料，所以在電動汽車的車用永磁電機中一般采用釹鐵硼作為永磁材料。
[0003]由于車用電機的工作環(huán)境復(fù)雜，以及特殊的使用要求，故有一些必須具備的性能要求，如高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、可適應(yīng)復(fù)雜的運行工況和較高的溫度運行環(huán)境，以及需要滿足整車安全的瞬時短路策略等，這些就要求電機轉(zhuǎn)子的磁鋼需要有很高的磁性能、抗退磁能力、高溫穩(wěn)定性等，進而導(dǎo)致車用永磁同步電機需要選擇很好的磁鋼。目前，磁鋼的價格很高，占據(jù)了電機生產(chǎn)的很大一部分成本，并且隨著磁鋼性能(主要為抗退磁性能)的提高，磁鋼的價格增長幅度更大。
[0004]為滿足比較惡劣的使用條件，現(xiàn)在的車用電機一般采用單一的磁性能及抗退磁性能(內(nèi)稟矯頑力)都很高的釹鐵硼磁鋼，這種結(jié)構(gòu)極大地增加了電機的制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種混合磁鋼轉(zhuǎn)子及具有該轉(zhuǎn)子的永磁同步電機，可以保證永磁同步電機良好的工作性能且滿足比較惡劣的車用使用條件，并且又極大地降低了電機的成本。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的混合磁鋼轉(zhuǎn)子，磁鋼由內(nèi)磁鋼和外磁鋼兩部分組成，其中內(nèi)磁鋼靠近電機轉(zhuǎn)軸，外磁鋼遠離電機轉(zhuǎn)軸，所述外磁鋼的內(nèi)稟矯頑力大于內(nèi)磁鋼的內(nèi)稟矯頑力。
[0007]同時，本發(fā)明還提供一種具有混合磁鋼轉(zhuǎn)子的永磁同步電機，包括定子、轉(zhuǎn)子、電機轉(zhuǎn)軸、電機機座和端蓋，所述定子包括定子繞組和定子鐵芯，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和磁鋼，所述轉(zhuǎn)子的磁鋼由內(nèi)磁鋼和外磁鋼兩部分組成，其中內(nèi)磁鋼靠近電機轉(zhuǎn)軸，外磁鋼遠離電機轉(zhuǎn)軸，所述外磁鋼的內(nèi)稟矯頑力大于內(nèi)磁鋼的內(nèi)稟矯頑力。
[0008]在上述混合磁鋼轉(zhuǎn)子及永磁同步電機中，內(nèi)磁鋼和外磁鋼均為釹鐵硼磁鋼。
[0009]更優(yōu)的，內(nèi)磁鋼的剩余磁通密度比外磁鋼的剩余磁通密度高。
[0010]優(yōu)選的，轉(zhuǎn)子的磁鋼為分段式結(jié)構(gòu)，安裝在磁鋼槽中的每極磁鋼由內(nèi)磁鋼和外磁鋼兩部分組成。
[0011]其中，內(nèi)磁鋼和外磁鋼的充磁方向相同。
[0012]更佳的，外磁鋼的厚度小于內(nèi)磁鋼的厚度。
[0013]本發(fā)明的有益之處在于:
[0014]I)轉(zhuǎn)子的磁鋼(整體式或分段式)分為內(nèi)外兩部分，外側(cè)遠離電機轉(zhuǎn)軸的部分采用內(nèi)稟矯頑力高(即抗退磁性能高)的釹鐵硼磁鋼，這樣電機的轉(zhuǎn)子具有很好的抗退磁性能，同時內(nèi)側(cè)靠近電機轉(zhuǎn)軸的部分采用內(nèi)稟矯頑力低但剩余磁通密度高的釹鐵硼磁鋼，由于內(nèi)稟矯頑力低的磁鋼價格比較便宜，這樣在保證電機性能的基礎(chǔ)上能夠極大地降低電機的制造成本；
[0015]2)轉(zhuǎn)子的磁鋼可以采用分段式結(jié)構(gòu)，適用于一字型轉(zhuǎn)子、V字型轉(zhuǎn)子或其它形式的轉(zhuǎn)子，可以減少永磁材料的渦流損耗，增加電機的效率，降低轉(zhuǎn)子的溫升，進一步增加轉(zhuǎn)子的抗退磁性能；
[0016]3)永磁同步電機中的轉(zhuǎn)子磁鋼可以適當加大內(nèi)側(cè)部分磁鋼的厚度，這樣可以進一步提高電機的輸出性能，而對電機制造成本影響很小。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的混合磁鋼轉(zhuǎn)子的第一實施例；
[0018]圖2是本發(fā)明的混合磁鋼轉(zhuǎn)子的第二實施例；
[0019]圖3是本發(fā)明的永磁同步電機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中附圖標記說明如下:
[0021]I為定子繞組；2為外磁鋼；3為內(nèi)磁鋼；4為定子鐵芯；5為電機轉(zhuǎn)軸；6為轉(zhuǎn)子鐵芯；7為平鍵；8為軸承；9為端蓋；10為電機機座；11為旋轉(zhuǎn)變壓器；12為磁鋼槽。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0023]在電機運行過程中，當電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部的磁鋼受到大的定子電流沖擊(例如瞬時短路沖擊電流)時，轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁鋼會發(fā)生退磁，而這種退磁通常首先發(fā)生在磁鋼靠近轉(zhuǎn)子外圓(即遠離電機轉(zhuǎn)軸)的外側(cè)部分，而靠近轉(zhuǎn)軸磁鋼的內(nèi)側(cè)部分一般很少發(fā)生退磁或者后發(fā)生退磁。
[0024]因此，為了保證轉(zhuǎn)子的抗退磁性能，本發(fā)明提供的混合磁鋼轉(zhuǎn)子，其中的磁鋼由內(nèi)磁鋼和外磁鋼兩部分組成，其中內(nèi)磁鋼靠近電機轉(zhuǎn)軸，外磁鋼遠離電機轉(zhuǎn)軸，并且外磁鋼的內(nèi)稟矯頑力大于內(nèi)磁鋼的內(nèi)稟矯頑力。在這種混合磁鋼轉(zhuǎn)子中，磁鋼可以為整體式，也可以為分段式(或分塊式)，其材料均為釹鐵硼。
[0025]如圖1所示，為混合磁鋼轉(zhuǎn)子的第一實施例，該轉(zhuǎn)子為一字型，包括轉(zhuǎn)子鐵芯6、內(nèi)磁鋼3和外磁鋼2，其中轉(zhuǎn)子鐵芯6由若干層硅鋼片疊壓而成，該轉(zhuǎn)子鐵芯6上形成有磁鋼槽12，磁鋼安裝在磁鋼槽12中。磁鋼為分塊式結(jié)構(gòu)，在本實施例中，以八極磁鋼為例，每極磁鋼由靠近電機轉(zhuǎn)軸5的釹鐵硼內(nèi)磁鋼3和遠離電機轉(zhuǎn)軸5的釹鐵硼外磁鋼2組成，其中外磁鋼2的內(nèi)稟矯頑力高，內(nèi)磁鋼3的內(nèi)稟矯頑力低但剩余磁通密度高，這樣既能保證電機高的輸出性能及抗退磁性能，又因為采用內(nèi)稟矯頑力低的磁鋼而極大地降低了電機的制造成本。而且，每塊磁鋼中的內(nèi)磁鋼3和外磁鋼2的充磁方向相同，圖中箭頭所示方向即為充磁方向。
[0026]此外，圖2所示為混合磁鋼轉(zhuǎn)子的第二實施例，該轉(zhuǎn)子的磁鋼仍采用分段式結(jié)構(gòu)，以十六塊磁鋼