一種磁路混合排列的永磁同步電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電機技術領域，具體涉及一種磁路混合排列的永磁同步電機。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著新能源汽車行業(yè)的興起，車輛驅動電機對電機的峰值扭矩和轉速范圍要求越來越高，為了滿足整車尺寸空間降低系統(tǒng)成本，系統(tǒng)希望電機具備更大的磁阻扭矩份額。據調查:目前國內外各大電機公司研制電機的凸極磁阻扭矩和永磁磁鋼產生扭矩的份額比例一般小于45% ;若能將該比例進一步提高，可有效降低系統(tǒng)成本，提高電機動力性能和系統(tǒng)的匹配度。在混合動力車型系統(tǒng)、空間緊張，對電機功率密度要求越來越苛刻，正期待著電機功率扭矩密度能夠進一步提高。更進一步的情況還有，隨著工業(yè)伺服及車輛電驅動率的普及，要求電機具有較低成本，而稀土磁鋼作為影響電機成本的關鍵材料資源有限。若能用鐵氧體替代稀土可實現行業(yè)長遠發(fā)展。
[0003]為了節(jié)約能源，減小碳排放，目前越來越多的電動機選擇永磁同步方案。但根據電機學可知:一般的永磁同步電機，如圖1所示包括定子沖片1-1、瓦形磁鋼1-2、轉子沖片1-3和去重孔1-4，此種結構的永磁同步電機輸出扭矩正比于電機的工作電流和反電勢系數，而其工作轉速反比于反電勢系數。此外，永磁同步電機需要采用專門的控制器才能連續(xù)運轉，當永磁同步電機有寬調速范圍運行要求時，工程上常遇到控制器驅動電流能力不足或器件耐電壓(特別是電機最高轉速時的空載反電勢電壓)能力不夠的問題。因此為了兼顧電機的寬轉速范圍和動力性能。一般情況下將這類電機均采用內置磁鋼式轉子結構，如圖2所示采用方形磁鋼2-2代替前一種永磁同步電機內的瓦形磁鋼1-2，其次依靠內嵌磁鋼轉子電機交軸電感Lq >直軸電感Ld的特征產生凸極磁阻扭矩，實現電機的輸出扭矩大于電流和反電勢系數的乘積。
[0004]公開號CN104011974的專利公開了一種電機轉子，能夠起到增大磁阻轉矩從而實現高輸出的效果。但顯然該電機在體積、成本上未作考慮，同時功率密度仍有提升空間。
[0005]另外，電磁噪音由于頻率高，難以消音屏蔽，對人體反應敏感等特點，成為了電動汽車或混合動力汽車的一個新問題，越來越多的整車廠十分關心電機的電磁噪音，但到目前為止國內外同行還未有理想解決方案。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:針對現有技術中存在的上述技術問題，提供一種對驅動電機的特殊性能要求下提出，并解決了電機高功率密度、寬調速范圍、成本和電磁噪音問題的磁路混合排列的永磁同步電機。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術方案實現的:
[0008]一種磁路混合排列的永磁同步電機，包括定子鐵芯I和轉子，所述定子鐵芯I內嵌有電樞繞組8，所述轉子包括轉子鐵芯2和內嵌于轉子鐵芯2上的磁鋼，其中:所述磁鋼非均勻設置于所述轉子鐵芯2的圓周邊緣處，所述磁鋼包括切向磁鋼7、一型磁鋼5和V型磁鋼組6，所述V型磁鋼組6由兩個磁鋼排列而成；所述一型磁鋼5位于V型磁鋼組6的內側靠近轉子鐵芯2的圓周邊緣處；所述的切向磁鋼7設于電機q軸線上；所述切向磁鋼7和一型磁鋼5的數量等于V型磁鋼組6的數量，且等于電機極數；所述轉子鐵芯2內側設有和電機極數相同數量的去重孔，所述的去重孔包括大去重孔3和小去重孔4。
[0009]進一步，所述的切向磁鋼7和一型磁鋼5分別采用切向和徑向排列。
[0010]進一步，所述的一型磁鋼5所占極弧bl小于V型磁鋼組6所占極弧bl。
[0011]進一步，所述的相鄰的兩個切向磁鋼7的磁極沿所在位置切向相反。
[0012]進一步，所述的V型磁鋼組6和一型磁鋼5位于相鄰兩個切向磁鋼7之間。
[0013]進一步，所述的V型磁鋼組6所占極弧b2為轉子一個極距角度的0.6?0.7倍。
[0014]進一步，所述的一型磁鋼5所占極弧bl為轉子一個極距角度的0.3?0.4倍。
[0015]進一步，所述一型磁鋼5的兩端與轉子鐵芯2的邊緣之間的距離為磁橋al，所述V型磁鋼組6的兩端與轉子鐵芯2的邊緣之間的距離為磁橋a2 ;所述切向磁鋼7靠轉子鐵芯2邊緣處的一端與轉子鐵芯2邊緣之間的距離為磁橋a3:所述切向磁鋼7的另一端與大去重孔3的距離為磁橋a5 ;所述構成V型磁鋼組6的兩個磁鋼之間的距離為磁橋a4 ;所述磁橋al的厚度與磁橋a2的厚度相近；所述磁橋a3的厚度為磁橋al或磁橋a2的I?1.25倍。
[0016]進一步，所述的大去重孔3和小去重孔4的數量相等，且交替分布在N、S極上。
[0017]進一步，所述的磁橋a5位于電機d軸線上，所述的磁橋a4與磁橋a5相平行。
[0018]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1、本發(fā)明的結構簡單，易生產，成本低，且易使用推廣；
[0020]2、本發(fā)明轉子采用內嵌式結構，內切在鐵芯中的磁鋼同時采用不均勻磁鋼排列，使電機在相同的尺寸、相電流及反電勢下產生更大的扭矩，或在相同的尺寸、相電流及扭矩下需求更低的反電勢，如此可以有效提高電機可控性能；聚磁效果明顯且聚磁作用極弧可控，有利于提高提高電機的功率密度；在相同的扭矩和功率下節(jié)省磁鋼用量；可以同時獲得優(yōu)良的空負載反電勢波形，有效降低諧波噪音。該技術特別適用于高端新能源汽車驅動電機領域；
[0021]3、本發(fā)明轉子上的磁通回路有效拓寬，因此有效增大了電機的交軸電感；
[0022]4、本發(fā)明電機空載時切向磁鋼周圍沒有對定子產生有效磁通，如此十分有利于獲得完美的反電勢波形，通過合理設計磁鋼和磁橋尺寸可以有效控制電機的空載反電勢；
[0023]5、本發(fā)明電機在負載時，該磁路結構在負載工作時不僅提高了激磁極弧寬度(磁通提高近I倍)，并且負載時磁密分布同樣保持中間高，兩邊低的特征，確保了優(yōu)異負載反電勢波形?？紤]到，電機的電磁噪音主要源于負載諧波，因此該電磁結構可具備較低的負載電磁噪音。
【附圖說明】
[0024]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0025]圖1為現有技術的永磁同步電機示意圖一；
[0026]圖2為現有技術的永磁同步電機示意圖二；
[0027]圖3為本發(fā)明的局部示意圖一；
[0028]圖4為本發(fā)明轉子的局部示意圖二 ；
[0029]圖5為本發(fā)明轉子的交軸磁通通道示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明的電機空載磁場效果圖；
[0031]圖7為本發(fā)明的電機負載磁路仿真圖。
【具體實施方式】
[0032]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0033]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0034]具體實施例，如圖3和4所示，一種磁路混合排列的永磁同步電機，包括定子鐵芯I和轉子，所述定子鐵芯I內嵌有電樞繞組8，所述轉子包括轉子鐵芯2和內嵌于轉子鐵芯2上的磁鋼，其中:所述磁鋼非均勻設置于所述轉子鐵芯2的圓周邊緣處，所述磁鋼包括切向磁鋼7、一型磁鋼5和V型磁鋼組6，所述V型磁鋼組6由兩個磁鋼排列而成；所述一型磁鋼5位于V型磁鋼組6的內側靠近轉子鐵芯2的圓周邊緣處；所述的