[实用新型]新型内置式永磁同步电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种永磁电机，尤其涉及一种新型内置式永磁同步电机，属于电机技术领域。

背景技术

汽车的排气污染、噪声、燃油存放的火灾隐患等问题，越来越引起人们的关注，电动汽车成为汽车发展新发向。混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)是解决能源危机和环境污染的重要途径。其中驱动电机和传动系统是电动汽车的心脏，电动汽车用驱动电机制约着中国电动汽车的研发及其产业化进程。HEV和EV用驱动电机主要有交流感应电机和“表面贴装式”永磁无刷电机(SPMBLM)或“表面贴装式”永磁同步电机(SPMSM)。

如图1a示意了表面贴装式永磁同步电机(SPMSM)原理结构，定子铁芯包括定子磁轭5、定子槽6和定子齿7，转子包括转轴和转子铁芯，在转子铁芯表面贴装磁钢1a。图1b、图2示意了内置式“整块”永磁同步电机(IPMSM)原理结构，在转子铁芯内置整体磁钢1b；图3、4分别为内置式永磁同步电机d轴、q轴和q轴磁通路径(箭头方向9)。SPMSM无磁阻转矩，不能弱磁扩速。内置式“整块”永磁同步电机，弱磁扩速能力有限。电机参数和尺寸一定时，转速随电压增加而上升，但HEV用电机由电池供电，供电电压受限制，难以恒功率提速。

在适用于电动汽车的高效内置式永磁同步电机(IPMSM)开发方面，还存在着技术瓶颈，存在功率密度低，高速恒功率范围窄、力矩波动大、过载能力低和可靠性差等缺陷，难以满足要求，IPMSM也没有相关产品用于商业化。

目前国内外正在研发永磁直流无刷电机(PMBLM)，其电枢励磁为“非圆形跳跃式”的旋转磁场，存在较大的转矩波动，调速范围也窄，影响电机高效、宽调速、平稳低噪运行。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种新型内置式永磁同步电机。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

新型内置式永磁同步电机，包括机壳和机壳内的定子和转子，所述定子包括固定在机壳内壁的定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯包括定子磁轭、定子槽和定子齿，特点是：所述转子包括转轴和转子铁芯，在转子铁芯内圆周方向均匀镶有径向磁化的一字型分段矩形条状磁钢、或均匀镶有径向磁化的弧型分段磁钢、或均匀镶有径向磁化的V型分段磁钢、或均匀镶有径向磁化的单层U型分段磁钢、或均匀镶有径向磁化的双层U型分段磁钢，所述径向磁化的一字型分段矩形条状磁钢、或径向磁化的弧型分段磁钢、或径向磁化的V型分段磁钢、或径向磁化的单层U型分段磁钢、或径向磁化的双层U型分段磁钢与极靴构成永磁磁极。

进一步地，上述的新型内置式永磁同步电机，相邻的一字型分段矩形条状磁钢间设置导磁桥，或者相邻的弧型分段磁钢间设置导磁桥，或者相邻的V型分段磁钢间设置导磁桥，或者相邻的单层U型分段磁钢间设置导磁桥，或者相邻的双层U型分段磁钢间设置导磁桥。

更进一步地，上述的新型内置式永磁同步电机，所述一字型分段矩形条状磁钢与极靴构成的磁极间设置隔磁槽，或者弧型分段磁钢与极靴构成的磁极间设置隔磁槽，或者V型分段磁钢与极靴构成的磁极间设置隔磁槽，或者单层U型分段磁钢与极靴构成的磁极间设置隔磁槽，或者双层U型分段磁钢与极靴构成的磁极间设置隔磁槽。

再进一步地，上述的新型内置式永磁同步电机，所述极靴中心径向开槽。

本实用新型技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

①本实用新型转子铁芯内置一字型、弧型、V型、单层U型和双层U型的分段磁钢，有显著的聚磁、改善气隙磁场波形、降低转矩波动、抑制静态和动态电枢反应作用，相邻左右两边磁钢磁力线向极靴(磁极)靠近，并汇聚于磁极中心形成一个极，使气隙磁密增加，提高了电机过载能力和功率密度，使电机小型轻量化；

②相邻分段磁钢间设置导磁桥，空载时导磁桥对永磁磁通呈磁路饱和状态，永磁磁通难以通过导磁桥；负载时，在定子电流作用下，电枢反应的去磁，使一部分永磁磁通流向相邻分段磁钢间的导磁桥，成为漏磁通，使通过气隙的磁通密度减少；调节导磁桥的宽度，即可调节导磁桥的磁路饱和程度，从而调控途径导磁桥的永磁磁通，调控气隙磁密的降低程度；达到高速段弱磁恒功率扩速作用，获得比表面安装式永磁电机和内置式整体永磁电机更宽广的恒功率速度范围，满足电动、混合动力汽车驱动要求，实现高功率密度、宽调速、快响应、频繁启动和平稳运行；

③电机磁极间设置隔磁槽，减少漏磁，增加有效磁通，提高出力、功率重量比、功率体积比和效率；