[发明专利]表面安装式永磁电机转子和包含该转子的电机

说明书

技术领域

本发明涉及电动机，特别涉及电动机的转子，本发明还涉及包含该转子的电机。

背景技术

电动汽车作为清洁、节能的新型交通工具，其最大的优势是“零排放”。由于它在行驶过程中没有污染，热辐射低，噪音小，不消耗汽油，可应用多种能源，使用维修方便，成为当今汽车研发热点。电机驱动控制系统是电动汽车行驶过程中的主要执行结构，其传动系统是电动汽车的心脏，电动汽车中的燃料电池汽车(FCV)、混合动力汽车(HEV)和纯电动汽车(EV)三大类都要用电动机来驱动车轮行驶，优化电机结构是提高各类电动汽车性价比的重要因素。

目前在适用于电动汽车用高品质永磁驱动电机开发方面，还存在着各种各样的技术瓶颈，存在噪音大、转矩波动大、功率密度低、过载能力低和可靠性差等缺陷，难以满足产业化的要求。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种表面安装式永磁电机转子和包含该转子的电机，其具有响应快、噪音低和可靠性高的优势，且提高了其过载能力。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种电机转子，包括转轴和转子铁芯，在该转子铁芯表面设置永磁体，其径向外表面呈波浪形。

其中，所述永磁体的两端设有斜角。

所述永磁体为表面安装式永磁体。

所述永磁体为磁化磁钢。

一种电机，包括定子和上述转子。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：改善电机气隙磁场波形，提高齿槽转矩波动的基波次数，减小齿槽基波和高次谐波转矩幅值，降低齿槽引起的转矩波动，使电机合成转矩波动大幅降低(减少35-45％)，抑制静态和动态电枢反应，使d轴与q轴径向力趋于平衡，降低机械振动，可显著减小转子高速运行时的离心力，有利于电机频繁启动，提高过载能力，使电机具有高出力、高可靠性、低波动、快响应、低噪、小型轻量化和平稳运行等特点。

附图说明

图1是本发明实施例的示意图。

图2是永磁转子优化前后电机的齿槽转矩与旋转角关系波形的图表。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

由电磁原因引起的转矩波动，产生机械和电磁噪音，影响电机平稳运行和可靠性，它分为两种：一种是齿槽转矩，即定子齿槽与转子永磁体相互作用产生的转矩，该转矩随空间位置作周期性变化引起波动，它与定子电流无关；另一种是纹波转矩，即由电流和反电势波形差异引起的谐波转矩。车用永磁同步电机的转矩波动是齿槽转矩和纹波转矩的叠加。世界各国电机行业和科研单位均在进行力图降低电机转矩波动的研究，如采用分数槽法、辅助槽法、辅助齿法、斜槽法、斜极法、闭口槽法和磁化槽楔法等，各有利弊，消除齿槽效应措施总不理想。斜槽或斜极也可以减小转矩波动，但斜槽、斜极法对方波电机气隙磁感应强度平顶宽度有影响，同时定子斜槽会影响导体的占槽面积，使铜耗增加，两者均降低出力，并是使电机的结构复杂。

图1是本发明实施例的剖面示意图。该车用驱动电机及其低噪低波动永磁转子，包括机壳和机壳内的定子和转子，定子包括固定在机壳内壁的定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括定子绕组2、定子磁轭5、定子槽6和定子齿7，转子包括转轴9和转子铁芯3。转子铁芯外放置的表面安装式永磁体(SPM)，其径向外表面呈波浪形，该永磁体可以是磁化磁钢。即，该永磁体是表面安装式波浪形磁钢1。表面安装式永磁同步电机采用波浪形磁钢1，有效地提高了齿槽转矩波动的基波次数，减小齿槽基波和高次谐波转矩幅值，降低齿槽引起的转矩波动，使电机合成转矩波动大幅降低。

提高齿槽转矩波动的基波次数(频率)，就能有效减小齿槽基波和高次谐波转矩幅值，降低齿槽引起的力矩波动，长期以来，提高降低力矩波动的措施之一就是增加定子槽数，提高齿槽转矩波动的基波次数(频率)，但这样生产工艺复杂，定子槽下线困难增加，效率也降低；长期以来，提高降低力矩波动的措施之二就是定子铁芯斜槽(定子铁心轴向扭转一定的角度)，但这样同样使生产工艺复杂，而且使定子槽面积减小，降低出力，得不偿失。表面安装式永磁同步电机采用波浪形磁钢1，相当于增加电机的槽数，其巧妙就在于：在不增加电机槽数的条件下，可提高齿槽转矩(力矩)波动的基波次数(频率)，减小齿槽基波和高次谐波转矩幅值，降低齿槽引起的转矩波动，实现调速平稳运行；

表面安装式永磁电机的波浪形磁钢相当于数量较多的半圆凹槽，显著提高齿槽转矩(力矩)波动的基波次数(频率)，减小齿槽基波和高次谐波转矩幅值；