[发明专利]混合磁钢转子及具有该转子的永磁同步电机

说明书

技术领域

本发明与新能源汽车的电机技术有关，特别涉及一种混合磁钢转子及具有该转子的车用永磁同步电机。

背景技术

电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，其主要作用是产生驱动转矩，作为电器或者各种机械的动力源，其中，永磁同步电机具有转矩转速特性好、效率相对于其它种类电机较高和控制方便等优点，因此一般电动汽车，尤其是电动汽车大多采用永磁同步电机。在各种材料的永磁体中，钕铁硼磁钢的剩余磁感应强度高、磁感应矫顽力大，并且最大磁能极高，是目前磁性能最好的永磁材料，所以在电动汽车的车用永磁电机中一般采用钕铁硼作为永磁材料。

由于车用电机的工作环境复杂，以及特殊的使用要求，故有一些必须具备的性能要求，如高转矩密度、高功率密度、可适应复杂的运行工况和较高的温度运行环境，以及需要满足整车安全的瞬时短路策略等，这些就要求电机转子的磁钢需要有很高的磁性能、抗退磁能力、高温稳定性等，进而导致车用永磁同步电机需要选择很好的磁钢。目前，磁钢的价格很高，占据了电机生产的很大一部分成本，并且随着磁钢性能（主要为抗退磁性能）的提高，磁钢的价格增长幅度更大。

为满足比较恶劣的使用条件，现在的车用电机一般采用单一的磁性能及抗退磁性能（内禀矫顽力）都很高的钕铁硼磁钢，这种结构极大地增加了电机的制造成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混合磁钢转子及具有该转子的永磁同步电机，可以保证永磁同步电机良好的工作性能且满足比较恶劣的车用使用条件，并且又极大地降低了电机的成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的混合磁钢转子，磁钢由内磁钢和外磁钢两部分组成，其中内磁钢靠近电机转轴，外磁钢远离电机转轴，所述外磁钢的内禀矫顽力大于内磁钢的内禀矫顽力。

同时，本发明还提供一种具有混合磁钢转子的永磁同步电机，包括定子、转子、电机转轴、电机机座和端盖，所述定子包括定子绕组和定子铁芯，所述转子包括转子铁芯和磁钢，所述转子的磁钢由内磁钢和外磁钢两部分组成，其中内磁钢靠近电机转轴，外磁钢远离电机转轴，所述外磁钢的内禀矫顽力大于内磁钢的内禀矫顽力。

在上述混合磁钢转子及永磁同步电机中，内磁钢和外磁钢均为钕铁硼磁钢。

更优的，内磁钢的剩余磁通密度比外磁钢的剩余磁通密度高。

优选的，转子的磁钢为分段式结构，安装在磁钢槽中的每极磁钢由内磁钢和外磁钢两部分组成。

其中，内磁钢和外磁钢的充磁方向相同。

更佳的，外磁钢的厚度小于内磁钢的厚度。

本发明的有益之处在于：

1）转子的磁钢（整体式或分段式）分为内外两部分，外侧远离电机转轴的部分采用内禀矫顽力高（即抗退磁性能高）的钕铁硼磁钢，这样电机的转子具有很好的抗退磁性能，同时内侧靠近电机转轴的部分采用内禀矫顽力低但剩余磁通密度高的钕铁硼磁钢，由于内禀矫顽力低的磁钢价格比较便宜，这样在保证电机性能的基础上能够极大地降低电机的制造成本；

2）转子的磁钢可以采用分段式结构，适用于一字型转子、V字型转子或其它形式的转子，可以减少永磁材料的涡流损耗，增加电机的效率，降低转子的温升，进一步增加转子的抗退磁性能；

3）永磁同步电机中的转子磁钢可以适当加大内侧部分磁钢的厚度，这样可以进一步提高电机的输出性能，而对电机制造成本影响很小。

附图说明

图1是本发明的混合磁钢转子的第一实施例；

图2是本发明的混合磁钢转子的第二实施例；

图3是本发明的永磁同步电机的结构示意图。

其中附图标记说明如下：

1为定子绕组；2为外磁钢；3为内磁钢；4为定子铁芯；5为电机转轴；6为转子铁芯；7为平键；8为轴承；9为端盖；10为电机机座；11为旋转变压器；12为磁钢槽。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在电机运行过程中，当电机转子内部的磁钢受到大的定子电流冲击（例如瞬时短路冲击电流）时，转子内的磁钢会发生退磁，而这种退磁通常首先发生在磁钢靠近转子外圆（即远离电机转轴）的外侧部分，而靠近转轴磁钢的内侧部分一般很少发生退磁或者后发生退磁。

因此，为了保证转子的抗退磁性能，本发明提供的混合磁钢转子，其中的磁钢由内磁钢和外磁钢两部分组成，其中内磁钢靠近电机转轴，外磁钢远离电机转轴，并且外磁钢的内禀矫顽力大于内磁钢的内禀矫顽力。在这种混合磁钢转子中，磁钢可以为整体式，也可以为分段式（或分块式），其材料均为钕铁硼。