[发明专利]分段斜极转子及永磁同步电机

说明书

技术领域

本发明涉及永磁同步电机领域，更具体地说，涉及一种分段斜极转子及永磁同步电机。

背景技术

随着全球变暖以及能源危机的不断加剧，新能源汽车替代现有的燃油汽车已经成为必然的趋势。永磁同步电机由于高转矩密度、高效率、高功率密度等特点而成为新能源汽车驱动电机的首选。

由于永磁同步电机中的永磁铁不会根据电机的位置和状态更改磁性的强弱，所以在圆周方向运转过程中，磁铁的磁极会对定子齿和槽产生不同的吸引力，大小不同的吸引力将导致转子在旋转时转矩发生波动，这个波动会导致电机运转的振动和噪声，尤其对大功率的电机，此原因产生的振动和噪声尤为明显。即永磁同步电机因为永磁转子的特性产生的齿槽转矩将引起电机的振动和噪声。

为降低电机噪声和振动，需减小电机运转时的齿槽转矩。转子分段错极是减小齿槽转矩、转矩脉动，从而降低电磁振动的简单有效的措施之一。例如公开号为105305678A的中国专利申请，其提出了一种永磁同步电机分段斜极定位转子，转子采用内置径向式拓扑；公开号为105262302A的中国专利申请，其提出了一种转子斜极结构，转子仍采用内置径向式拓扑，转子轴向分段斜极，以降低齿槽转矩。

上述转子分段斜极，其基本思想是将转子轴向分为多段，每一段上的磁钢11错开一定角度，如图1所示(图1中的电机转子轴向分为4段，每一段错开一定角度)。该种措施简单易行，简化了结构工艺，但存在的问题是，转子呈单边倾斜，会产生一个轴向电磁分力，造成电机轴向窜动。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述转子分段错极在解决降噪的同时导致电机轴向窜动的问题，提供一种新的分段斜极转子及永磁同步电机。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种分段斜极转子，包括转轴和安装到所述转轴的转子铁芯，所述转子铁芯包括沿轴向相邻设置的第一铁芯段和第二铁芯段，且所述第一铁芯段和第二铁芯段分别包括沿轴向设置的多个铁芯单元；每一铁芯单元的外周设置有偶数个均匀分布的磁极且相邻磁极的磁化方向相反；从第一铁芯单元和第二铁芯单元的相接处开始，所述第一铁芯段中的相邻两个铁芯单元的同磁极中心线按第一旋转方向依次相差预设角度，所述第二铁芯段中的相邻两个铁芯单元的同磁极中心线按第二旋转方向依次相差预设角度，所述第一旋转方向和第二旋转方向相反。

在本发明所述的分段斜极转子中，所述第一铁芯段和第二铁芯段上的铁芯单元的数量相同，且所述第一铁芯段和所述第二铁芯段之间相邻的两个铁芯单元的同磁极中心线重合。

在本发明所述的分段斜极转子中，在所述转子铁芯的铁芯单元的总数n为偶数时，所述预设角度为4π·[n·LCM(Z,2p)]，其中Z为电机定子槽数，2p为转子磁极总数，LCM(Z，2p)为电机定子槽数和转子磁极总数的最小公倍数。

在本发明所述的分段斜极转子中，在所述转子铁芯的铁芯单元的总数n为奇数时，所述预设角度为4π·[(n-1)·LCM(Z，2p)]，其中Z为电机定子槽数，2p为转子磁极总数，LCM(Z，2p)为电机定子槽数和转子磁极总数的最小公倍数。

在本发明所述的分段斜极转子中，所述铁芯单元由硅钢片冲叠而成；所述铁芯单元上的每一磁极沿径向分为三层，且每一层包括磁钢、辅助空气槽和磁桥；同一磁极的三个磁钢的磁化方向相同。

本发明还提供一种永磁同步电机，包括机壳和位于机壳内的定子和分段斜极转子，所述分段斜极转子包括转轴和安装到所述转轴的转子铁芯，所述转子铁芯包括沿轴向相邻设置的第一铁芯段和第二铁芯段，且所述第一铁芯段和第二铁芯段分别包括沿轴向设置的多个铁芯单元；每一所述铁芯单元的外周设置有偶数个均匀分布的磁极且相邻磁极的磁化方向相反；从第一铁芯单元和第二铁芯单元的相接处开始，所述第一铁芯段中的相邻两个铁芯单元的同磁极中心线按第一旋转方向依次相差预设角度，所述第二铁芯段中的相邻两个铁芯单元的同磁极中心线按第二旋转方向依次相差预设角度，所述第一旋转方向和第二旋转方向相反。

在本发明所述的永磁同步电机中，所述第一铁芯段和第二铁芯段上的铁芯单元的数量相同，且所述第一铁芯段和所述第二铁芯段之间相邻的两个铁芯单元的同磁极中心线重合。

在本发明所述的永磁同步电机中，在所述转子铁芯的铁芯单元的总数n为偶数时，所述预设角度为4π·[n·LCM(Z，2p)]，其中Z为电机定子槽数，2p为转子磁极总数，LCM(Z，2p)为电机定子槽数和转子磁极总数的最小公倍数。