一种永磁同步电机转子冲片设计方法与流程

本发明涉及永磁同步电机，具体涉及一种永磁同步电机转子冲片设计方法。

背景技术：

1、永磁同步电机转子采用永磁体插入式结构，提高了气隙磁密，从而提高了电机的功率密度，降低了励磁损耗。但是，由于定子铁心齿部和轭部磁密的提高使得定子铁心的损耗提高，特别是在大功率电机中，铁耗超过了铜耗，降低了电机的效率。另外，由于气隙磁密的提高以及高次谐波的存在，使得高频损耗增加，进一步降低了电机的损耗。均匀气隙的插入式转子结构，电机的空载齿槽力矩和负载转矩波动较大。并且，高转速或大功率电机，插入式结构的转子加强筋应力较大，限制了电机的转速和容量。

2、因此，需要提供一种高性能永磁同步电机转子冲片的设计方法，来改善电机的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种永磁同步电机转子冲片设计方法，以解决高性能永磁同步电机转子冲片的快速设计问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供了一种永磁同步电机转子冲片设计方法，该方法包括以下步骤：

4、s1：根据对称性，将电机转子冲片的一个极设计为一个扇形，该扇形的展开角度为180/p度，p为极对数，并且一个极下的转子结构关于扇形的中心轴线x对称，扇形的左侧边界直线为y，电机定子内圆与该一个极对应的部分为弧线l1，圆心为电机的转轴中心o，弧线l1的半径为r1，弧线l1向圆心方向偏移气隙长度g1得到电机转子外圆边界弧线l2，l2的半径为r2，弧线l2与中心轴线x的交点为s，电机转子内圆与该一个极对应的部分为弧线l5，l5的半径为r4；

5、s2：绘制出通过圆心且关于中心轴线x对称的1对射线，该1对射线之间的角度为a，中心轴线x和边界直线y之间的射线与边界弧线l2的交点为p；

6、s3：在op上给定点q，使得线段pq的长度为g2；

7、s4：经过定点q和s点作出一条圆心在中心轴线x上的圆弧l3，圆弧l3的半径为r3，圆弧l3与边界直线y接触处倒圆角r5；

8、s5：圆弧l3向圆心方向偏移距离g3，得到圆弧l4，圆弧l4交射线op于a点；

9、s6：过a点作中心轴线x的垂直线，垂足为l点；

10、s7：直线al向圆心方向偏移距离h，得到直线cm，且满足ac⊥al，lm⊥al；

11、s8：过c点作边界直线y的平线线，并且交圆弧l4于b点；

12、s9：直线cm向离开圆心方向偏移距离c1，得到直线df，df交直线bc于d点，并且ef⊥cm，e点的定位满足如下条件：线段em的长度大于或等于线段al长度的80％并且小于或等于线段al长度的90％；

13、s10：在al上作出点h，在cm上作出点g，使得hg⊥al，|hl|＝|gm|＝0.5×c2，

14、或者，

15、在al上作出点h、k，在cm上作出点g、j，使得hg⊥al，jk⊥al，|hk|＝|gj|＝c2，

16、其中，c2的取值范围为：0至3mm；

17、s11：把中心轴线x靠近边界直线y一侧的线段关于中心轴线x对称复制，形成2个或3个空腔；角点b、d处倒圆角r6；其余空腔的尖角倒圆角r7，每个空腔内部用于放置矩形永磁体，每个空腔内的永磁体规格相同，最后通过圆周阵列复制出其他剩余极的永磁体槽结构。

18、可选地，在s1中，极对数p为如下中的一者：2、3、4、5、6。

19、可选地，在s1中，外圆半径r1的取值范围为：75mm至1000mm。

20、可选地，在s2中，a的取值范围为：0.85×180/p度至0.95×180/p度。

21、可选地，在s3中，g2的取值范围为：g1至2×g1。

22、可选地，在s4中，r5的取值范围为：0至100mm，且r5<r2。

23、可选地，在s5中，g3的取值范围为：0.5mm至3mm。

24、可选地，在s9中，c1的取值范围为：0.6mm至2mm。

25、可选地，在s11中，r6的取值范围为：0.5×g3至g3，r7的取值范围为：0.2mm至0.8mm。

26、本发明的有益效果包括：

27、本发明提供的永磁同步电机转子冲片设计方法包括以下步骤：s1：根据对称性，将电机转子冲片的一个极设计为一个扇形，该扇形的展开角度为180/p度，p为极对数，并且一个极下的转子结构关于扇形的中心轴线x对称，扇形的左侧边界直线为y，电机定子内圆与该一个极对应的部分为弧线l1，圆心为电机的转轴中心o，弧线l1的半径为r1，弧线l1向圆心方向偏移气隙长度g1得到电机转子外圆边界弧线l2，l2的半径为r2，弧线l2与中心轴线x的交点为s，电机转子内圆与该一个极对应的部分为弧线l5，l5的半径为r4；s2：绘制出通过圆心且关于中心轴线x对称的1对射线，该1对射线之间的角度为a，中心轴线x和边界直线y之间的射线与边界弧线l2的交点为p；s3：在op上给定点q，使得线段pq的长度为g2；s4：经过定点q和s点作出一条圆心在中心轴线x上的圆弧l3，圆弧l3的半径为r3，圆弧l3与边界直线y接触处倒圆角r5；s5：圆弧l3向圆心方向偏移距离g3，得到圆弧l4，圆弧l4交射线op于a点；s6：过a点作中心轴线x的垂直线，垂足为l点；s7：直线al向圆心方向偏移距离h，得到直线cm，且满足ac⊥al，lm⊥al；s8：过c点作边界直线y的平线线，并且交圆弧l4于b点；s9：直线cm向离开圆心方向偏移距离c1，得到直线df，df交直线bc于d点，并且ef⊥cm，e点的定位满足如下条件：线段em的长度大于或等于线段al长度的80％并且小于或等于线段al长度的90％；s10：在al上作出点h，在cm上作出点g，使得hg⊥al，|hl|＝|gm|＝0.5×c2，或者，在al上作出点h、k，在cm上作出点g、j，使得hg⊥al，jk⊥al，|hk|＝|gj|＝c2，其中，c2的取值范围为：0至3mm；s11：把中心轴线x靠近边界直线y一侧的线段关于中心轴线x对称复制，形成2个或3个空腔；角点b、d处倒圆角r6；其余空腔的尖角倒圆角r7，每个空腔内部用于放置矩形永磁体，每个空腔内的永磁体规格相同，最后通过圆周阵列复制出其他剩余极的永磁体槽结构。本方法能够快速设计转子冲片，降低高次谐波，降低定子齿部和轭部磁密从而降低电机铁耗，降低空载齿槽力矩和负载转矩波动，降低转子加强筋应力，提高标准化和系列化水平，进而降低电机成本。

技术特征：

1.一种永磁同步电机转子冲片设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子冲片设计方法，其特征在于，在s1中，极对数p为如下中的一者：2、3、4、5、6。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子冲片设计方法，其特征在于，在s1中，外圆半径r1的取值范围为：75mm至1000mm。

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子冲片设计方法，其特征在于，在s2中，a的取值范围为：0.85×180/p度至0.95×180/p度。

5.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子冲片设计方法，其特征在于，在s3中，g2的取值范围为：g1至2×g1。

6.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子冲片设计方法，其特征在于，在s4中，r5的取值范围为：0至100mm，且r5<r2。

7.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子冲片设计方法，其特征在于，在s5中，g3的取值范围为：0.5mm至3mm。

8.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子冲片设计方法，其特征在于，在s9中，c1的取值范围为：0.6mm至2mm。

9.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子冲片设计方法，其特征在于，在s11中，r6的取值范围为：0.5×g3至g3，r7的取值范围为：0.2mm至0.8mm。

技术总结
本发明提供一种永磁同步电机转子冲片设计方法，涉及永磁同步电机技术领域。该方法包括：根据对称性，将电机转子冲片的一个极设计为一个扇形，该扇形的展开角度为180/p度，p为极对数；以扇形的中心轴线、边界直线以及电机定子内圆弧线为基准，采用几何作图法绘制空腔的边界位置，最终在扇形中绘制形成2个或3个空腔；每个空腔内部用于放置矩形永磁体，每个空腔内的永磁体规格相同，最后通过圆周阵列复制出其他剩余极的永磁体槽结构。本方法能够快速设计转子冲片，降低高次谐波，降低定子齿部和轭部磁密从而降低电机铁耗，降低空载齿槽力矩和负载转矩波动，降低转子加强筋应力，提高标准化和系列化水平，进而降低电机成本。

技术研发人员：王建辉,陆海玲,吴艳红,曹海东,高剑飞
受保护的技术使用者：上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16