双永磁体内嵌式永磁同步电机结构

1.本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及双永磁体内嵌式永磁同步电机结构。


背景技术：

2.永磁同步电机效率高，精度好，是代表电机行业未来发展趋势且具有良好应用前景的产品。根据励磁方式的不同，目前采用的电动机驱动系统可分为电励磁电机和永磁电机两种类型。电励磁电机需要励磁功率，结构复杂，效率不高。永磁电机在无励磁电流的情况下能够有效提高功率因数，高效能化。永磁电机在功率密度，重量体积，结构坚固性等方面相对于传统电机拥有较大优势。内嵌式永磁电机以其高功率密度和良好的弱磁调速能力，在新能源汽车行业得到广泛应用。永磁电机可以实现产品性能的多样化，在转子结构方面就有较多的设计种类，现有永磁电机中的永磁体加工成单层“一字”型或者“v”字型，但这会导致气隙磁场出现正弦度不理想的情况，影响稳定性，降低电机的性能，电机转子的现有结构难以满足新能源汽车和混合动力车辆的高品质需求。


技术实现要素：

3.为克服上述问题，本实用新型提供双永磁体内嵌式永磁同步电机结构。
4.本实用新型采用的技术方案是：双永磁体内嵌式永磁同步电机结构，包括定子和转子，转子和定子相对转动，所述定子包括定子铁芯和电枢绕组，定子铁芯为齿槽结构，电枢绕组以星型连接的方式绕在齿槽内；所述转子包括转子铁芯和八个永磁单元，八个永磁单元沿转子周向间隔设置，每个永磁单元包括一长一短的两个一字型永磁槽，两个一字型永磁槽沿转子的径向由内至外依次设置，其中，短的一字型永磁槽位于外侧，长的一字型永磁槽位于内侧；短的一字型永磁槽内嵌设有第一永磁体，长的一字型永磁槽内嵌设有第二永磁体；所述永磁单元的周围设有隔磁桥。
5.进一步，所述定子铁芯包含定子齿和定子轭部，相邻的定子齿之间形成齿槽；所述定子轭部的外圈上设有焊接槽，焊接槽与竖直方向呈15
°
的夹角。
6.进一步，所述第一永磁体的长度为16mm，宽度为16mm，厚度为3mm；第二永磁体的长度为26mm，宽度为16mm，厚度为3mm。
7.本实用新型的有益效果是：气隙磁场趋于稳定性，同时磁场谐波也有改善，提高电机性能影响的程度，减少损耗降低成本，具有很大的市场前景。
附图说明
8.图1为本实用新型的结构示意图。
9.图2为转子的结构示意图。
10.图3为定子冲片的结构示意图。
11.图4为图3中a处的局部放大图。
12.图5为气隙径向磁密分量图。其中的横轴为时间，竖轴为气隙磁密。
13.图6为双永磁体内嵌式永磁同步电机反电动势和时间的关系图。其中的横轴为时间，竖轴为反电动势。
14.附图标记说明：1、第一永磁体；2、第二永磁体；3、转子；3
‑
1、转轴；4、定子；4
‑
1、焊接槽；4
‑
2、电枢绕组。
具体实施方式
15.下面将结合附图对本实用新型专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
16.在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
17.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
18.参照附图，双永磁体内嵌式永磁同步电机结构，其特征在于：包括定子4和转子3，转子3和定子4相对转动，转子3内设有转轴3
‑
1；定子4的结构部分以硅钢片堆叠的方式来以降低电机运行时的所产生得铁耗。转子3铁芯部分以硅钢片堆叠制造方式。
19.所述定子4包括定子铁芯和电枢绕组4
‑
2，定子铁芯包含定子齿和定子轭部，相邻的定子齿之间形成齿槽；所述定子轭部的外圈上设有焊接槽，焊接槽与竖直方向呈15
°
的夹角；电枢绕组4
‑
2以星型连接的方式绕在齿槽内；在接入三相对称的正弦波电源后，电枢绕组4
‑
2上会出现一个旋转的圆形电磁场，绕组设计和电流可以改变电磁场的大小和速度。
20.所述转子3包括转子铁芯和八个永磁单元，八个永磁单元沿转子周向间隔设置，每个永磁单元包括一长一短的两个一字型永磁槽，两个一字型永磁槽沿转子的径向由内至外依次设置，其中，短的一字型永磁槽位于外侧，长的一字型永磁槽位于内侧，即两个一字型永磁槽呈“二”字形排布；短的一字型永磁槽内嵌设有第一永磁体1，长的一字型永磁槽内嵌设有第二永磁体2；其中第一永磁体1的长度16mm，宽度16mm，厚度3mm；第二永磁体2的长度26mm，宽度16mm，厚度3mm；
21.所述永磁同步电机通过永磁体来提供磁通，在永磁单元周围分布不同形状的隔磁桥，并对称排列分布；定、转子间存在一定气隙，第一、第二永磁体镶嵌于转子内部。内嵌式永磁电机的转子部分永磁体均匀嵌于转子之中，并存在着一定的极槽数。定转子均由硅钢片堆叠成型，焊接固定而成，是电机的输出机构，定子内部嵌有线圈绕组。
22.以峰值转矩与永磁体重量的比值计算，其数值越低，说明使用的永磁体材料相对
更省，越小占有优势。计算得内嵌式永磁同步电机的数值为17.26g/(n
·
m)。对比表贴式，“一”字型内嵌式和双永磁体内嵌式的数值较小。可知双永磁体内嵌式永磁电机的永磁体利用效果更佳。
23.如图5所示，定、转子之间的气隙对电机存在着一定的影响，从对电机齿槽转矩和波形正弦畸变率先减小后增大的图形可以看出存在相应的最优值，且根据齿槽转矩和波形正弦畸变率的确定的气隙长度最优值不同，最终取值为1.1mm。
24.如图6所示，在电机的励磁电流以及绕组分布的影响下，使反电势出现谐波现象，影响正弦度和纹波转矩。同时，感应电动势的谐波对永磁电机的损耗也有影响，会导致损耗上升，降低永磁电机的效率。提高反电势的正弦度是减少损耗，提高效率的有效办法，双一字型电机的反电势波形正弦度总体要优于一字型电机。
25.双层永磁体平行径向排列，存在一定的间距，双层永磁体八极周向均匀分布，每极占据45
°
。以两块永磁体间距1.5
‑
3.5mm为区间，发现两块永磁体间距在接近2.8mm时，气隙磁密达到最优值。为使得电机磁场充分利用，定子齿磁密应保持在1.56t～1.75t之间。定子扼磁密比齿磁密略小，在1.5t～1.75t之间。定子绕组的设计应满足对于三相交流绕组大小相等，相位互差120
°
；为获得较大的基波电动势和磁动势，应尽量削减谐波分量；提高导线的利用率及制造工艺
26.本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。