[发明专利]一种永磁同步电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种采用集中式绕组定子的永磁同步电机。

背景技术

现在常用的永磁同步电机，其定子结构按绕组形式可分为分布式绕组定子和集中式绕组定子。分布式绕组定子和永磁同步电机转子结构相配合较易出正弦波形，但分布式绕组嵌线工艺复杂、绕组跨距大、端部尺寸大、电机长度通常较长。而当前使用的具有集中式绕组的分段定子铁芯结构，绕线工艺简单，绕组端部长度很短。对于对电机的空间尺寸要求极为苛刻的电动汽车和混合动力汽车来说，集中式绕组定子结构更为适用。但集中式绕组定子结构不易产生具有正弦特性的反电动势波形，不容易控制设计。为了易于得到具有正弦特性的反电动势波形，需要定子内表面和转子外表面间具有规律变化的气隙宽度，当前使用集中式绕组定子结构的永磁同步电机一般将转子设计成外圆表面规律变化，如表贴式转子，分段的表贴磁钢使得转子外圆凸凹不平；内嵌式转子，则是将转子铁芯的外圆设计成凸凹规律变化的形状。这种定转子配合的结构方式，虽然易于得到正弦波形，但由于转子外表面不光滑，电机转矩脉动较大，一方面影响电机的运行的平稳性，另一方面也会增大噪声，不利于电机在电动汽车及混合动力汽车上的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效降低噪声、减小转矩脉动、提高运行稳定性的永磁同步电机。

本发明是采取以下技术方案实现的：一种永磁同步电机，采用集中式绕组的分段定子铁芯结构，其特征在于：所述分段定子块的齿部圆弧与定子外弧所在圆为非同心圆，整个定子铁芯内孔由若干段均布的圆弧组成，定子齿部两端的齿尖与转子间的气隙宽度为nδ，其中δ为定子齿部圆弧的中心部位与转子间的气隙宽度，n为倍数。

本发明还可以采取以下的技术方案：所述定子齿部两端齿尖至定子齿部圆弧的中心部位，为平滑的圆弧形过渡。所述气隙宽度倍数取n＝0.5～1。转子铁芯轴向外表面可以为光滑面。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下几个方面：

1、现有获取正弦特性的反电动势波形的方式，是通过加工转子外表面来得到具有规律变化的气隙宽度，本发明通过按特定形状加工定子则达到了目的，省去了对转子的特殊加工，简化了加工工艺。

2、由于不需要对转子进行特殊加工，即转子表面为光滑柱面，因此大大减小了转矩脉动，减小了电机噪声，使得电机更好地平稳运行，从而提高电机的使用效率及安全性能，延长使用寿命。

附图说明

图1是改进前永磁同步电机结构示意图；

图2是本发明永磁同步电机结构示意图；

图3是改进前定子结构示意图；

图4是本发明定子结构示意图；

图5是本发明永磁同步电机产生的反电动势波形图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

如图1-4所示：1是定子铁芯，2是集中式绕组，3是转子铁芯，4是定子轭部圆弧，5是定子齿部圆弧。

图1为目前常用的永磁同步电机集中式绕组定子与转子配合结构图，图2为本发明的永磁同步电机采用改进后的集中式绕组定子与转子配合的结构图。集中式绕组定子即拼块定子，已经成为永磁同步电机的发展趋势，当前使用的定子铁芯其内孔为圆形内孔，即各个定子拼块齿部圆弧5均在同一个圆上，并且与定子轭部圆弧4为同心圆，参见图3，若配合光滑的转子铁芯3则定子齿部与转子间的气隙宽度则处处均等，都为δ。但这就不易得到具有正弦特性的反电动势波形，因此将转子外圆设计成规律变化的形状。如表贴式转子，分段的表贴磁钢使得转子外圆凸凹不平；内嵌式转子，则是将转子铁芯的外圆设计成凸凹规律变化的形状。

为了解决由于转子表面不平滑而引起的电机运行不稳定，噪声大等问题，本发明对定子形状进行了改进，参见图4，保持定子齿部中心与转子的距离不变仍为δ，而两端齿尖与转子的气隙宽度增大(0.5～1)δ，定子齿部两端齿尖至定子齿部圆弧的中心部位为平滑的圆弧形过渡，分段定子块的齿部圆弧5与定子轭部圆弧4所在圆为非同心圆，整个定子铁芯内孔由若干段均布的圆弧组成。本实施例中，δ为1mm，因此齿尖处的气隙宽度增大0.8mm即宽度为1.8mm，定子齿部圆弧5上各点到转子的气隙宽度为规律变化。改进后的定子可以与光滑面的转子配合使用，省去了对转子的特殊加工，简化了加工工艺，这种新型的永磁同步电机可以有效降低噪声、减小转矩脉动、提高运行稳定性。

本发明的新型定子与光滑面转子配合的永磁同步电机，易于产生具有较好正弦特性的反电动势波形，参见图5的波形图，此为定子与转子间最大气隙在1.8δ时电机相、线反电动势波形，其与标准正弦曲线的吻合程度约为0.98～1.05，便于控制，可得到较为平稳的转矩，电机在运行时平稳性较好，且电机噪声有所降低(降低约1～2dBA)。