[实用新型]磁钢转子及永磁同步电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种磁钢转子及永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机是一种利用永磁体提供磁场的电机，其以高功率、高转矩密度，高效率等优点，逐渐成为混合动力汽车和纯电动汽车中驱动电机的首选。

在现有的永磁同步电机中，转子上的永磁体(如磁钢)一般采用表贴式结构或内置式结构。其中，“内置式”永磁同步电机中的磁钢通常安装在转子冲片上的磁钢槽内。由于“内置式”永磁同步电机可以通过转子的凸极效应产生的磁阻转矩，提高转矩水平，扩大弱磁调速范围，降低低速大扭矩时的铜耗，因此，应用较为广泛。

然而，转子的凸极效应还会引起齿槽转矩，并使永磁同步电机直、交轴(即d、q轴)之间的电感差异增大，导致负载磁场谐波含量增大，甚至于引起负载时的转矩波动。这些因素均会引起振动和噪声，增加乘客的不舒适感，而且还可能带来电机和控制器匹配的不便。

为解决上述技术问题，现有通常采取以下三种方法：

第一种方法是选用合理的极、槽配合，比如以丰田普锐斯为代表的多数车用驱动电机均采用48槽8极的分布式绕组结构，以降低齿槽转矩；

第二种方法是采用定子斜槽或转子分段斜极，降低转矩波动；如图1所示，转子1上的磁极2在轴向上分成几段，并沿圆周方向错开一定的角度；

第三种方法是在转子1上交轴q处设置一通孔3，并结合转子1外周上的凹槽4，减小谐波含量和转矩波动，如图2～3所示。

发明人发现，上述三种方法均存在一定的问题，具体如下：

1)采用分布式绕组的永磁同步电机通常具有较长的绕组端部，此对于某些轴向空间受限的整车结构并不适用；

2)采用定子斜槽既会增加嵌线难度，又会增加漆包铜线的用量；而采用转子分段斜极不但需要增加额外的工装夹具，而且会在相邻叠片组之间产生额外的漏磁，削弱了电机性能，此只适用于分段数较多或轴向有效长度较长的永磁同步电机；由此，定子斜槽和转子分段斜极均会带来驱动电机峰值特性的下降，若要保证驱动电机的性能，则需要增加轴向长度，此会带来额外的材料成本和安装空间成本；不止于此，定子斜槽和转子分段斜极均会在转子上产生周期性的轴向分力，增加轴承的失效概率，同时还会带来一定的噪声和振动；

3)采用在交轴q上开设通孔3，虽然避免了斜极和斜槽带来的工艺成本增加的问题，而且也有效降低了谐波含量和转矩波动，但是，交轴q上孔的加工，需要在冲模上设置相应的冲头，由于通孔3的直径一般很小，这样很容易造成冲头的磨损，甚至断裂，模具报废率高，加工成本高。

因此，有必要开发一种磁钢转子和永磁同步电机，以在不增加加工成本的基础上，可以有效降低空载时反电势谐波和转矩波动等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种磁钢转子和永磁同步电机，以解决现有技术中在降低永磁同步电机空载反电势谐波和转矩波动等时加工成本高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型首先提供了一种磁钢转子，包括具有磁钢槽的转子本体，所述磁钢槽邻近所述磁钢转子的交轴的内壁具有一向所述交轴的方向凸出的部分，所述凸出的部分的横截面为圆弧形。

可选的，在所述的磁钢转子中，所述凸出的部分的横截面为三分之二圆。

可选的，在所述的磁钢转子中，所述转子本体的外周上设置有贯穿所述转子本体两端的凹槽，所述凹槽的横截面为圆弧形，并且，所述凹槽的横截面的圆心位于所述交轴上且在所述转子本体外。

可选的，在所述的磁钢转子中，所述凹槽与所述转子本体的外周光滑过渡连接。

可选的，在所述的磁钢转子中，所述磁钢槽邻近所述交轴的内壁上还设置有一向内凹陷的部分。

可选的，在所述的磁钢转子中，所述向内凹陷的部分的横截面为圆弧形。

可选的，在所述的磁钢转子中，所述向内凹陷的部分与所述凸出的部分相连设置。

可选的，在所述的磁钢转子中，所述向内凹陷的部分设置于所述凸出的部分远离所述转子本体外周的一侧。

可选的，在所述的磁钢转子中，所述凸出的部分的横截面的直径为所述交轴的磁桥高度的15％～25％。

可选的，在所述的磁钢转子中，所述凸出的部分的横截面的圆心到所述交轴的垂直距离为所述交轴的磁桥高度的25％～35％，并且，所述凸出的部分的横截面的圆心在所述交轴上的投影和所述交轴与所述转子本体外周的交点之间的直线距离为所述交轴的磁桥高度的55％～65％。

其次，本实用新型还提供了一种永磁同步电机，包括如上任意一项所述的磁钢转子。