[实用新型]转子理想正弦波气隙磁场永磁同步电机

说明书

技术领域

本实用新型属于永磁电机，涉及一种电动车用大功率永磁电机，具体是一种转子理想正弦波气隙磁场永磁同步电机。

背景技术

高档次的纯电动轿车、纯电动大把使用的驱动电机大多数是永磁同步电机，对于这种永磁同步驱动电机，虽然其性能参数指标都能达到汽车行业执行的标准，但离人们的期望值仍有一定的差距。随着社会的发展，生活水平的不断提高，需要一种比目前使用的电动车驱动电机更安静、更舒适的电机。安静而又舒适的电机主要是指电机在运行时不要有转矩波动和电磁噪音，电机转矩波动和电磁噪音是衡量电机性能优劣的重要指标，有转矩波动和电磁噪音的电机，运行时会有震动感，噪音大而尖锐，一定频率的转矩波动和电磁噪音甚至会产生有害的谐振。对于永磁同步电机，产生转矩波动和电磁噪音的根源是电机定、转子间存在齿槽转矩和电机反电动势波形中存在大量的奇次谐波。对于齿槽转矩，只要采取一定的技术措施，如定子斜槽、转子斜极或分段等措施，齿槽转矩基本上都能消除，而对于反电动势奇次谐波，虽然在现有的电机理论中列出了许多消除或降低奇次谐波的方法，但要完全消除所有的奇次谐波，获得理想的反电动势正弦波，是非常困难的。一般来说，在永磁同步电机的设计和制造过程中，最关键的技术体现在如何获得最接近正弦波波形的反电动势。

目前大多数生产电动车用永磁同步驱动电机所采用的转子磁路结构是等气隙长度的方波气隙磁场，方波气隙磁场含有大量的奇次谐波，消除和降低奇次谐波的技术方法主要有：第一，采用定子绕组星接或120°电角度短距绕组来消除反电动势中的3次和3的倍数次谐波，这种方法的局限性在于它对5次、7次、11次等谐波没有作用，且只限于星接，120°短距绕组的短距系数只有0.866，对电磁转矩的损失太大，不可取。第二，采用分布绕组、双层短距绕组、斜槽斜极来降低所有奇次谐波的幅值，但这些方法对奇次谐波只能降低，不能消除，而且，这些方法有些不能同时采用，有些采用起来会有困难，如双层短距绕组在电源电压较高的情况下，需要在槽内做相间或匝间绝缘，实施难度大。因此可以说，目前使用在电动车上的永磁同步电机都不可避免地存在反电动势中的奇次谐波问题，有奇次谐波存在，就有转矩波动和电磁噪音存在。在电机制造过程中，如何彻底干净消除所有的奇次谐波，生产出更安静、更舒适的永磁同步电机，是电机设计制造过程中的技术难题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种转子理想正弦波气隙磁场永磁同步电机。

本实用新型采用的具体技术方案是：

结构中包括定子及与定子对应设置的转子，所述的定子内侧圆周面设置有定子齿，所述的转子的圆周面上与定子极对应设置的磁极为N极与S极交替设置的转子极靴，定子与转子磁极间隔形成气隙，特点是，所述的气隙的气隙长度为δ。

δ＝K/sina

式中K是常量，a为位置角、是变量，在一个磁极内a的值在0—180°之间。

所述的转子极靴的外缘线上任意一点在极坐标中离圆心的距离位置是(R-δ+δ_min)。

式中R是该点极坐标圆心的极轴半径，δ_min是当a＝90°时气隙长度δ的最小值。所述的转子磁路结构为磁钢内置，并联与串联磁钢搭配的极靴磁路，并联磁钢的厚度＝2×串联磁钢的厚度。

所述的相邻的转子极靴之间设置有隔磁槽，隔磁槽大于气隙长度的最大值。

a、以位置角a为变量，a的理论取值在0—180°电角度之间，实际取值在10—170°电角度之间；

b、建立以转子圆心为极点的极坐标系，以直角坐标的y轴的正方向为90°射线，即：当a＝90°时的射线作为磁极中心线；

c、确定常量K值，取气隙长度δ的最小值δ_min＝K，δ_min由设计给定，计算气隙长度δ随位置角a的变化的函数关系式，

δ＝K/sina，式中K是常量、a为位置角，

a＝p×机械角度，式中p是电机的磁极对数，

列出气隙长度δ与位置角a一一对应的计算值；

d、过转轴圆心做射线，以位置角a极轴坐标角，射线长度为R-δ+δ_min，将所有满足R-δ+δ_min的射线端点用光滑曲线连接起来得到转子极靴外缘线。

本实用新型的有益效果是：