[发明专利]带空气磁障的永磁同步电机转子

说明书

一种带空气磁障的永磁同步电机转子，涉及电机技术领域，所解决的是提高弱磁扩速能力的技术问题。该转子包括转子铁心，及固定在转子铁心外周面的多个表面磁体，各个表面磁体围绕转子铁心的轴心对称间隔布设；所述表面磁体的中部沿转子铁心的径向向外弧形凸出，使得表面磁体在转子铁心的径向截面中呈中间厚两侧薄的面包状，并且转子铁心的直轴将表面磁体划分为对称的两半；所述转子铁心的外周面上形成有多个径向向内凹陷的表面磁障凹槽，各个表面磁障凹槽分布在各个表面磁体之间，每两个相邻的表面磁体之间布设有一个表面磁障凹槽，并且转子铁心的交轴将表面磁障凹槽划分为对称的两半。本发明提供的转子，能改善电机动态性能。

技术领域

本发明涉及电机技术，特别是涉及一种带空气磁障的永磁同步电机转子的技术。

背景技术

电机是电气驱动系统的核心，电机的性能、效率直接影响电动汽车的性能。目前用于电动汽车的宽调速、高转矩永磁同步电机（PMSM）还存在着技术瓶颈，存在功率密度低，高速恒功率范围窄、力矩波动大、过载能力低和可靠性差等缺陷，难以满足要求。

根据转子永磁体配置位置的不同，可以把PMSM分为表面安装式永磁转子结构和内置式永磁转子结构两大类 。

内置式永磁同步电机（IPMSM）相比表面安装式永磁同步电机（SPMSM）的优点在于：IPMSM的转子为典型的凸极结构，交轴 电感大于直轴电感（Lq＞Ld），属于弱磁型结构，有凸极效应，凸极率=（Lq/Ld）＞1，使电机在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩，磁阻转矩的存在有助于提高电机的起动特性、过载能力和功率密度，易于弱磁调速，扩大恒功率范围运行，但是必须通过弱磁（即：增加定子直轴去磁电流分量）来获得磁阻转矩，存在着漏磁大，恒转矩小的缺陷。

表面安装式永磁同步电机（SPMSM）相比内置式永磁同步电机（IPMSM）的优点在于：SPMSM漏磁少，转矩大，转矩脉动低，结构简单，制造成本低，转动惯量小等特点，适合用于低速、大转矩的直接驱动系统。

但长期以来SPMSM传统结构存在着以下缺陷：永磁体通常呈瓦片形（弧形），并位于转子铁心的外表面上，由于永磁体的相对回复磁导率接近空气，交、直轴气隙均匀，交、直轴电感相等（Ld=Lq），电磁性能上属于隐极磁路，不产生磁阻转矩，而且由于等效气隙较大，比IPMSM更难解决弱磁扩速，必须在定子绕组中通入很大的直轴电流，达到弱磁扩速的目的，这种方法会减小转矩，增加定子损耗，降低驱动系统效率，且功率密度低，并可能导致永磁体不可逆退磁危险，弱磁扩速能力差是阻碍SPMSM向高速发展的根本原因。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种弱磁扩速能力好的带空气磁障的永磁同步电机转子。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种带空气磁障的永磁同步电机转子，包括转子铁心，及固定在转子铁心外周面的多个表面磁体，各个表面磁体围绕转子铁心的轴心对称间隔布设；其特征在于：

所述表面磁体的中部沿转子铁心的径向向外弧形凸出，使得表面磁体在转子铁心的径向截面中呈中间厚两侧薄的面包状，并且转子铁心的直轴将表面磁体划分为对称的两半；

所述转子铁心的外周面上形成有多个径向向内凹陷的表面磁障凹槽，各个表面磁障凹槽分布在各个表面磁体之间，每两个相邻的表面磁体之间布设有一个表面磁障凹槽，并且转子铁心的交轴将表面磁障凹槽划分为对称的两半。

进一步的，所述表面磁障凹槽是径向向内弧形凹陷的弧形凹槽；所述转子铁心上设有多个内部磁障槽，所述内部磁障槽是向内弧形凸出的弧线形槽，并且内部磁障槽的数量与表面磁障凹槽的数量一致，各个内部磁障槽与各个表面磁障凹槽一一对应，并且相互对应的内部磁障槽、表面磁障凹槽都同心布设，并且转子铁心的交轴将内部磁障槽划分为对称的两半。