一種永磁同步電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機，尤其涉及一種永磁同步電機。
【背景技術】
[0002]為了節(jié)約能源，減小碳排放，電動、油電混動車型越來越多，這些車型大多采用永磁同步電機方案，永磁同步電機的輸出扭矩正比于電機的工作電流和反電勢系數(shù)。永磁同步電機需要采用專門的控制器才能連續(xù)運轉，當永磁同步電機有寬調速范圍運行要求時，工程上常遇到控制器驅動電流能力不足或器件耐電壓能力不夠，特別是電機最高轉速時的空載反電勢電壓不夠。為了兼顧電機的寬轉速范圍和動力性能，這類電機大多采用內置磁鋼轉子結構，依靠內嵌磁鋼轉子電機交軸電感大于直軸電感的特征產生凸極磁阻扭矩，實現(xiàn)電機的輸出扭矩大于電流和反電勢系數(shù)的乘積。
[0003]但這種電機應用在汽車行業(yè)，對電機的峰值扭矩和調速范圍要求越來越高，同時對電機體積小型化的要求越來越高，目前的永磁同步電機無法很好地滿足要求。同時永磁同步電機的主要構成材料之一稀土磁鋼資源有限，成本較高。
[0004]公開號CN104011974的專利公開了一種電機轉子，能夠起到增大磁阻轉矩從而實現(xiàn)高輸出的效果。但顯然該電機在體積、成本上未作考慮，同時功率密度仍有提升空間。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術問題，提供一種具有更高功率密度、更寬調速范圍同時成本低廉的用于永磁同步電機。
[0006]本發(fā)明的技術方案是:一種永磁同步電機，包括轉子和設置于所述轉子外的定子，所述轉子包括轉子鐵芯，所述轉子鐵芯上設有磁槽，所述磁槽內嵌有磁鋼組，其特征在于:所述磁槽均勻設置于所述轉子鐵芯的圓周方向上，所述磁槽包括第一磁槽和第二磁槽，所述第二磁槽相比于所述第一磁槽更靠近所述轉子鐵芯的圓周邊緣，所述第一磁槽的數(shù)量是所述第二磁槽數(shù)量的一半，所述第一磁槽與所述第二磁槽交錯對應，且設置于與所述第一磁槽相對應的所述第二磁槽和所述轉子鐵芯的轉軸之間；所述第二磁槽內設置有外磁鋼組，所述第一磁槽內設置有內磁鋼組。
[0007]作為優(yōu)選，所述外磁鋼組包括一個橫截面為矩形的外磁體，所述外磁體沿所述轉子鐵芯橫截面圓周弦方向設置。
[0008]作為優(yōu)選，所述外磁鋼組包括橫截面為開口向外的“V”字形的外磁體，所述外磁體的夾角為鈍角。作為優(yōu)選，:所述第一磁槽的橫截面為開口指向所述轉子鐵芯橫截面圓周的“V”字形、“U”字形或“W”字形，所述第一磁槽兩個側邊形成的夾角為銳角，該第一磁槽與所述轉子鐵芯橫截面圓周圍繞于與所述第一磁槽相對應的所述第二磁槽。作為優(yōu)選，所述內磁鋼組可以為2塊矩形的內磁體，分別設置于“V”字形的2個側邊；3塊矩形的內磁體，分別設置于“U”字形的2個側邊和I個底邊；4塊矩形的內磁體，分別設置于“W”字形的4個側邊這三種情況中的任意一種。
[0009]作為優(yōu)選，所述外磁鋼組的磁極方向沿所述轉子鐵芯徑向設置。
[0010]作為優(yōu)選，所述內磁鋼組靠近與該內磁鋼組相對應的所述外磁鋼組一端的磁極與所述外磁鋼組靠近所述轉子鐵芯轉軸一端的磁極不同。
[0011]作為優(yōu)選，所述外磁鋼組由稀土磁鋼材料制成；所述內磁鋼組由鐵氧體磁鋼材料或稀土磁鋼材料制成。
[0012]作為優(yōu)選，所述內磁鋼組和所述外磁鋼組分別由內磁體和外磁體構成，所述內磁體和所述外磁體均為永磁體，所述內磁體的厚度小于所述外磁體的厚度。
[0013]永磁同步電機的轉子上的磁體常規(guī)結構有三種，外貼式、內貼式和內嵌式。其中，外貼式具有制造方便、轉動慣性小、結構簡單等優(yōu)點，但功率密度不高，磁利用率較低；內貼式相比于外貼式，充分利用了磁鏈結構的不對稱性所生成的獨特的磁阻轉矩，能夠很好改善電機的運行性能，提升電機的功率密度，但其缺點也很突出，成本較高，漏磁系數(shù)較大；內嵌式結構其磁體安置在轉子的內部，結構較為復雜，但優(yōu)點是有較高氣隙的磁通密度，因此能產生較大轉矩。本電機的轉子采用內嵌磁鋼結構，同時本電機采用兩組不同規(guī)格的磁體?！颈尘凹夹g】提及的專利的轉子中，兩組不同規(guī)格的磁體采用簡單的層疊結構，因此其效果僅相當于一組磁體的簡單加強。
[0014]本電機的兩組磁鋼組結構，創(chuàng)造性地采用了交錯對應設置，S卩外磁鋼組的數(shù)量是內磁鋼組的兩倍，外磁鋼組沿轉子圓周均勻分布，每間隔一個的外磁鋼組和轉軸之間設置一個內磁鋼組，形成交錯對應。交錯對應的外磁鋼組和內磁鋼組，可使得磁力線交替通過一層或兩層磁鋼組，該結構能有效扼制反電勢系數(shù)，而永磁同步電機的輸出扭矩反比于反電勢系數(shù)。內磁鋼組在截面上形成一個半包圍結構，連同轉子外圓形成全包圍結構，將外磁鋼組包裹于內。所有外磁鋼組的磁極均為同一極指向轉子外圓，即徑向設置，內磁鋼組的磁極為，靠近外磁極內端的磁極與外磁極內端的磁極不同，也即當所有外磁鋼組指向轉子外圓的一端為N極時，外磁鋼組指向轉子轉軸的一端為S極，內磁鋼組靠近外磁鋼組的一端為N極；反之，當外磁鋼組指向轉子外圓的一端為S極時，內磁鋼組靠近外磁鋼組的一端為S極，使得外磁鋼組和內磁鋼組形成一個磁力線的串聯(lián)。
[0015]本電機之所以采用磁鋼組而不是簡單的單個磁體，是因為磁鋼組可有若干個磁體構成，也可由I個磁體構成。其中，外磁鋼組可由I個或2個磁體構成，采用I個磁體時，該磁體橫截面為矩形，沿轉子的截面圓周切線方向設置；采用2個磁體時，每個磁體的橫截面為形狀面積相同的矩形，拼接成一個開口向外夾角為鈍角且均勻設置的“V”字形，該鈍角的角度較大，比較接近于180度。內磁鋼組可由2個、3個或4個磁體構成，采用2個磁體時，這2個磁體形成一個跨外磁體兩側且兩個側邊之間的夾角為銳角的“V”字形，2個磁體分別設置于“V”的兩個側邊；采用3個磁體時，形成一個包圍外磁體且兩個側邊之間的夾角為銳角的“U”字形，3個磁體分別設置于“U”的兩個側邊和底邊；同理可得，采用4個磁體時，形成兩個側邊之間的夾角為銳角的“W”形。
[0016]本電機工作時，外磁鋼組能匯集內磁鋼組產生的磁通，使得內磁鋼組的磁通有效匯集，當內磁鋼組采用3個磁體時，外磁鋼組的電機空載磁密超過其剩磁，使得電機具備更高的功率密度。同時內磁鋼組所在的極弧避免了電樞磁力線繞開同一個磁級的作用，即電樞的直軸磁通通路被有效阻斷，導致了較小的直軸電感，電樞的交軸磁通可以在同一磁級的外磁鋼組外側轉子沖片和外磁鋼組與內磁鋼組之間的轉子沖片同時通過，相比于常規(guī)的內置磁路結構磁通通路更暢通且更有效，形成了較大數(shù)值的交軸電感。
[0017]本電機的內磁鋼組采用厚度較薄的磁體，也可采用鐵氧磁鋼材料。其中減小厚度，最直接的效果就是降低成本，其次，內磁鋼組的磁體厚度減小，可有效減小內磁鋼組占用的體積，在相同性能下，有效減小電機的體積，而在相同體積的電機轉子上，能布置更多極數(shù)的小體積的