一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子及扁线永磁同步电机

1.本发明涉及永磁电机技术领域。


背景技术：

2.电机是一种实现机电能量转换的装置,主要由完成能量转换的定转子部件、传递机械能的转轴和为其提供保护的机壳构成。永磁电机采用高性能永磁体进行励磁，与传统拥有励磁绕组的电励磁电机相比，永磁电机具有结构简单、运行可靠、效率高、电机形状尺寸灵活多样的显著优点，同时还省去了容易出现问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性，应用范围极广。
3.由于具有高效率、高转矩密度和宽调速范围的优点，扁线永磁同步电机在电动汽车领域中得到了广泛的应用。其中，内嵌式扁线永磁同步hairpin winding interior permanent magnet synchronous motor,hwipmsm电机由于d轴电感和q轴电感差值大，可产生部分磁阻转矩进一步提高电机转矩密度和弱磁扩速范围，成为了目前电动汽车和混合动力汽车驱动电机的主流方案。
4.但是一方面，永磁体在高温和弱磁电流激励下容易出现局部不可逆退磁。虽然增加永磁体厚度是解决永磁体不可逆退磁的有效手段，但同时也导致电机材料成本的增加。另一方面，由于电机的齿槽效应，电机转矩脉动大，常用的定子或转子斜极虽然可降低转矩脉动，但该方法不仅导致电机转矩密度下降，还增加了电机加工制造难度。同时，近年来电动汽车电机性能需求不断提高，政策补贴持续下调，迫使电机设计师们不断寻找更优的电机设计方案。如何在有限的材料、空间和成本约束下进一步优化设计电机结构，提高电机整体性能，成为了电机领域研究的热点。
5.因此，亟待解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，将所述转子用在电机上，获得一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，解决传统扁线永磁同步电机的转矩密度低、抗退磁能力差、电机转矩脉动大和加工制造成本高的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.本发明提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯上嵌有多个v型磁极单元和多个vv型磁极单元，所述多个v型磁极单元和多个vv型磁极单元沿所述转子铁芯的圆周方向呈间隔排布；
9.所述v型磁极单元包括v型空腔、一对n极永磁体和i型凹槽组，所述v型空腔内放置一对n极永磁体，且v型空腔相对应的转子铁芯侧壁有一个i型凹槽组；
10.所述vv型磁极单元包括vv型空腔、两对s极永磁体和ii型凹槽组；
11.所述vv型空腔由两个v型空腔沿径向排列组成，临近轴心的v型空腔为第一层槽，
另一个v型空腔为第二层槽；
12.所述第一层槽内放置一对s极永磁体，第二层槽内放置另一对s极永磁体；
13.所述vv型空腔相对应的转子铁芯侧壁有一个ii型凹槽组。
14.进一步，还有一种优选实施例，上述v型空腔由两个长条形空腔组成v字形，每个长条形空腔内嵌入一个n极永磁体，所述长条形空腔内的n极永磁体的充磁方向相同；
15.所述vv型空腔第一层槽内的s极永磁体充磁方向相同，所述第二层槽内的s极永磁体充磁方向相同。
16.进一步，还有一种优选实施例，上述所述v型磁极单元中的v型空腔的夹角为110度；
17.所述v型磁极单元中的n极永磁体的厚度为4.5mm，宽度为13.3mm；
18.所述vv型磁极单元中第一层槽的两个空腔的夹角为94度，位于所述第一层槽内的s极永磁体的厚度为3.5mm，宽度为13.5mm；
19.所述vv型磁极单元中第二层槽的两个空腔的夹角为120度，位于所述第二层槽内的s极永磁体的厚度4mm，宽度为17.9mm。
20.进一步，还有一种优选实施例，上述vv型磁极单元中第二层槽的中间设有空腔，且第二层槽的v形空腔相对于所述空腔呈镜像对称。
21.进一步，还有一种优选实施例，上述n极永磁体和s极永磁体的型号相同，均为钕铁硼永磁体。
22.进一步，还有一种优选实施例，上述i型凹槽组包括2个i型凹槽；所述ii型凹槽组包括两个ii型凹槽；
23.所述i型凹槽和ii型凹槽的深度相同，均为0.8mm。
24.进一步，还有一种优选实施例，上述i型凹槽的夹角为18度，所述i型凹槽的开口角度为17度。
25.所述ii型凹槽的夹角为22度，所述ii型凹槽的开口角度为18度。
26.进一步地，还有一种优选实施例，上述转子还包括转子轭部，所述转子轭部设有空腔，所述转子轭部通过所述空腔与转轴固定连接。
27.本发明还提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，同步电机包括定子和转子，所述同步电机是基于上述任意一项所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子实现的，所述定子为圆环，所述转子嵌入在所述定子内。
28.进一步，还有一种优选实施例，上述定子内侧壁沿圆周方向均匀设置定子槽，所述定子槽内嵌入定子绕组；
29.所述定子绕组的绕组形式为扁线绕组。
30.本发明的有益效果为：
31.1、本发明提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，采用在转子铁芯上嵌入v型空腔和vv型空腔，v型空腔内嵌入一对n级永磁体，vv型空腔内嵌入两对s极永磁体，n极永磁体和s极永磁体的不对称设计，以及n极永磁体的顺时针偏移提高电机的转矩密度和抗退磁能力。同时，通过转子铁芯表面的i型凹槽组和ii型凹槽组，来代替传统转子的分段斜极，将该转子用在电机上，降低了电机的转矩脉动。相比于传统永磁同步电机，本发明提出的电机结构在相同的材料和空间约束下，永磁体退磁风险更小，转矩密度更高，加工制造
更简单。
32.2、现有电动汽车驱动电机采用传统的扁线永磁同步电机，主要采用加大永磁磁钢用量来提高输出转矩密度和抗退磁能力，对磁阻转矩利用率低，但是永磁体价格昂贵，导致电机成本高，材料利用率低。本发明提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，通过在电机的转子中设计v型磁极单元和vv型磁极单元，并顺时针旋转v型磁极单元，使得电机产生永磁转矩和磁阻转矩最大值时对应的电流角向0
°
方向移动，从而一方面增大了磁阻转矩的利用率，另一方面减小了直轴退磁电流，降低了永磁体退磁风险。与传统扁线永磁同步电机相比，所述电机在相同材料和空间约束下，永磁体退磁风险更小，转矩密度更高和成本更低。
33.3、本发明提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，所述同步电机的定子绕组采用扁线绕组，不仅可以降低电机直流电阻，还可以增大电机的槽满率，提高电机输出转矩密度。
34.本发明适用于电动汽车和混合动力汽车的永磁电机。
附图说明
35.图1是实施方式一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子的结构示意图；
36.图2是实施方式一、二、六所述的v型磁极单元的结构示意图；
37.图3是实施方式一、二、四所述的vv型磁极单元的结构示意图；
38.图4是实施方式一、六所述的ii型凹槽组的结构示意图；
39.图5是实施方式九所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机的结构示意图；
40.图6是实施方式九所述的定子与v型磁极单元和vv型磁极单元的结构位置的放大示意图；
41.图7是实施方式十一所述转子偏移示意图；
42.图8是实施方式十一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机的转矩增长原理图；
43.其中，γ
m_shift
为偏移后的电流角，γm为偏移前的电流角；
44.图9是实施方式十一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机的磁力线分布示意图；
45.图10是实施方式十一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机的有凹槽与无凹槽时转矩波形有限元仿真结果图；
46.图11是实施方式十一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机与现有传统电机v型电机和vv型电机的转矩的有限元仿真结果图。
47.其中，1是转子铁芯，10是v型磁极单元，11是vv型磁极单元，101是v型空腔，102是i型凹槽组，111第一层槽，112是第二层槽，113是ii型凹槽组，12是空腔，2是定子，20是扁线绕组。
具体实施方式
48.下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
49.实施方式一.参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，所述转子包括转子铁芯1，所述转子铁芯1上嵌有多个v型磁极单元10和多个vv型磁极单元11，所述多个v型磁极单元10和多个vv型磁极单元11沿所述转子铁芯1的圆周方向呈间隔排布；
50.所述v型磁极单元10包括v型空腔101、一对n极永磁体和i型凹槽组102，所述v型空腔101内放置一对n极永磁体，且v型空腔101相对应的转子铁芯1侧壁有一个i型凹槽组102；
51.所述vv型磁极单元包括vv型空腔、两对s极永磁体和ii型凹槽组113；
52.所述vv型空腔由两个v型空腔沿径向排列组成，临近轴心的v型空腔为第一层槽111，另一个v型空腔为第二层槽112；
53.所述第一层槽111内放置一对s极永磁体，第二层槽112内放置另一对s极永磁体；
54.所述vv型空腔相对应的转子铁芯1侧壁有一个ii型凹槽组113。
55.本实施方式在实际应用时，如图1所示，转子包括转子铁芯1，转子铁心1的圆周开设有间隔分布的多个v型磁极单元10和多个vv型磁极单元11。所述v型磁极单元10包括v型空腔101、一对n极永磁体和i型凹槽组102，v型空腔101内放置一对n极永磁体。vv型磁极单元包括vv型空腔、两对s极永磁体和ii型凹槽组113，所述vv型空腔由两个v型空腔沿径向排列组成，临近轴心的v型空腔为第一层槽111，另一个v型空腔为第二层槽112；所述第一层槽111内放置一对s极永磁体，第二层槽112内放置另一对s极永磁体。由于n极永磁体和s极永磁体的不对称设计，以及n极永磁体的顺时针偏移提高电机的转矩密度和抗退磁能力。同时，v型空腔101相对应的转子铁芯1侧壁有一个i型凹槽组102；vv型空腔相对应的转子铁芯1侧壁有一个ii型凹槽组113。用以代替传统分段斜极的转子，提高电机气隙磁密的正弦度，从而降低电机的转矩脉动。
56.本实施方式提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，采用在转子铁芯上嵌入v型空腔和vv型空腔，v型空腔内嵌入一对n级永磁体，vv型空腔内嵌入两对s极永磁体，n极永磁体和s极永磁体的不对称设计，以及n极永磁体的顺时针偏移提高电机的转矩密度和抗退磁能力。同时，通过转子铁芯表面的i型凹槽组和ii型凹槽组，来代替传统转子的分段斜极，将该转子用在电机上，降低了电机的转矩脉动。相比于传统永磁同步电机，本发明提出的电机结构在相同的材料和空间约束下，永磁体退磁风险更小，转矩密度更高，加工制造更简单。
57.实施方式二.参见图2和图3说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子中的v型空腔101和vv型空腔作举例说明，所述v型空腔101由两个长条形空腔组成v字形，每个长条形空腔内嵌入一个n极永磁体，所述长条形空腔内的n极永磁体的充磁方向相同；
58.所述vv型空腔第一层槽111内的s极永磁体充磁方向相同，所述第二层槽112内的s极永磁体充磁方向相同。
59.本实施方式在实际应用时，如图2所示，v型空腔101由两个长条形空腔组成v字形，每个长条空腔内嵌入一个n极永磁体，所述v型空腔101内一对n极永磁体的充磁方向相同；如图3所示，vv型空腔由两个v型空腔沿径向排列组成，临近轴心的v型空腔为第一层槽；另一个v型空腔为第二层槽，且每一层槽内嵌入一对s极永磁体，所述第一层槽内一对s极永磁体的充磁方向相同；所述第二层槽内另一对s极永磁体的充磁方向相同。由n极永磁体和s极永磁体的不对称设计，能提高电机的转矩密度和抗退磁能力。且v型空腔101内一对n极永磁体的充磁方向相同，vv型空腔内两对s极永磁体的充磁方向相同，使得v型空腔内的永磁体和vv型空腔内的永磁体充磁方向相反，形成闭合的磁路。
60.实施方式三.本实施方式是对实施方式二所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子中的v型空腔、第一层槽、第二层槽、一对n极永磁体、两对s极永磁体作举例说明，所述v型磁极单元10中的v型空腔101的夹角为110度；
61.所述v型磁极单元10中的n极永磁体的厚度为4.5mm，宽度为13.3mm；
62.所述vv型磁极单元11中第一层槽111的两个空腔的夹角为94度，位于所述第一层槽111内的s极永磁体的厚度为3.5mm，宽度为13.5mm；
63.所述vv型磁极单元11中第二层槽112的两个空腔的夹角为120度，位于所述第二层槽112内的s极永磁体的厚度4mm，宽度为17.9mm。
64.本实施方式在实际应用时，v型磁极单元中10的v型空腔的夹角为110度；vv型空腔第一层槽111的两个空腔夹角为94度，第二层槽112的两个空腔的夹角为120度。这种设计增大了电机气隙磁密波形的周期。
65.所述v型空腔101内的n极永磁体的厚度为4.5mm，宽度为13.3mm；所述第一层槽内的s极永磁体的厚度为3.5mm，宽度为13.5mm；所述第二层槽内的s极永磁体的厚度4mm，宽度为17.9mm；v型空腔的内永磁体的宽度、厚度与vv型空腔内永磁体的宽度、厚度不同，使得在相同永磁体用量下，能输出最大转矩的值。
66.实施方式四.参见图3说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子中的第二层槽作举例说明，所述vv型磁极单元中第二层槽的中间设有空腔，且第二层槽的v形空腔相对于所述空腔呈镜像对称。
67.本实施方式在实际应用时，第二层槽的中间设有空腔，以减小vv型磁路的漏磁，提高磁阻转矩。
68.实施方式五.本实施方式是对实施方式一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子中的n极永磁体和s极永磁体的型号作举例说明，所述n极永磁体和s极永磁体的型号相同，均为钕铁硼永磁体。
69.本实施方式在实际应用时，钕铁硼永磁体会产生较强的磁场，使电机输出更大的转矩。
70.实施方式六.参见图2和图4说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转中的i型凹槽组102和ii型凹槽组113作举例说明，所述i型凹槽组102包括2个i型凹槽；所述ii型凹槽组113包括两个ii型凹槽；
71.所述i型凹槽和ii型凹槽的深度相同，均为0.8mm。
72.本实施方式在实际应用时，i型凹槽和ii型凹槽的深度相同，均为0.8mm，使得电机转矩脉动值最小。
73.实施方式七.本实施方式是对实施方式六所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子中的i型凹槽和ii型凹槽作举例说明，所述i型凹槽的夹角为18度，所述i型凹槽的开口角度为17度。
74.所述ii型凹槽的夹角为22度，所述ii型凹槽的开口角度为18度。
75.本实施方式在实际应用时，i型凹槽的夹角为18度，所述i型凹槽的开口角度为17度。所述ii型凹槽的夹角为22度，所述ii型凹槽的开口角度为18度，同时i型凹槽和ii型凹槽的深度相同，使得电机转矩脉动值最小。
76.实施方式八.本实施方式是在实施方式一所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子的基础上增加转子轭部；所述转子还包括转子轭部，所述转子轭部设有空腔12，所述转子轭部通过所述空腔12与转轴固定连接。
77.本实施方式在实际应用时，转子轭部设有空腔12，以减小电机的重量，同时空腔12用于与转轴固定连接。
78.实施方式九.参见图5和图6说明本实施方式，本实施方式提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，所述同步电机包括定子1和转子，所述同步电机是基于实施方式一至实施方式八任意一项所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子实现的，所述定子2为圆环，所述转子嵌入在所述定子2内。
79.本实施方式在实际应用时，将低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子用在电机上，获得一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，如图5所示。同时，搭配i型凹槽组和ii型凹槽组，如图6所示。解决传统扁线永磁同步电机的转矩密度低、抗退磁能力差、电机转矩脉动大和加工制造成本高的问题。
80.现有电动汽车驱动电机采用传统的扁线永磁同步电机，主要采用加大永磁磁钢用量来提高输出转矩密度和抗退磁能力，对磁阻转矩利用率低，但是永磁体价格昂贵，导致电机成本高，材料利用率低。本实施方式提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，通过在转子中设计v型磁极单元和vv型磁极单元，并顺时针旋转v型磁极单元，使得电机产生永磁转矩和磁阻转矩最大值时对应的电流角向0
°
方向移动，从而一方面增大了磁阻转矩的利用率，另一方面减小了直轴退磁电流，降低了永磁体退磁风险。与传统扁线永磁同步电机相比，所述电机在相同材料和空间约束下，永磁体退磁风险更小，转矩密度更高。
81.实施方式十.本实施是对实施方式九所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机中的定子2作举例说明，所述定子2内侧壁沿圆周方向均匀设置定子槽，所述定子槽内嵌入定子绕组20；
82.所述定子绕组20的绕组形式为扁线绕组。
83.本实施方式在实际应用时，定子2沿圆周方向均匀设置定子槽，所述定子槽内放置定子绕组20，所述定子2为圆环，且所述转子嵌入在所述定子2的内圆中。定子绕组采用整数槽分布绕组，产生定子电枢磁场。本实施方式在实际应用时，定子绕组20的绕组形式为扁线绕组，不仅可以降低电机的直流电阻，还可有效提高电机槽满率，提高电机转矩密度。转子内放置v型磁极和vv型磁极，产生转子磁场。
84.本实施方式在实际应用时，定子绕组2的绕组形式为扁线绕组，不仅可以降低电机的直流电阻，还可有效提高电机槽满率，提高电机转矩密度。转子内放置v型磁极单元和vv
型磁极单元，产生转子磁场。
85.本实施方式提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，所述同步电机的定子绕组采用扁线绕组，不仅可以降低电机直流电阻，还可以增大电机的槽满率，提高电机输出转矩密度。
86.实施方式十一.参见图7至图11说明本实施方式，本实施方式是对实施方式九至实施方式十任意一项所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机作验证实验；
87.图7为转子偏移示意图，从图中可知，电机转子采用v型磁极单元和vv型磁极单元，v型磁极单元沿圆周方向偏移，v型磁极单元沿顺时针方向旋转2
°
时输出转矩最大。
88.图8为永磁同步电机的转矩增长原理图，从图中可知，通过转子内嵌入n极永磁体和s极永磁体的不对称设计，使得电机产生永磁转矩和磁阻转矩最大值时对应的电流角向0
°
方向移动，γ
m_shift
偏移后的电流角小于γm偏移前的电流角，从而一方面增大了磁阻转矩的利用率，另一方面减小了直轴退磁电流，降低了永磁体退磁风险。与传统转子磁极拓扑对称电机相比，所述电机在相同材料和空间约束下，永磁体退磁风险更小，转矩密度更高。
89.图9为永磁同步电机的磁力线分布示意图，从图中可知，在转子中设计v型空腔和vv型空腔，且空腔内放置永磁体，增大了电机气隙磁密波形的周期，同时，配合转子表面的i型凹槽组和ii型凹槽组，降低产生转矩脉动的谐波分量幅值，提高电机气隙磁密的正弦度，从而降低齿槽转矩和转矩脉动。转子表面的凹槽设计可代替传统的转子分段斜极设计，解决永磁电机转矩脉动大，导致振动噪声大的问题。同时，凹槽设计还可降低电机加工制造难度，并减小转子分段斜极带来的加工制造成本。
90.图10为永磁同步电机的有凹槽与无凹槽时转矩波形有限元仿真结果图，从图中可知，子不对称型扁线永磁同步电机采用有凹槽设计时，可有效降低电机的转矩波动。
91.图11为永磁同步电机与现有传统电机v型电机和vv型电机的转矩的有限元仿真结果图。从图中可知，在相同的定子磁场激励下，相比于传统的单v型电机和单vv型电机，所述的转子不对称型扁线永磁同步电机输出转矩平均值更大，转矩脉动也更低。
92.综上所述，本实施方式提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，采用在转子中设计v型空腔和vv型空腔，且空腔内放置永磁体，增大了电机气隙磁密波形的周期，同时，配合转子表面的i型凹槽组和ii型凹槽组，降低产生转矩脉动的谐波分量幅值，提高电机气隙磁密的正弦度，从而降低齿槽转矩和转矩脉动。转子表面的凹槽设计可代替传统的转子分段斜极设计，解决永磁电机转矩脉动大，导致振动噪声大的问题。同时，凹槽设计还可降低电机加工制造难度，并减小转子分段斜极带来的加工制造成本。另一方面，在转子中设计v型磁极和vv型磁极，且使v型磁极沿圆周方向偏移，使得电机产生永磁转矩和磁阻转矩最大值时对应的电流角向0
°
方向移动，从而一方面增大了磁阻转矩的利用率，另一方面减小了直轴退磁电流，降低了永磁体退磁风险。与传统转子磁极拓扑对称电机相比，所述电机在相同材料和空间约束下，永磁体退磁风险更小，转矩密度更高。
93.现有电动汽车驱动电机采用传统的扁线永磁同步电机，主要采用加大永磁磁钢用量来提高输出转矩密度和抗退磁能力，对磁阻转矩利用率低，但是永磁体价格昂贵，导致电机成本高，材料利用率低。本发明提供一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，通过在电机的转子中设计v型磁极单元和vv型磁极单元，并顺时针旋转v型磁极单
元，使得电机产生永磁转矩和磁阻转矩最大值时对应的电流角向0
°
方向移动，从而一方面增大了磁阻转矩的利用率，另一方面减小了直轴退磁电流，降低了永磁体退磁风险。与传统扁线永磁同步电机相比，所述电机在相同材料和空间约束下，永磁体退磁风险更小，转矩密度更高和成本更低。
94.总体而言，本发明提出的转子不对称型扁线永磁同步电机具有低退磁风险低转矩脉动高转矩密度的优点，在电动汽车驱动电机领域具有广泛的应用前景。
95.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，其特征在于，所述转子包括转子铁芯(1)，所述转子铁芯(1)上嵌有多个v型磁极单元(10)和多个vv型磁极单元(11)，所述多个v型磁极单元(10)和多个vv型磁极单元(11)沿所述转子铁芯(1)的圆周方向呈间隔排布；所述v型磁极单元(10)包括v型空腔(101)、一对n极永磁体和i型凹槽组(102)，所述v型空腔(101)内放置一对n极永磁体，且v型空腔(101)相对应的转子铁芯(1)侧壁有一个i型凹槽组(102)；所述vv型磁极单元包括vv型空腔、两对s极永磁体和ii型凹槽组(113)；所述vv型空腔由两个v型空腔沿径向排列组成，临近轴心的v型空腔为第一层槽(111)，另一个v型空腔为第二层槽(112)；所述第一层槽(111)内放置一对s极永磁体，第二层槽(112)内放置另一对s极永磁体；所述vv型空腔相对应的转子铁芯(1)侧壁有一个ii型凹槽组(113)。2.根据权利要求1所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，其特征在于，所述v型空腔(101)由两个长条形空腔组成v字形，每个长条形空腔内嵌入一个n极永磁体，所述长条形空腔内的n极永磁体的充磁方向相同；所述vv型空腔第一层槽(111)内的s极永磁体充磁方向相同，所述第二层槽(112)内的s极永磁体充磁方向相同。3.根据权利要求2所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，其特征在于，所述v型磁极单元(10)中的v型空腔(101)的夹角为110度；所述v型磁极单元(10)中的n极永磁体的厚度为4.5mm，宽度为13.3mm；所述vv型磁极单元(11)中第一层槽(111)的两个空腔的夹角为94度，位于所述第一层槽(111)内的s极永磁体的厚度为3.5mm，宽度为13.5mm；所述vv型磁极单元(11)中第二层槽(112)的两个空腔的夹角为120度，位于所述第二层槽(112)内的s极永磁体的厚度4mm，宽度为17.9mm。4.根据权利要求1所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，其特征在于，所述vv型磁极单元(11)中第二层槽(112)的中间设有空腔，且第二层槽的v形空腔相对于所述空腔呈镜像对称。5.根据权利要求1所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，其特征在于，所述n极永磁体和s极永磁体的型号相同，均为钕铁硼永磁体。6.根据权利要求1所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，其特征在于，所述i型凹槽组(102)包括2个i型凹槽；所述ii型凹槽组(113)包括两个ii型凹槽；所述i型凹槽和ii型凹槽的深度相同，均为0.8mm。7.根据权利要求6所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，其特征在于，所述i型凹槽的夹角为18度，所述i型凹槽的开口角度为17度。所述ii型凹槽的夹角为22度，所述ii型凹槽的开口角度为18度。8.根据权利要求1所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子，其特征在于，转子还包括转子轭部，所述转子轭部设有空腔(12)，所述转子轭部通过所述空腔(12)与转轴固定连接。9.一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，所述同步电机包括定子(2)和转子，其特征在于，所述同步电机是基于权利要求1-8任意一项所述的一种低退磁风
险低转矩脉动高转矩密度转子实现的，所述定子(2)为圆环，所述转子嵌入在所述定子(2)内。10.根据权利要求9所述的一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度扁线永磁同步电机，其特征在于，所述定子(2)内侧壁沿圆周方向均匀设置定子槽，所述定子槽内嵌入定子绕组(20)；所述定子绕组(20)的绕组形式为扁线绕组。

技术总结
一种低退磁风险低转矩脉动高转矩密度转子及扁线永磁同步电机,涉及永磁电机技术领域。解决传统扁线永磁同步电机的转矩密度低、抗退磁能力差、电机转矩脉动大和加工制造成本高的问题。转子包括转子铁芯，转子铁芯上嵌有沿转子铁芯的圆周方向呈间隔排布的多个V型磁极单元和多个VV型磁极单元；V型磁极单元包括V型空腔和I型凹槽组，V型空腔内放置一对N极永磁体，且V型空腔相对应的转子铁芯侧壁有一个I型凹槽组；VV型磁极单元包括VV型空腔和II型凹槽组；VV型空腔内放置两对S极永磁体；VV型空腔相对应的转子铁芯侧壁有一个II型凹槽组。将所述转子用在电机上，得到扁线永磁同步电机。本发明适用于电动汽车和混合动力汽车的永磁电机。机。机。


技术研发人员：丁岭 程远 崔淑梅
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学重庆研究院
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/8/4