阅读说明：本技术 带有低磁导率磁桥的永磁电机转子 (Permanent magnet motor rotor with low-permeability magnetic bridge ) 是由 林德芳 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：一种带有低磁导率磁桥的永磁电机转子,涉及电机技术领域,所解决的是现有转子综合性能与机械强度不能兼具的技术问题。该转子包括转子铁芯,及安装在转子铁芯上的围绕转子铁芯的轴心对称布设的多个永磁单元,所述永磁单元包含有至少一根磁钢,所述转子铁芯上设有多个T型磁桥,并且每两个永磁单元之间都设置有一个T型磁桥,所述T型磁桥的磁导率低于转子铁芯的磁导率,T型磁桥的横条段的内侧面抵住两侧相邻的磁钢的端部,并且T型磁桥的竖条段抵住两侧相邻的磁钢的端部。本发明提供的转子,特别适合电动汽车使用。(A permanent magnet motor rotor with a low-permeability magnetic bridge relates to the technical field of motors and solves the technical problem that the comprehensive performance and the mechanical strength of the existing rotor cannot be combined. This rotor includes rotor core, and installs a plurality of permanent magnetism units of laying around rotor core's axle center symmetry on rotor core, permanent magnetism unit includes an at least magnet steel, be equipped with a plurality of T type magnetic bridges on the rotor core to all be provided with a T type magnetic bridge between per two permanent magnetism units, the magnetic conductivity of T type magnetic bridge is less than rotor core's magnetic conductivity, and the medial surface of the horizontal strip section of T type magnetic bridge supports the tip of the adjacent magnet steel in both sides, and the perpendicular strip section of T type magnetic bridge supports the tip of the adjacent magnet steel in both sides. The rotor provided by the invention is particularly suitable for electric automobiles.)

带有低磁导率磁桥的永磁电机转子

技术领域

本发明涉及电机技术，特别是涉及一种带有低磁导率磁桥的永磁电机转子的技术。

背景技术

电动汽车都普遍采用内置式永磁同步电机作为动力源，现有的内置式永磁同步电机存在着功率密度低、力矩波动大、过载能力低和可靠性差等缺陷，难以满足电动汽车的动力输出要求。

提高功率密度和转矩密度的有效途径是提高气隙磁磁通、气隙磁密，现有内置式永磁同步电机提高气隙磁密的方式有两种：1）在内置式磁钢的两端设置空气永磁槽（即非磁性磁通屏障），空气永磁槽能起隔磁作用，提高气隙磁密；2）在转子铁芯的交轴（极间中心线，q轴）部位设置隔磁磁桥，提高气隙磁密。

但是现有内置式永磁同步电机的隔磁磁桥实质上是由位于交轴部位的那部分转子铁芯构成的，因此隔磁磁桥也为高磁导率，存在着漏磁大的缺陷，而且隔磁磁桥位于转子铁芯的外缘部位，使得隔磁磁桥的厚度过窄，机械强度较差，导致电机的制造工艺和制造成本较高；由于转子最大应力与磁桥厚度成反比，与转速平方成正比，因此在高速状态下转子还存在着塑性变形的隐患，电机的高速运行安全性较差。

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气隙磁密高且机械强度高的带有低磁导率磁桥的永磁电机转子。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种带有低磁导率磁桥的永磁电机转子，包括转子铁芯，及安装在转子铁芯上的围绕转子铁芯的轴心对称布设的多个永磁单元，所述永磁单元包含有至少一根磁钢，其特征在于：

所述转子铁芯上设有多个T型磁桥，并且每两个永磁单元之间都设置有一个T型磁桥，所述T型磁桥的磁导率低于转子铁芯的磁导率，T型磁桥的横条段的内侧面抵住两侧相邻的磁钢的端部，并且T型磁桥的竖条段抵住两侧相邻的磁钢的端部。

进一步的，所述永磁单元是一根一字型的磁钢。

进一步的，所述T型磁桥的竖条段的径向截面呈由内向外逐渐收窄的梯形。

进一步的，所述永磁单元由一根弧顶朝内的弧线形磁钢组成。

进一步的，所述永磁单元由两根一字形的磁钢组成，并且永磁单元中的两根磁钢布设成尖端朝内的V字型。

进一步的，所述转子铁芯上开设有多个椭圆形的极靴中心孔，各个极靴中心孔与各个永磁单元一一对应，每个极靴中心孔都布设在对应永磁单元的两根磁钢之间。

进一步的，所述永磁单元由三根一字型的磁钢组成，并且永磁单元中的三根磁钢布设成开口朝外的U型。

本发明提供的带有低磁导率磁桥的永磁电机转子，通过在相邻永磁单元之间设置低磁导率的T型磁桥，能减少漏磁，提高气隙磁密，从而提高电机的功率密度、转矩密度和过载能力，从而能在T型磁桥设计的相对较厚的情况下，保证电机的综合性能，从而保证了转子的机械强度，能降低机械振动，可显著减小转子高速运转时的离心力，有利于电机频繁启动，能满足电动汽车驱动要求，实现电机高效、高可靠性、高功率密度、高转矩密度、低噪和小型轻量化平稳运行。

附图说明

图1是本发明第一实施例的带有低磁导率磁桥的永磁电机转子的径向截面图；

图2是本发明第二实施例的带有低磁导率磁桥的永磁电机转子的径向截面图；

图3是本发明第三实施例的带有低磁导率磁桥的永磁电机转子的径向截面图；

图4是本发明第四实施例的带有低磁导率磁桥的永磁电机转子的径向截面图；

图5是本发明第五实施例的带有低磁导率磁桥的永磁电机转子的径向截面图；

图6是本发明第六实施例的带有低磁导率磁桥的永磁电机转子的径向截面图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。

如图1所示，本发明第一实施例所提供的一种带有低磁导率磁桥的永磁电机转子，包括转子铁芯11，及安装在转子铁芯上的围绕转子铁芯的轴心对称布设的多个永磁单元，所述永磁单元是一字型的磁钢12，其特征在于：

所述转子铁芯11上设有多个T型磁桥13，并且每两个永磁单元之间都设置有一个T型磁桥13，所述T型磁桥13由低磁导率、高磁阻的材料制成（比如不锈钢），T型磁桥13的磁导率低于转子铁芯11（由硅钢片制成）的磁导率，T型磁桥的横条段131（T字的上横部）的内侧面（朝向转子铁芯轴心一侧为内侧）抵住两侧相邻的磁钢12的端部，并且T型磁桥的竖条段132（T字的竖部）抵住两侧相邻的磁钢12的端部。

本发明第一实施例中，低磁导率的T型磁桥能有效限制漏磁，提高气隙磁密，并且由于T型磁桥漏磁小，可以不需要在磁钢端部设置空气永磁槽（设置空气永磁槽在现有内置式转子中被普遍采用），磁钢与T型磁桥直接相接，能增加磁化面积，提高气隙磁密，有效提高电机的功率密度和转矩密度；并且低磁导率的T型磁桥也能满足空载漏磁系数小的要求，这样既能提高电机的功率密度和转矩密度，同时又有足够的机械强度，保证电机高速运行安全和可靠性。

采用本发明第一实施例的技术方案的额定输出功率为50KW的转子，与同规格的现有内置式一字型永磁同步电机转子的比较结果如下：

本发明第一实施例的额定电流为80A，效率为96.6%，额定功率为55KW，额定转矩为146Nm，最大转矩为314Nm；

现有内置式一字型永磁同步电机转子的额定电流为82.5A，效率为94.5%，额定功率为50KW，额定转矩为132.6Nm，最大转矩为285Nm；

可见，本发明第一实施例的各项参数相比现有内置式一字型永磁同步电机转子都有提高。

如图2所示，本发明第二实施例的结构与第一实施例类似，第二实施例也包括转子铁芯21，及安装在转子铁芯上的围绕转子铁芯的轴心对称布设的多个永磁单元，所述永磁单元也是一字型的磁钢22，所述转子铁芯21上也设有多个T型磁桥23，并且每两个永磁单元之间都设置有一个T型磁桥23；

本发明第二实施例与第一实施例的区别在于：第二实施例中，T型磁桥23的竖条段232的径向截面呈由内向外逐渐收窄的梯形，这样能满足空载漏磁系数小的要求，从而提高电机的功率密度和转矩密度，同时又有足够的机械强度，保证电机高速运行安全和可靠性。

如图3所示，本发明第三实施例的结构与第一实施例类似，第三实施例也包括转子铁芯31，及安装在转子铁芯上的围绕转子铁芯的轴心对称布设的多个永磁单元，所述转子铁芯31上也设有多个T型磁桥33，并且每两个永磁单元之间都设置有一个T型磁桥33；

本发明第三实施例与第一实施例的区别在于：第三实施例中的永磁单元由两根一字形的磁钢32组成，并且永磁单元中的两根磁钢32布设成尖端朝内（朝向转子铁芯轴心一侧为内侧）的V字型，磁钢与高磁阻的T型磁桥直接相接，相当于转子极靴外圆两端等效气隙增大，磁阻变大，磁力线通过能力减弱，极弧系数减小，两端气隙磁密减小，改善电机气隙磁场波形，降低齿槽引起的转矩波动和机械振动,有效提高电机的功率密度和转矩密度；并且低磁导率的T型磁桥也能满足空载漏磁系数小的要求，这样既能提高电机的功率密度和转矩密度，同时又有足够的机械强度，保证电机高速运行安全和可靠性。

采用本发明第三实施例的技术方案的额定输出功率为50KW的转子，与同规格的现有内置式V字型永磁同步电机转子的比较结果如下：

本发明第三实施例的额定电流为78.6A，效率为97.4%，额定功率为55KW，额定转矩为146Nm；

现有内置式V字型永磁同步电机转子的额定电流为79.1A，效率为95.6%，额定功率为50KW，额定转矩为132.6Nm；

可见，本发明第三实施例的各项参数相比现有内置式V字型永磁同步电机转子都有提高。

如图4所示，本发明第四实施例的结构与第一实施例类似，第四实施例也包括转子铁芯41，及安装在转子铁芯上的围绕转子铁芯的轴心对称布设的多个永磁单元，所述转子铁芯41上也设有多个T型磁桥43，并且每两个永磁单元之间都设置有一个T型磁桥43；

本发明第四实施例与第一实施例的区别在于：第四实施例中的永磁单元由一根弧顶朝内的弧线形磁钢42组成，弧线形磁钢42能增加磁化面积，相对第一实施例能进一步提高气隙磁密。

如图5所示，本发明第五实施例的结构与第三实施例类似，第五实施例也包括转子铁芯51，及安装在转子铁芯上的围绕转子铁芯的轴心对称布设的多个永磁单元，所述永磁单元也由两根一字形的磁钢52组成，并且永磁单元中的两根磁钢52也布设成尖端朝内（朝向转子铁芯轴心一侧为内侧）的V字型，所述转子铁芯51上也设有多个T型磁桥53，并且每两个永磁单元之间都设置有一个T型磁桥53；

本发明第五实施例与第三实施例的区别在于：第五实施例中的转子铁芯51上开设有多个椭圆形的极靴中心孔54，各个极靴中心孔54与各个永磁单元一一对应，每个极靴中心孔54都布设在对应永磁单元的两根磁钢52之间，设置极靴中心孔54可抑制静态和动态电枢反应去磁，良好地获得高效、高功率密度、低速恒转矩和高速恒功率扩速的平稳运行。

本发明第五实施例中，T型磁桥的横条段531（T字的上横部）的内侧面（朝向转子铁芯轴心一侧为内侧）及T型磁桥的竖条段532（T字的竖部）也分别抵住两侧相邻的磁钢52的端部，T型磁桥53的竖条段532的径向截面呈由内向外逐渐收窄的梯形，这样能满足空载漏磁系数小的要求，从而提高电机的功率密度和转矩密度，同时又有足够的机械强度，保证电机高速运行安全和可靠性。

如图6所示，本发明第六实施例的结构与第一实施例类似，第六实施例也包括转子铁芯61，及安装在转子铁芯上的围绕转子铁芯的轴心对称布设的多个永磁单元，所述转子铁芯61上也设有多个T型磁桥63，并且每两个永磁单元之间都设置有一个T型磁桥63；

本发明第六实施例与第一实施例的区别在于：第六实施例中的永磁单元由三根一字型的磁钢62组成，并且永磁单元中的三根磁钢62布设成开口朝外（朝向转子铁芯轴心一侧为内侧）的U型，U型的磁钢组能增加永磁单元向外磁路提供的总磁通，从而能双重有效的提高电机的功率密度和转矩密度。