内置弧型磁钢的外转子永磁同步电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术，特别是涉及一种内置弧型磁钢的外转子永磁同步电机的技术。


背景技术：

2.外转子电机气隙直径比内转子电机大，具有更大的输出转矩和转动惯量，力矩波动较小，适合低速、大转矩和直接驱动场合的应用。
3.如图2所示，现有外转子电机都是表面安装式永磁同步电机（spmsm），主要由内定子72，及环形的外转子71组成，内定子位于外转子的环孔内，内定子与外转子为间隙配合，在外转子71的内环面均布有径向向内突出的表贴式瓦型磁钢73，这种表面安装式外转子永磁同步电机由于永磁体的磁导率接近空气，交、直轴气隙均匀，交、直轴电感相等（ld=lq），属于隐极磁路，不产生磁阻转矩，而且由于等效气隙较大，难以解决弱磁扩速，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，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发展的根本原因。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种弱磁扩速能力好的内置弧型磁钢的外转子永磁同步电机。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种内置弧型磁钢的外转子永磁同步电机，包括机座、内定子，及环形的外转子，所述外转子以可转动方式安装在机座上，所述内定子固定在机座上，并且内定子位于外转子的环孔内，内定子与外转子为间隙配合，其特征在于：所述外转子内置有多个永磁单元，各个永磁单元围绕外转子的转轴对称布设；
6.所述永磁单元由两个弧形的磁钢构成，两个磁钢对称布设在d轴两侧，并且两个磁钢的布设形状呈弧形，磁钢的厚度从近d轴一侧朝向近q轴一侧递减，每个磁钢的朝向q轴的一端设置有隔磁槽。
7.本实用新型提供的内置弧型磁钢的外转子永磁同步电机，外转子采用凸极结构，在外转子上内置弧形磁钢组，使得交轴电感大于直轴电感，具有凸极效应，使得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弱磁扩速，具有弱磁扩速能力好的特点，能提高电机的起动特性、过载能力和功率密度，扩大恒功率范围运行。
附图说明
8.图1是本实用新型实施例的内置弧型磁钢的外转子永磁同步电机的转子径向截面示意图；
9.图2是现有表面安装式外转子永磁同步电机的定转子径向截面示意图。
具体实施方式
10.以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围，本实用新型中的顿号均表示和的关系。
11.如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种内置弧型磁钢的外转子永磁同步电机，包括机座（图中未示）、内定子（图中未示），及环形的外转子1，所述外转子1以可转动方式安装在机座上，所述内定子固定在机座上，并且内定子位于外转子的环孔内，内定子与外转子为间隙配合，其特征在于：所述外转子1内置有多个永磁单元，各个永磁单元围绕外转子的转轴对称布设；
12.所述永磁单元由两个弧形的磁钢2构成，并与极靴4构成永磁磁极，两个磁钢2对称布设在d轴两侧，并且两个磁钢2的布设形状呈弧形，磁钢2的厚度从近d轴（磁极中心线）一侧朝向近q轴（极间中心线）一侧递减，使得磁密从磁极中心朝向两端逐渐减弱，这样能改善定转子间的气隙磁密波形，能有效抑制转矩波动，降低机械振动、噪音和反电势谐波，能使电机平稳运行，每个磁钢2的朝向q轴的一端设置有隔磁槽3，使得磁极径向中心线的d轴与极间中心线的q轴径向力趋于平衡。
13.本实用新型实施例适用于电动汽车的动力电机，可以在低速恒转矩、高速恒功率调速范围运行。
14.本实用新型实施例中，交轴电感大于直轴电感（lq＞ld），具有凸极效应，其凸极率（lq/ld）＞1，使得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弱磁扩速，并提高电机的起动特性、过载能力和功率密度，扩大恒功率范围运行，而且在磁钢两端设置的隔磁槽能形成空气磁通屏障（磁障），能起到良好隔磁、抑制漏磁通的作用。而现有的外转子表贴式永磁同步电机（spmsm），由于交轴电感与直轴电感相等（ld=lq），不会产生磁阻转矩，因此难以解决弱磁扩速。
15.外转子上的位于两个磁钢的相邻端之间的区域形成导磁桥，该导磁桥在空载时对永磁磁通呈磁路饱和状态，使得永磁磁通难以通过该导磁桥，而在电机负载时，在定子电流作用下，电枢反应的去磁，会使一部分永磁磁通流向磁钢间的导磁桥，成为漏磁通，使通过气隙的磁通密度减少。调节导磁桥的宽度，即可调节导磁桥的磁路饱和程度，从而调控途径导磁桥的永磁磁通（形成漏磁通），调控气隙磁密的降低程度。由于导磁桥能随着负载变化起到调控漏磁通的关键作用，因此能获得比现有表贴式永磁电机更宽广的恒功率速度范围，能实现高功率密度、宽调速、快响应、频繁启动和平稳运行。一方面能调节磁路饱和，调控漏磁通，提供了附加磁通路径，提高了电机高速区恒功率扩速能力，另一方面相当于转子的加强筋，能抗高速离心力，提高过载能力，有利于电机频繁启动。


技术特征：
1.一种内置弧型磁钢的外转子永磁同步电机，包括机座、内定子，及环形的外转子，所述外转子以可转动方式安装在机座上，所述内定子固定在机座上，并且内定子位于外转子的环孔内，内定子与外转子为间隙配合，其特征在于：所述外转子内置有多个永磁单元，各个永磁单元围绕外转子的转轴对称布设；所述永磁单元由两个弧形的磁钢构成，两个磁钢对称布设在d轴两侧，并且两个磁钢的布设形状呈弧形，磁钢的厚度从近d轴一侧朝向近q轴一侧递减，每个磁钢的朝向q轴的一端设置有隔磁槽。

技术总结
一种内置弧型磁钢的外转子永磁同步电机，涉及电机技术领域，该电机包括机座，及分别安装在机座上的内定子、外转子，所述外转子内置有对称布设的多个永磁单元，所述永磁单元由两个弧形的磁钢构成，两个磁钢对称布设在d轴两侧，并且两个磁钢的布设形状呈弧形，磁钢的厚度从近d轴一侧朝向近q轴一侧递减，每个磁钢的朝向q轴的一端设置有隔磁槽。本实用新型提供的电机，弱磁扩速能力好。弱磁扩速能力好。弱磁扩速能力好。


技术研发人员：林德芳 叶建财
受保护的技术使用者：上海特波电机有限公司
技术研发日：2021.10.22
技术公布日：2022/3/4