CN106300853A - 一种电动汽车用永磁同步电机定子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车用永磁同步电机定子。包括由多个定子冲片叠加形成的定子本体，所述的定子冲片包括齿部、轭部及开口槽，所述定子冲片的外径与内径的比值为1.615±0.020。由上述技术方案可知，本发明通过有限元的优化方法确定并优化各关键尺寸，使得电机在单位体积情况下，通过增加切边来降低成本、提高通风散热性；通过增加轭部厚度来使电机结构坚固，降低振动噪音；通过合理设计开口槽数来提升磁阻转矩，进而增加功率密度、提高生产效率；通过增加斜槽设计来减小齿槽转矩，从而使电机更加平稳地运行。

Description

一种电动汽车用永磁同步电机定子
技术领域
本发明涉及电机领域，具体涉及一种电动汽车用永磁同步电机定子。
背景技术
随着国内外能源问题的日益突出，作为节能电机典型代表的永磁同步电机越来越引起人们的重视。由于此电机应用于电动汽车，所以对电机的要求更为严格，包括成本、性能等。因此，有必要提供一种具有高功率密度、噪音低、平稳性好的电机定子冲片应用于电机，从而提升电机各方面的指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车用永磁同步电机定子，该定子具有结构简单、功率密度高、噪音小、运行平稳性强的特点，使电机的整体性能得到提升，从而提升了整车的性能。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括由多个定子冲片叠加形成的定子本体，所述的定子冲片包括齿部、轭部及开口槽，所述定子冲片的外径与内径的比值为1.615±0.020。
所述定子冲片的外径为209mm～211mm，所述定子冲片的内径为129mm～131mm。
所述的定子冲片的外径为210mm，所述的定子冲片的内径为130mm。
所述齿部的宽度与轭部的厚度比值为0.35±0.05。
所述齿部的宽度为4.8mm～5.0mm，所述轭部的厚度为13.8mm～14.2mm。
所述齿部的宽度为4.9mm，所述轭部的厚度为14mm。
所述定子冲片开口槽的数量为48个。
所述多个定子冲片的开口槽依次等距错位叠加形成定子本体的斜槽，所述斜槽的上下端面位于水平面内的正投影间距为一个定子齿距，所述的定子齿距为8.5mm。
所述定子本体的外圆上对称均布有四个切边，切边的单边厚度为2.5mm。
由上述技术方案可知，本发明通过有限元的优化方法确定并优化各关键尺寸，使得电机在单位体积情况下，通过增加切边来降低成本、提高通风散热性；通过增加轭部厚度来使电机结构坚固，降低振动噪音；通过合理设计开口槽数来提升磁阻转矩，进而增加功率密度、提高生产效率；通过增加斜槽设计来减小齿槽转矩，从而使电机更加平稳地运行。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明定子冲片的主视图；
图3是图2的A部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种电动汽车用永磁同步电机定子，包括由多个定子冲片1叠加形成的定子本体2，定子冲片1包括齿部11、轭部12及开口槽13，定子冲片1的外径与内径的比值为1.615±0.020。
进一步的，定子冲片1的外径为209mm～211mm，定子冲片1的内径为129mm～131mm。
如图2所示，D1表示定子冲片的外径；D2表示定子冲片的内径。定子冲片的外径D1以及内径D2处在上述区间范围时内时，可以限制定子尺寸，优化成本。
表1
定子冲片外径D1 定子冲片内径D2 比值
实施例一 210mm 130mm 1.615
实施例二 209mm 131mm 1.595
实施例三 211mm 129mm 1.635
实施例四 209mm 130mm 1.608
上述表1仅列出了定子冲片外径D1与内径D2的部分实施例，最为优选的，定子冲片1的外径D1为210mm，定子冲片1的内径D2为130mm。
进一步的，齿部11的宽度与轭部12的厚度比值为0.35±0.05。
进一步的，齿部11的宽度为4.8mm～5.0mm，轭部12的厚度为13.8mm～14.2mm；如图3所示，h1表示齿部宽度，h2表示轭部厚度。
表2
齿部宽度h1 轭部厚度h2 比值
实施例一 4.9 14.0 0.35
实施例二 4.8 14.2 0.34
实施例三 5.0 13.8 0.36
上述表2仅列出了齿部宽度h1与轭部厚度h2的部分实施例，最为优选的，齿部11的宽度为4.9mm，轭部12的厚度为14mm。此结构的轭部厚度较宽，使电机的结构坚固，保证电机的平稳运行，并降低了振动噪音。
进一步的，定子冲片1开口槽13的数量为48个。即定子冲片1采用48槽的结构，这是因为电汽车用电机极数一般采用8极均布，所以本发明的此种结构每极每相的槽数为2，又为整数，这样有利于增加磁阻转矩，进而有利于提高电机转矩密度，增加输出功率，进而提高功率密度。若槽数选用36槽或54槽，则每极每相的槽数为分数，不利于增加磁阻转矩，进而引起电机转矩密度下降；若槽数选用更高的72槽，会因为槽数太多而导致实际绕组嵌线困难，降低生产效率，增 加制造成本。
进一步的，多个定子冲片1的开口槽13依次等距错位叠加形成定子本体2的斜槽21，斜槽21的上下端面位于水平面内的正投影间距为一个定子齿距，定子齿距为8.5mm。也就是定子本体上形成的开口槽是斜槽设计，不是常规的直槽，这样可以减小定子开口槽与永磁体相互作用产生的齿槽效应所带来的负面影响(如振动和噪音)，从而使电机更加平稳地运行；如图1所示，h4表示斜槽上下槽口的间距，也就是h4的距离为一个定子齿距。
进一步的，定子本体2的外圆上对称均布有四个切边22，切边22的单边厚度为2.5mm。即定子本体2的外圆由四个弧段与四个直线段间隔布置形成，这里切边22的单边厚度是指直线段那部分被切掉的厚度，也就是直线段距离被切掉的弧线段的间距；如图2所示，h3表示切边厚度，切边厚度在定子外径D1为210mm的情况下，优选为2.5mm。切边22的存在一来可以增加散热通道，利于散热；二来可以节约定子铁芯的成本，因为电动汽车用永磁同步电机定子铁芯轴向长度较大，切边可以节约较多的材料成本，进而节约电机成本。
本发明的有益效果在于：1)本发明的齿部宽度与轭部厚度的比值优选为0.35，此种结构的轭部尺寸较宽，使电机结构更加坚固，可以保证电机运行平稳，并降低振动噪音；2)本发明的定子本体采用斜槽设计，且斜槽距为一个定子齿距，此种结构有利于减小定子开口槽与永磁体相互作用产生的齿槽效应带来的负面影响，如振动和噪声，进而保证电机平稳运行；3)本发明的定子冲片采用48槽的设计，此种结构每极每相槽数为2，且为整数，有利于增加磁阻转矩，进而有利于提高电机转矩密度，增加输出功率，进而提高功率密度；4)本发明的定子冲片外圆改为4个均布切边，一方面可以增加散热通道，利于散热，另一方面可以节约定子铁芯成本(电动汽车用永磁同步电机定子铁芯轴向长度较大，切边可以节约较多材料成本，进而节约电机成本)。
综上所述，本发明通过有限元的优化方法确定并优化各关键尺寸， 使得电机在单位体积情况下，通过增加切边来降低成本、提高通风散热性；通过增加轭部厚度来使电机结构坚固，降低振动噪音；通过合理设计开口槽数来提升磁阻转矩，进而增加功率密度、提高生产效率；通过增加斜槽设计来减小齿槽转矩，从而使电机更加平稳地运行。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电动汽车用永磁同步电机定子，包括由多个定子冲片（1）叠加形成的定子本体（2），所述的定子冲片（1）包括齿部（11）、轭部（12）及开口槽（13），其特征在于：所述定子冲片（1）的外径与内径的比值为1.615±0.020。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用永磁同步电机定子，其特征在于：所述定子冲片（1）的外径为209mm～211mm，所述定子冲片（1）的内径为129mm～131mm。
3.根据权利要求2所述的电动汽车用永磁同步电机定子，其特征在于：所述的定子冲片（1）的外径为210mm，所述的定子冲片（1）的内径为130mm。
4.根据权利要求1所述的电动汽车用永磁同步电机定子，其特征在于：所述齿部（11）的宽度与轭部（12）的厚度比值为0.35±0.05。
5.根据权利要求4所述的电动汽车用永磁同步电机定子，其特征在于：所述齿部（11）的宽度为4.8mm～5.0mm，所述轭部（12）的厚度为13.8mm～14.2mm。
6.根据权利要求5所述的电动汽车用永磁同步电机定子，其特征在于：所述齿部（11）的宽度为4.9mm，所述轭部（12）的厚度为14mm。
7.根据权利要求1所述的电动汽车用永磁同步电机定子，其特征在于：所述定子冲片（1）开口槽（13）的数量为48个。
8.根据权利要求1所述的电动汽车用永磁同步电机定子，其特征在于：所述多个定子冲片（1）的开口槽（13）依次等距错位叠加形成定子本体（2）的斜槽（21），所述斜槽（21）的上下端面位于水平面内的正投影间距为一个定子齿距，所述的定子齿距为8.5mm。
9.根据权利要求1所述的电动汽车用永磁同步电机定子，其特征在于：所述定子本体（2）的外圆上对称均布有四个切边（22），切边（22）的单边厚度为2.5mm。
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