CN107070023B - 轻量化电机及其转子片和转子 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机技术领域，涉及一种电机，尤其是一种轻量化电机及其转子片和转子。解决了现有技术中减重结构单一，减重效果差，效率低，噪声大，转矩脉动高，在需要斜极转子时需要多副模具加工的问题。它包括一种轻量化电机转子片，片状本体的中心径向外侧设有减重结构，片状本体上设有若干在圆周方向均匀分布且靠近片状本体径向外缘的磁体安装单元，所述的片状本体上还设有位于减重结构和磁体安装单元之间的兼具减重和定位作用的定位减重结构。本发明采用多重结构减重，减重效果好，效率高，噪声低，转矩脉动低，在转子要求斜极的情况下，采用多孔阵列设计，使用单一模具即可满足要求，并且实现双重减重，节省模具成本。

Description

轻量化电机及其转子片和转子

技术领域

本发明属于动力设备技术领域，涉及电机，尤其是一种轻量化电机及其转子片和转子。

背景技术

世界汽车技术正朝着节能、环保、安全等方向发展，汽车的能量消耗与汽车自身的重量成正比，因此，要想减少不必要的能量消耗，应保证在安全的前提下尽量减轻汽车自身重量。对于新能源汽车来说，电机所占整车质量的比例较高，从电机结构尤其是冲片结构入手减轻质量，对新能源汽车整车轻量化效果十分显著。电机转子和电机定子是用来实现电能与机械能转换的核心部件，而电机转子是电机中的旋转部件。转子冲片则是电机转子的重要组成，其材料、槽形、尺寸、槽的数量对电机的重量和效率都有直接的影响，一般由设计人员对模型变化有一定思路后的设计，通过改变形状的参数和排布方式来实现良好的力学性能。定子斜槽或转子分段斜极可以有效降低转矩脉动，进而提高汽车电机NVH性能。但定子斜槽方式不能实现定子自动绕线，降低生产效率和产品一致性。而转子冲片旋转一定角度进行叠装即转子分段斜极的方式，来达到降低电机噪声和转矩脉动的目的，效果十分明显。转子冲片一般采用多副模具进行冲压，实现斜极转子的定位安装。

传统的转子结构在需要斜极转子时，圆形定位孔的位置在每一段角度不同，需要多副模具加工，产品时间成本和资金投入上升。传统的转子结构进行轻量化设计，一般采用在转子冲片上冲制一定的工艺孔，采用单一结构减重孔圆周阵列的的方式。因此传统的转子结构在实现功能要求和可靠性要求的前提下，没有实现比较优的轻量化设计。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种永磁同步电机转子模块[申请号：201210482371.9]，包括由多片转子冲片固定叠置为一体的转子本体，插装沿轴向开设在所述转子本体上永磁体安装孔内的永磁体；围绕转子本体的转子轴安装孔沿轴向均布开设有多个扇形减重孔；在转子本体两端分别扣合有环形磁钢扣套。

上述方案虽然在一定程度上解决了现有技术重量大的问题，但是该方案依然存在着：采用单一结构减重，减重效果差，效率低，噪声大，转矩脉动高，在需要斜极转子时需要多副模具加工等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，能够有效降低重量的轻量化电机转子。

本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，能够有效降低重量的单斜极转子或分段斜极转子。

本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，能够有效降低重量的轻量化电机。

为实现上述目的，本发明采用下列技术方案：一种轻量化电机转子片，包括具有中心孔且呈圆环状的片状本体，所述的片状本体的中心孔径向外侧设有减重结构，所述的片状本体上设有若干在圆周方向均匀分布且靠近片状本体径向外缘的磁体安装单元，所述的片状本体上还设有位于减重结构和磁体安装单元之间的兼具减重和定位作用的定位减重结构。

上述的轻量化电机转子片中，所述的定位减重结构为包括若干通孔的多孔阵列结构从而实现以单一加工模具制作而成的电机转子片组装形成分段斜极转子，所述的定位减重结构在进行分段斜极转子组装时各段斜极转子旋转一定角度进行叠压后至少有若干通孔对齐作为定位孔，其余未对齐的通孔则作为减重孔。

上述的轻量化电机转子片中，所述的定位减重结构包括以在圆弧方向均匀间隔设定角度的若干通孔为基本单元在圆周阵列形成的一组通孔，以在圆弧方向均匀间隔设定角度的另外若干通孔为另一基本单元在圆周阵列形成的另一组通孔，两个基本单元相邻的通孔之间设有另一通孔且该通孔在圆周阵列形成若干在圆周方向均匀分布的通孔，上述的通孔均位于同一圆周上。

上述的轻量化电机转子片中，所述的定位减重结构还包括以在圆弧方向均匀间隔设定角度的若干减重通孔为基本单元在周向阵列形成一组减重通孔，所述的减重通孔与通孔均位于同一圆周上。

上述的轻量化电机转子片中，以在圆弧方向均匀间隔31.6°的四个通孔为基本单元在圆周阵列形成的八个通孔，以在圆弧方向均匀间隔31.6°的另外四个通孔为另一基本单元在圆周阵列形成的另外八个通孔，两个基本单元相邻的通孔之间的间隔角度为15.2°且在相邻的两个通孔中间位置设有另一通孔且该通孔在圆周阵列形成四个圆周方向均匀分布的通孔；所述的减重通孔的数量为四个且呈腰型。

上述的轻量化电机转子片中，所述的减重结构包括若干在圆周方向均匀间隔分布的第一减重孔，在相邻的两个第一减重孔之间分别设有一个第二减重孔，所述的第一减重孔呈等腰三角形且该等腰三角形的顶角朝向中心孔，所述的第二减重孔呈等腰三角形且该等腰三角形的顶角背向中心孔，所述的第一减重孔的面积大于第二减重孔的面积。

上述的轻量化电机转子片中，所述的第一减重孔的顶角与第二减重孔的底边位于同一圆周上，相邻的第一减重孔的腰与第二减重孔的腰相互平行。

上述的轻量化电机转子片中，所述的磁体安装单元包括两个以片状本体的半径为对称轴的轴对称设置的斜槽，两个斜槽呈V字型设置且V字型的头部朝向片状本体圆心；所述的磁体安装单元的数量为12个。

采用上述的轻量化电机转子片组成单斜极转子或分段斜极转子，所述的分段斜极转子以单一加工模具制作而成的电机转子片组装形成且在进行分段斜极转子组装时各段斜极转子旋转一定角度进行叠压后至少有若干通孔对齐作为定位孔，其余未对齐的通孔则作为减重孔。

采用上述的单斜极转子或分段斜极转子的轻量化电机。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：采用多重结构减重，减重效果好，效率高，噪声低，转矩脉动低，在转子要求分段斜极的情况下，采用多孔阵列设计，使用单一模具即可满足要求，并且实现双重减重，节省模具成本。

附图说明

图1提供了本发明轻量化电机转子片的结构示意图。

图2提供了本发明轻量化电机转子片的定位减重结构标示图。

图3提供了本发明分段斜极转子结构示意图。

图4提供了本发明分段斜极转子立体结构示意图。

图中，片状本体1、中心孔101、减重结构2、第一减重孔201、第二减重孔202、磁体安装单元3、斜槽301、定位减重结构4、通孔401、减重通孔402。

具体实施方式

根据图1所示，本轻量化电机转子片包括具有中心孔101且呈圆环状的片状本体1，片状本体1的中心孔101径向外侧设有减重结构2，片状本体1上设有若干在圆周方向均匀分布且靠近片状本体1径向外缘的磁体安装单元3，片状本体1上还设有位于减重结构2和磁体安装单元3之间的兼具减重和定位作用的定位减重结构4。减重结构2设计在靠近片状本体1中心的一侧，该区域所受扭矩小于外侧，在该区域设计减重结构2，相比于相同安全系数和强度要求下可减除更多的重量。磁体安装单元3包括两个以片状本体1的半径为对称轴的轴对称设置的斜槽301，两个斜槽301呈V字型设置且V字型的头部朝向片状本体1圆心；磁体安装单元3的数量为12个。

定位减重结构4为包括若干通孔401的多孔阵列结构从而实现以单一加工模具制作而成的电机转子片组装形成分段斜极转子，定位减重结构4在进行分段斜极转子组装时各段斜极转子旋转一定角度进行叠压后至少有若干通孔401对齐作为定位孔，其余未对齐的通孔401则作为减重孔。减重孔的设计实现了减重结构以外的二次减重，使采用上述转子冲片的转子重量进一步减轻。如图2所示，定位减重结构4包括以在圆弧方向均匀间隔设定角度的若干通孔401为基本单元在圆周阵列形成的一组通孔401，以在圆弧方向均匀间隔设定角度的另外若干通孔401为另一基本单元在圆周阵列形成的另一组通孔401，两个基本单元相邻的通孔401之间设有另一通孔401且该通孔401在圆周阵列形成若干在圆周方向均匀分布的通孔401，上述的通孔401均位于同一圆周上。定位减重结构4还包括以在圆弧方向均匀间隔设定角度的若干减重通孔402为基本单元在周向阵列形成一组减重通孔402，减重通孔402与通孔401均位于同一圆周上。通孔401的直径为5mm。

以在圆弧方向均匀间隔31.6°的四个通孔401为基本单元在圆周阵列形成的八个通孔401，以在圆弧方向均匀间隔31.6°的另外四个通孔401为另一基本单元在圆周阵列形成的另外八个通孔401，两个基本单元相邻的通孔401之间的间隔角度为15.2°且在相邻的两个通孔401中间位置设有另一通孔401且该通孔401在圆周阵列形成四个圆周方向均匀分布的通孔401；减重通孔402的数量为八个且呈腰型。

本发明中，减重结构2包括若干在圆周方向均匀间隔分布的第一减重孔201，在相邻的两个第一减重孔201之间分别设有一个第二减重孔202，第一减重孔201呈等腰三角形且该等腰三角形的顶角朝向中心孔101，第二减重孔202呈等腰三角形且该等腰三角形的顶角背向中心孔101，第一减重孔201的面积大于第二减重孔202的面积。第一减重孔201的顶角与第二减重孔202的底边位于同一圆周上，相邻的第一减重孔201的腰与第二减重孔202的腰相互平行，且两者之间的间距为2mm。本实施例中，第一减重孔201为等腰三角形，且等腰三角形的角部呈圆弧状。第二减重孔202的顶角角度为26°。第一减重孔201和第二减重孔202的数量分别为12个。

如图3和4所示，分段斜极转子以单一加工模具制作而成的电机转子片组装形成且在进行分段斜极转子组装时各段斜极转子旋转一定角度进行叠压后至少有若干通孔401对齐作为定位孔，其余未对齐的通孔401则作为减重孔。定位孔中穿设螺栓以实现固定。本实施例转子斜极可采用2段或者4段斜极。

以及，采用上述的单斜极转子或分段斜极转子的轻量化电机。

本发明的工作原理和优点：轻量化电机转子片的片状本体1的中心孔101径向外侧设有减重结构2，这种减重结构2为双结构减重孔，采用这种轻量化转子片转动轻量化转子在保证转子磁路不受影响、结构功能和可靠性的要求，大幅度减轻转子重量，重量比传统结构减轻可达10％左右，节约驱动能源。转子要求斜极的工况下，将不同段的轻量化转子冲片旋转一定角度，使磁体安装单元3可以安装斜极，且轻量化转子冲片上具有若干个定位孔保持对齐，作为定位孔。即不需要使用其他模具生产另一种型号的转子冲片。节省了模具开发成本和研发周期。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了片状本体1、中心孔101、减重结构2、第一减重孔201、第二减重孔202、磁体安装单元3、斜槽301、定位减重结构4、通孔401、减重通孔402等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种轻量化电机转子片，包括具有中心孔（101）且呈圆环状的片状本体（1），其特征在于，所述的片状本体（1）的中心孔（101）径向外侧设有减重结构（2），所述的片状本体（1）上设有若干在圆周方向均匀分布且靠近片状本体（1）径向外缘的磁体安装单元（3），所述的片状本体（1）上还设有位于减重结构（2）和磁体安装单元（3）之间的兼具减重和定位作用的定位减重结构（4）；所述的定位减重结构（4）为包括若干通孔（401）的多孔阵列结构从而实现以单一加工模具制作而成的电机转子片组装形成分段斜极转子，所述的定位减重结构（4）在进行分段斜极转子组装时各段斜极转子旋转一定角度进行叠压后至少有若干通孔（401）对齐作为定位孔，其余未对齐的通孔（401）则作为减重孔。

2.根据权利要求1所述的轻量化电机转子片，其特征在于，所述的定位减重结构（4）包括以在圆弧方向均匀间隔设定角度的若干通孔（401）为基本单元在圆周阵列形成的一组通孔（401），以在圆弧方向均匀间隔设定角度的另外若干通孔（401）为另一基本单元在圆周阵列形成的另一组通孔（401），两个基本单元相邻的通孔（401）之间设有另一通孔（401）且该通孔（401）在圆周阵列形成若干在圆周方向均匀分布的通孔（401），上述的通孔（401）均位于同一圆周上。

3.根据权利要求2所述的轻量化电机转子片，其特征在于，所述的定位减重结构（4）还包括以在圆弧方向均匀间隔设定角度的若干减重通孔（402）为基本单元在周向阵列形成一组减重通孔（402），所述的减重通孔（402）与通孔（401）均位于同一圆周上。

4.根据权利要求3所述的轻量化电机转子片，其特征在于，以在圆弧方向均匀间隔31.6°的四个通孔（401）为基本单元在圆周阵列形成的八个通孔（401），以在圆弧方向均匀间隔31.6°的另外四个通孔（401）为另一基本单元在圆周阵列形成的另外八个通孔（401），两个基本单元相邻的通孔（401）之间的间隔角度为15.2°且在相邻的两个通孔（401）中间位置设有另一通孔（401）且该通孔（401）在圆周阵列形成四个圆周方向均匀分布的通孔（401）；所述的减重通孔（402）的数量为八个且呈腰型。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的轻量化电机转子片，其特征在于，所述的减重结构（2）包括若干在圆周方向均匀间隔分布的第一减重孔（201），在相邻的两个第一减重孔（201）之间分别设有一个第二减重孔（202），所述的第一减重孔（201）呈等腰三角形且该等腰三角形的顶角朝向中心孔（101），所述的第二减重孔（202）呈等腰三角形且该等腰三角形的顶角背向中心孔（101），所述的第一减重孔（201）的面积大于第二减重孔（202）的面积。

6.根据权利要求5所述的轻量化电机转子片，其特征在于，所述的第一减重孔（201）的顶角与第二减重孔（202）的底边位于同一圆周上，相邻的第一减重孔（201）的腰与第二减重孔（202）的腰相互平行。

7.根据权利要求5所述的轻量化电机转子片，其特征在于，所述的磁体安装单元（3）包括两个以片状本体（1）的半径为对称轴的轴对称设置的斜槽（301），两个斜槽（301）呈V字型设置且V字型的头部朝向片状本体（1）圆心；所述的磁体安装单元（3）的数量为12个。

8.一种采用权利要求1-7中任意一项所述的轻量化电机转子片的单斜极转子或分段斜极转子，所述的分段斜极转子以单一加工模具制作而成的电机转子片组装形成且在进行分段斜极转子组装时各段斜极转子旋转一定角度进行叠压后至少有若干通孔（401）对齐作为定位孔，其余未对齐的通孔（401）则作为减重孔。

9.一种采用权利要求8所述的单斜极转子或分段斜极转子的轻量化电机。