CN108110927A - 一种电动汽车永磁电机转子冲片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车永磁电机转子冲片，该转子冲片由设有隔磁槽(11)、磁隙凹口(12)、永磁体孔(13)、减重孔(14)、转轴孔(15)和榫键(16)的片基(1)构成。应用时，由若干个片基对应叠加构成转子铁芯，转轴孔用于固定连接转子轴，永磁体孔用于固定承载永磁体，由此组成永磁电机转子；基于空气磁阻大于铁芯磁阻的原理，工作时，隔磁槽用于增加磁阻，减少磁短路，提高永磁电机转子的输出功率；磁隙凹口用于均衡磁力线分布密度，抑制磁力线的局部富集，降低永磁电机转子的转矩脉动幅度，平滑转矩波动；减重孔用于减轻重量降低材料成本、形成冷却转子的风冷通道的技术方案，使电动汽车永磁电机转子，达到了减少谐波、降低转矩脉动、提高效率、降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车的驱动电机，具体是指用于叠合构成电动汽车永磁电机转子的一种电动汽车永磁电机转子冲片。
背景技术
本文所述转子冲片为叠合构成电动汽车永磁电机转子的片状、合金磁导软磁质构件，所述软磁为低矫顽力和高磁导率的磁性材料。
永磁电机具有转矩密度高、制造成本低、高效率区宽等特性，是混合动力、纯电动和燃料电池等新能源汽车驱动电机的首选；由于永磁体磁场的固有特性，使得永磁电机转子随其定子线圈绕组的旋转电磁场旋转的转矩产生脉动，简称转矩波动，转矩波动反映在电动汽车上称为NVH问题，即，噪声、振动与声振粗糙度Noise、Vibration、Harshness的问题，NVH问题会影响乘客的舒适感；
现有技术通过改变永磁电机的转子、定子的结构以改善NVH问题；
例如，采用定子斜槽或者转子斜极结构，对于定子斜槽，会使定子铁芯制作工艺变的复杂，生产效能低下，不利于大批量规模化生产，并且线圈槽满率会下降的较多，不利于功率密度的提升；
对于转子斜极，同样会带来转子铁芯组装工艺的复杂性问题，降低电机出力，且会产生一定的轴向力，带来额外的振动问题。此外还有一些其它方法如采用分数槽结构、磁性槽楔等措施，但都会带来成本过高、可靠性降低等问题。
此外还有：
申请号为201010175646.5的专利，提到一种用于电动汽车的电机转子，但此结构为表贴式转子结构，并未充分利用到磁阻转矩成分，不利于汽车高速时弱磁扩速性能，其功率密度较低而并不适用于电动汽车。
申请号为201310739169.4的专利，提到一种永磁同步电机及其定子、转子，该结构为V形斜槽的定子或V形斜极的转子，虽然有助于消除齿槽转矩和附加脉动轴向力，降低噪声与振动，但如前文所述，其V形斜槽的定子或V形斜极的转子必然带来铁芯工艺的复杂性，制造成本和时间必将大大上升，不利于电机驱动系统的市场推广。
申请号为201410169261.6的专利，提到一种永磁同步电机及其转子，该方案是在位于相邻S极磁钢片同N极磁钢片的中间处的内部沿轴向设置内部孔，以减少谐波，降低转矩波动。但此方案所述永磁同步电机为分数槽、“一”字型磁钢的永磁电机，如前文所述，分数槽结构虽然有利于减低转矩波动，但由于分数槽的绕组特性，反而会在气隙磁场引来更多的次谐波和分数次谐波，可能会带来严重的NVH问题，并且“一”字型磁钢，并未充分利用到交直轴磁阻不均匀引起的磁阻转矩，其弱磁扩速性能也较差，不适合应用于需要在宽调速范围运行的电动汽车驱动电机。
申请号为201510587869.5的专利，提到一种转子、包括该转子的永磁同步电动机及电动汽车，该方案是在转子本体的圆周表面上每两个相邻的磁钢之间设置多个凸台，以优化气隙磁场波形，但该方案的凸台式结构实质上大大增加了电机的气隙长度，为保证相当的功率密度，势必要用更多的磁钢材料，整体成本必将大大上升，不利于今后的市场推广。
申请号为201510667043.X的专利，提到一种磁钢转子及永磁同步电机，该方案实质降低了凸极比，虽然降低了转矩波动，但也同时降低了磁阻转矩成分，结果导致功率密度的降低和转速范围缩小。
申请号为201510797828.9的专利，提到一种电动汽车驱动永磁同步电机转子，该方案为一种转子错极式结构，如前文所述，同样会带来铁芯工艺的复杂性问题，需要额外的工装夹具，并且生产效能低下。
综上，转矩波动是电动汽车永磁驱动系统必须考虑的性能指标之一，对于汽车驱动电机而言，最好在不增加制造难度和提高材料成本的基础上，能找到一种新的转子结构设计形式，以实现减少谐波、降低转矩脉动的目标，因此，现有技术存在需要进一步减少谐波、降低转矩脉动、提高效率、降低成本的问题与不足。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用设有隔磁槽、磁隙凹口、永磁体孔、减重孔、转轴孔、榫键的片基；
应用时，由若干个片基对应叠加构成转子铁芯，叠加后，所述转轴孔用于固定连接转子轴，所述永磁体孔用于固定承载永磁体，由此组成为永磁电机的永磁转子；所述永磁转子活动转动位于设有线圈绕组的定子的内圆柱腔中；基于磁场为闭合场，磁力线趋向走最短磁路径闭合，空气磁路大于软磁质磁导铁芯磁路，即，空气磁阻大于铁芯磁阻的原理，工作时，永磁电机转子随定子线圈绕组的旋转电磁场旋转时，所述隔磁槽空气磁隙的作用为，增加转子铁芯在隔磁槽处的磁阻，减少永磁体磁力线趋向就近通过转子铁芯形成磁短路，使永磁磁力线大部分沿转子铁芯、定子铁芯和转子铁芯与定子铁芯之间的空气隙的磁路径闭合，以提高永磁电机转子的输出功率；所述磁隙凹口的作用为，通过增大转子铁芯与定子铁芯之间局部位置的空气隙，均衡磁力线分布密度，抑制磁力线在磁隙凹口处的局部富集，以降低永磁电机转子旋转时的转矩脉动幅度，平滑转矩波动；所述减重孔的作用为，减轻转子铁芯的重量降低材料成本，同时在转子铁芯中形成与轴向平行的风冷通道，永磁电机转子旋转时，有利于转子的冷却，使电机稳定工作的技术方案，提供一种电动汽车永磁电机转子冲片，旨在使电动汽车永磁电机转子，达到减少谐波、降低转矩脉动、提高效率、降低成本的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种电动汽车永磁电机转子冲片，该转子冲片由设有隔磁槽、磁隙凹口、永磁体孔、减重孔、转轴孔和榫键的片基构成；所述的片基为表面设有绝缘漆膜、圆形薄片状的合金磁导软磁质构件，片基的中心设有圆形的通孔称为转轴孔，所述转轴孔的上下两侧孔壁处设有矩形的凸缘称为榫键；片基的边缘沿圆周均布设有由相互隔离、十六个永磁体孔围成、呈八角星形的磁极圈，所述永磁体孔为呈∫字符状的矩形通孔；片基在所述永磁体孔与所述转轴孔之间处还均布设有呈曲边三角形的通孔称为减重孔；片基的圆周处，在两个相邻的所述永磁体孔之间设有一个矩形的缺口称为隔磁槽；片基的圆周处，以所述隔磁槽为对称中心，在两个相邻的所述永磁体孔的左右两边，分别对称设有等边三角形的缺口称为磁隙凹口。
工作原理及有益效果
应用时，由若干个片基对应叠加构成转子铁芯，叠加后，所述转轴孔用于固定连接转子轴，所述永磁体孔用于固定承载永磁体，由此组成为永磁电机的永磁转子；所述永磁转子活动转动于设有线圈绕组的定子的内圆柱腔中；
工作时，永磁电机转子随定子线圈绕组的旋转电磁场旋转时，基于磁场为闭合场，磁力线趋向走最短磁路径闭合，空气磁路大于软磁质磁导铁芯磁路，即，空气磁阻大于铁芯磁阻的原理，所述隔磁槽空气磁隙的积极作用为，增加转子铁芯在隔磁槽处的磁阻，减少永磁体磁力线趋向就近通过转子铁芯形成磁短路，使永磁磁力线大部分沿转子铁芯、定子铁芯和转子铁芯与定子铁芯之间的空气隙的磁路径闭合，以提高永磁电机转子的输出功率；
所述磁隙凹口的积极作用为，通过增大转子铁芯与定子铁芯之间局部位置的空气隙，均衡磁力线分布密度，抑制磁力线在磁隙凹口处的局部富集，以降低永磁电机转子旋转时的转矩脉动幅度，平滑转矩波动；
所述减重孔的作用为，减轻转子铁芯的重量降低材料成本，同时在转子铁芯中形成与轴向平行的风冷通道，永磁电机转子旋转时，有利于转子的冷却，使电机稳定工作。
本发明在不增加制造难度的前提下，使电动汽车永磁电机转子，减少了谐波、降低了转矩脉动、提高生产效率、降低了成本。
上述，本发明采用设有隔磁槽、磁隙凹口、永磁体孔、减重孔、转轴孔、榫键的片基；
应用时，由若干个片基对应叠加构成转子铁芯，叠加后，所述转轴孔用于固定连接转子轴，所述永磁体孔用于固定承载永磁体，由此组成为永磁电机的永磁转子；所述永磁转子活动转动位于设有线圈绕组的定子的内圆柱腔中；基于磁场为闭合场，磁力线趋向走最短磁路径闭合，空气磁路大于软磁质磁导铁芯磁路，即，空气磁阻大于铁芯磁阻的原理，工作时，永磁电机转子随定子线圈绕组的旋转电磁场旋转时，所述隔磁槽空气磁隙的积极作用为，增加转子铁芯在隔磁槽处的磁阻，减少永磁体磁力线趋向就近通过转子铁芯形成磁短路，使永磁磁力线大部分沿转子铁芯、定子铁芯和转子铁芯与定子铁芯之间的空气隙的磁路径闭合，以提高永磁电机转子的输出功率；所述磁隙凹口的积极作用为，通过增大转子铁芯与定子铁芯之间局部位置的空气隙，均衡磁力线分布密度，抑制磁力线在磁隙凹口处的局部富集，以降低永磁电机转子旋转时的转矩脉动幅度，平滑转矩波动；所述减重孔的作用为，减轻转子铁芯的重量降低材料成本，同时在转子铁芯中形成与轴向平行的风冷通道，永磁电机转子旋转时，有利于转子的冷却，使电机稳定工作的技术方案，克服了现有技术存在需要进一步减少谐波、降低转矩脉动、提高效率、降低成本的问题与不足，所提供的一种电动汽车永磁电机转子冲片，使电动汽车永磁电机转子，达到了减少谐波、降低转矩脉动、提高效率、降低成本的目的。
附图说明
图1是本发明的一种电动汽车永磁电机转子冲片的主视结构示意图；
图2是图1中A部的引出放大图；
图3是本发明的一种电动汽车永磁电机转子冲片，由若干个片基1对应叠加构成的转子铁芯的轴测示意图；
图4是本发明的一种电动汽车永磁电机转子冲片组成的永磁转子，应用时与定子2的相互关系的局部示意图。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。
图中：片基1、隔磁槽11、磁隙凹口12、永磁体孔13、减重孔14、转轴孔15、榫键16、定子2、齿顶槽21、线圈绕组槽22、转子铁芯3、永磁体4。
具体实施方式
参阅图1～图4，本发明的一种电动汽车永磁电机转子冲片，该转子冲片由设有隔磁槽11、磁隙凹口12、永磁体孔13、减重孔14、转轴孔15和榫键16的片基1构成；所述的片基1为表面设有绝缘漆膜、圆形薄片状的合金磁导软磁质构件，片基1的中心设有圆形的通孔称为转轴孔15，所述转轴孔15的上下两侧孔壁处设有矩形的凸缘称为榫键16；片基1的边缘沿圆周均布设有由相互隔离、十六个永磁体孔13围成、呈八角星形的磁极圈，所述永磁体孔13为呈∫字符状的矩形通孔；片基1在所述永磁体孔13与所述转轴孔15之间处还均布设有呈曲边三角形的通孔称为减重孔14；片基1的圆周处，在两个相邻的所述永磁体孔13之间设有一个矩形的缺口称为隔磁槽11；片基1的圆周处，以所述隔磁槽11为对称中心，在两个相邻的所述永磁体孔13的左右两边，分别对称设有等边三角形的缺口称为磁隙凹口12。
工作原理及有益效果
应用时，由若干个片基1对应叠加构成转子铁芯，叠加后，所述转轴孔15用于固定连接转子轴，所述永磁体孔13用于固定承载永磁体4，由此组成为永磁电机的永磁转子；所述永磁转子活动转动于设有线圈绕组的定子的内圆柱腔中；
工作时，永磁电机转子随定子线圈绕组的旋转电磁场旋转时，基于磁场为闭合场，磁力线趋向走最短磁路径闭合，空气磁路大于软磁质磁导铁芯磁路，即，空气磁阻大于铁芯磁阻的原理，所述隔磁槽11空气磁隙的积极作用为，增加转子铁芯在隔磁槽11处的磁阻，减少永磁体磁力线趋向就近通过转子铁芯形成磁短路，使永磁磁力线大部分沿转子铁芯、定子铁芯和转子铁芯与定子铁芯之间的空气隙的磁路径闭合，以提高永磁电机转子的输出功率；
所述磁隙凹口12的积极作用为，通过增大转子铁芯与定子铁芯之间局部位置的空气隙，均衡磁力线分布密度，抑制磁力线在磁隙凹口12处的局部富集，以降低永磁电机转子旋转时的转矩脉动幅度，平滑转矩波动；
所述减重孔14的作用为，减轻转子铁芯的重量降低材料成本，同时在转子铁芯中形成与轴向平行的风冷通道，永磁电机转子旋转时，有利于转子的冷却，使电机稳定工作。
本发明在不增加制造难度的前提下，使电动汽车永磁电机转子，减少了谐波、降低了转矩脉动、提高生产效率、降低了成本。
Claims (1)
1.一种电动汽车永磁电机转子冲片，其特征在于：该转子冲片由设有隔磁槽(11)、磁隙凹口(12)、永磁体孔(13)、减重孔(14)、转轴孔(15)和榫键(16)的片基(1)构成；所述的片基(1)为表面设有绝缘漆膜、圆形薄片状的合金磁导软磁质构件，片基(1)的中心设有圆形的通孔称为转轴孔(15)，所述转轴孔(15)的上下两侧孔壁处设有矩形的凸缘称为榫键(16)；片基(1)的边缘沿圆周均布设有由相互隔离、十六个永磁体孔(13)围成、呈八角星形的磁极圈，所述永磁体孔(13)为呈∫字符状的矩形通孔；片基(1)在所述永磁体孔(13)与所述转轴孔(15)之间处还均布设有呈曲边三角形的通孔称为减重孔(14)；片基(1)的圆周处，在两个相邻的所述永磁体孔(13)之间设有一个矩形的缺口称为隔磁槽(11)；片基(1)的圆周处，以所述隔磁槽(11)为对称中心，在两个相邻的所述永磁体孔(13)的左右两边，分别对称设有等边三角形的缺口称为磁隙凹口(12)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220916 Address after: 276000 1000 meters west of the intersection of Aucma Avenue and Wolongshan Road, Jiehu Street, Yinan County, Linyi City, Shandong Province Applicant after: Shandong Shuanglin New Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 201700 No.202 Beiying Road, Qingpu District, Shanghai Applicant before: SHANGHAI CHONGLIN AUTOMOTIVE ELECTRONICS Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right |