CN109494897A - Eps电机定转子冲片结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EPS电机定转子冲片结构，包括定子冲片和转子冲片，定子冲片设置在转子冲片外侧，转子冲片套设在机轴上，定子冲片包括若干扇形的单元片，若干扇形的单元片围绕形成环形的定子冲片，每一单元片包括定子轭，定子齿和定子槽，定子齿的外端与定子轭的内侧连接，定子齿的内表面凹设有若干凹槽，定子轭表面绝缘缠绕有线圈，转子冲片内相间设有若干用于固定磁体的固定腔，转子冲片的周壁相间设有若干凸起，相邻两凸起关于固定腔对称分布，凸起与定子冲片内侧之间存在非均匀气隙。它的优点是磁槽转矩更低，理论值可达±2mN.m；额定点输出力矩波动值更低，可达±3％；转子内设隔磁桥，磁体不会发生失磁，可靠性得以充分保证。
Description
技术领域
本发明涉及EPS无刷电机技术领域，尤其是一种EPS电机定转子冲片结构。
背景技术
三叶电机2010年产品配套本田车，定子冲片斜槽，定子冲片直极充磁，9槽6极开2个辅助槽，该方案可以解决齿槽转矩及Ripple偏大问题，但因斜槽结构，导致电机用铜量增加、槽满率下降并且磁铁用量偏大且加工难度较大，这是在牺牲性能前提下的解决方案。阿斯莫2010年产品配套丰田车，该方案可以解决齿槽转矩及Ripple偏大问题，但充磁难度较大、磁铁用量较多、因为磁铁外露，易发生失磁，这是牺牲成本及可靠性的一种解决方案。
现有技术的主要缺点是成本高、加工难度大、可靠性无法保证，这对于汽车安全件来讲是致命的。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种EPS电机定转子冲片结构。
本发明的一种技术方案：
一种EPS电机定转子冲片结构，包括定子冲片和转子冲片，所述定子冲片设置在转子冲片外侧，所述转子冲片套设在机轴上，所述定子冲片包括若干扇形的单元片，若干扇形的单元片围绕形成环形的定子冲片，每一单元片包括定子轭，定子齿和定子槽，所述定子齿的外端与定子轭的内侧连接，定子齿的内表面凹设有若干凹槽，所述定子轭表面绝缘缠绕有线圈，所述转子冲片内相间设有若干用于固定磁体的固定腔，所述转子冲片的周壁相间设有若干凸起，相邻两凸起相对固定腔对称分布，所述凸起与定子冲片内侧之间存在非均匀气隙。
一种优选方案是所述相邻定子齿的内端之间存在第一间隙。
一种优选方案是所述转子冲片内设有若干隔磁桥，所述隔磁桥靠近转子冲片的内侧，所述转子冲片内的相邻固定腔关于隔磁桥对称设置。
一种优选方案是所述相邻凸起之间存在第二间隙，第二间隙的宽度为d1，固定腔的宽度为d2，d1与d2的比为0.8～1，或者d2与d1之差为0.1mm～1mm。
一种优选方案是所述凹槽的宽度为d3，所述凹槽槽深度为h3，所述第一间隙的宽度为d4，d3与d4的比为0.6～1.2，h3与d4的比为0.6～1.2。
一种优选方案是所述定子齿的内表面与转子冲片的外壁间的距离为d5，定子齿的内表面与凸起的最高点间的距离为d6，d5大于等于2倍d6，d6与d4的比为0.8～1.2。
一种优选方案是所述固定腔与转子冲片外表面距离d8，d8为0.3mm～0.7mm；或者d8小于等于d6。
一种优选方案是所述固定腔与隔磁桥之间的间隔为d7，d7为0.3mm～0.7mm；或者d7小于等于d6。
一种优选方案是所述定子齿的内表面的凹槽为1～6个。
一种优选方案是所述相邻定子齿的内端存在第一间隙，所述第一间隙的宽度为d4，所述转子冲片内设有若干隔磁桥，所述隔磁桥靠近转子冲片的内侧，所述转子冲片内的相邻固定腔关于隔磁桥对称设置，所述相邻凸起之间存在第二间隙，第二间隙的宽度为d1，固定腔的宽度为d2，d1与d2的比为0.8～1，或者d2与d1之差为0.1mm～1mm，所述凹槽的宽度为d3，所述凹槽槽深度为h3，所述第一间隙的宽度宽度为d4，d3与d4的比为0.6～1.2，h3与d4的比为0.6～1.2，所述定子齿的内表面与转子冲片的外壁间的距离为d5，定子齿的内表面与凸起的最高点间的距离为d6，d5大于等于2倍d6，d6与d4的比为0.8～1.2，所述固定腔与隔磁桥之间的间隔为d7，d7为0.3mm～0.7mm；或者d7小于等于d6。
综合上述技术方案，本发明的有益效果：齿槽转矩更低，理论值可达±2mN.m；额定点输出力矩Ripple值更低，可达±3％；钕铁硼磁铁用量更少，节约能源满足国家绿色环保要求；因为磁体是片状结构，加工更为简单，更适合大批量生产；转子冲片内设隔磁桥，磁体不会发生失磁，可靠性得以充分保证；定子冲片设置若干凹槽，进一步降低齿槽转矩及输出力矩Ripple值，同时还能减少定子冲片重量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的剖视图；
图2是图1中A的局部放大图；
图3是图1中B的局部放大图；
图4是本发明中定子冲片的剖视图；
图5是图4中C的局部放大图；
图6是本发明中单元片的立体图；
图7是本发明中转子冲片的立体图；
图8是本发明中转子冲片的剖视图；
图9是本发明中齿槽转矩随着时间的变化而变化图；
图10是转子冲片的周壁未设置凸起时，齿槽转矩随着时间的变化而变化图；
图11是定子齿的内面未设有凹槽时，齿槽转矩随着时间的变化而变化图；
图12是转子冲片的周壁未设置凸起、定子齿的内面未设有凹槽时，齿槽转矩随着时间的变化而变化图；
图13是本发明中输出力矩随着时间的变化而变化图；
图14是转子冲片的周壁未设置凸起时，输出力矩随着时间的变化而变化图；
图15是定子齿的内面未设有凹槽时，输出力矩随着时间的变化而变化图；
图16是转子冲片的周壁未设置凸起、定子齿的内面未设有凹槽时，输出力矩随着时间的变化而变化图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图对本发明做进一步描述。
第一实施例，如图1至图8所示，一种EPS电机定转子冲片结构，包括定子冲片10和转子冲片20，定子冲片10设置在转子冲片20外侧，转子冲片20套设在机轴上，转子冲片20与机轴固定连接，机轴带动转子冲片20相对定子冲片10转动。定子冲片10包括若干扇形的单元片11，若干扇形的单元片11围绕形成环形的定子冲片10，每一单元片11包括定子轭111，定子齿112和定子槽113，定子齿112的外端与定子轭111的内侧连接，定子齿112的内表面凹设有若干凹槽114，定子轭111表面绝缘缠绕有线圈，线圈能够产生磁场，定子齿112的外端固定在定子轭111的内侧中间，转子冲片20内相间设有若干用于固定磁体的固定腔21，固定腔21沿着转子冲片20的径向设置，固定腔21内固定有磁体，磁体为钕铁硼磁铁，磁体一磁极靠近转子冲片20的中心，另一磁极远离转子冲片20的中心，转子冲片20的周壁相间设有若干凸起22，转子冲片20与凸起22为一体式结构，两固定腔21之间的转子冲片20部分与凸起22形成一扇形结构，相邻两凸起22关于固定腔21对称分布，凸起22与定子冲片10内侧之间存在气隙116，凸起22的顶部与定子冲片10内侧之间的气隙116间距最小，凸起22的边缘与定子冲片10内侧之间的气隙116间距最大，因此，凸起22的表面为弧形或曲线形，凸起22与定子冲片10内侧之间存在气隙116的间距先变小后变大，且无突变。
具体的，如图1至图8所示，相邻定子齿112的内端存在第一间隙115，第一间隙115的宽度为d4，第一间隙115的磁导率为空气的磁导率，第一间隙115的磁导率小于定子齿112的磁导率，相邻定子齿112外绕设的线圈分别产生磁感线，由于第一间隙115的磁导率比较小，因此相邻线圈产生是的磁感线影响比较小。
如图1至图8所示，转子冲片20内设有若干隔磁桥23，隔磁桥23靠近转子冲片20的内侧，转子冲片20内的相邻固定腔21关于隔磁桥23对称设置。隔磁桥23的磁导率为空气的磁导率，隔磁桥23的磁导率小于转子冲片20的磁导率，相邻固定腔21内的磁体分别产生磁感线，由于隔磁桥23的磁导率小于转子冲片20的磁导率，隔磁桥23的磁导率比较小，相邻固定腔21内的磁体产生磁感线只有少部分穿过隔磁桥23，大部分经过转子冲片20，磁体产生磁感线路径依次从磁体的N极到转子冲片20，气隙116，定子齿20，转子冲片20，最终到磁体的S极，形成闭合磁路。
如图1至图8所示，相邻凸起22之间存在第二间隙24，第二间隙24的宽度为d1，固定腔21的宽度为d2，d1与d2的比为0.8～1，或者d2与d1之差为0.1mm～1mm，固定腔21的外端与转子冲片20的外端存在间距。
如图1至图8所示，凹槽114的宽度为d3，凹槽114槽深度为h3，第一间隙115的宽度宽度为d4，d3与d4的比为0.6～1.2，h3与d4的比为0.6～1.2。所述d8为0.3mm～0.7mm；或者d1小于等于d6。
如图1至图8所示，定子齿112的内面与转子冲片20的外壁间的距离为d5，定子齿112的内面与凸起22的最高点间的距离为d6，d5大于等于2倍d6，d6与d4的比为0.8～1.2。
如图1至图8所示，固定腔21与转子冲片20外表面距离d8，d8为0.3mm～0.7mm；或者d8小于等于d6。固定腔21与隔磁桥23之间的间隔为d7，d7为0.3mm～0.7mm；或者d7小于等于d6。
如图1至图8所示，定子齿112的内面的凹槽114为1～6个，本发明中凹槽114为4个。
图9中，横坐标为时间，纵坐标为齿槽转矩，当d1为2.4mm，d2为3.1mm，d6为0.5mm，d5为1.2mm，h3为0.5mm，d3为0.6mm，d4为0.5mm时，齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图10中，横坐标为时间，纵坐标为齿槽转矩，齿槽转矩用Cogging表示，当转子冲片20的周壁未设置凸起22，d1为2.4mm，d2为3.1mm，h3为0.5mm，d3为0.6mm，d4为0.5mm时，齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图11中，横坐标为时间，纵坐标为齿槽转矩，齿槽转矩用Cogging表示，定子齿112的内未设置凹槽114，d2为3.1mm，d4为0.5mm时，齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图12中，横坐标为时间，纵坐标为齿槽转矩，齿槽转矩用Cogging表示，当转子冲片20的周壁未设置凸起22，定子齿112的内未设置凹槽114，d2为3.1mm，d4为0.5mm时，齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图13中，横坐标为时间，纵坐标为输出力矩，输出力矩波动用Ripple表示，当d1为2.4mm，d2为3.1mm，d6为0.5mm，d5为1.2mm，h3为0.5mm，d3为0.6mm，d4为0.5mm时，输出力矩随着时间的变化而变化。
图14中，横坐标为时间，纵坐标为输出力矩，输出力矩波动用Ripple表示，当d1为2.4mm，d2为3.1mm，d6为0.5mm，d5为1.2mm，h3为0mm，d3为0mm，d4为0.5mm时，输出力矩随着时间的变化而变化。
图15中，横坐标为时间，纵坐标为输出力矩，输出力矩波动用Ripple表示，当转子冲片20的周壁未设置凸起22，d1为2.4mm，d2为3.1mm，h3为0.5mm，d3为0.6mm，d4为0.5mm时，输出力矩随着时间的变化而变化。
图16中，横坐标为时间，纵坐标为输出力矩，输出力矩波动用Ripple表示，当转子冲片20的周壁未设置凸起22，定子齿112的内未设置凹槽114，d2为3.1mm，d4为0.5mm时，输出力矩随着时间的变化而变化。
第二实施例，如图1至图9，图16所示，相邻定子齿112的内端存在第一间隙115，第一间隙115的宽度为d4，转子冲片20内设有若干隔磁桥23，隔磁桥23靠近转子冲片20的内侧，转子冲片20内的相邻固定腔21关于隔磁桥23对称设置，相邻凸起22之间存在第二间隙24，第二间隙24的宽度为d1，固定腔21的宽度为d2，d1与d2的比为0.8～1，或者d2与d1之差为0.1mm～1mm，凹槽114的宽度为d3，凹槽114槽深度为h3，第一间隙115的宽度宽度为d4，d3与d4的比为0.6～1.2，h3与d4的比为0.6～1.2，定子齿112的内面与转子冲片20的外壁间的距离为d5，定子齿112的内面与凸起22的最高点间的距离为d6，d5大于等于2倍d6，d6与d4的比为0.8～1.2，固定腔21与隔磁桥23之间的间隔为d7，d7为0.3mm～0.7mm；或者d7小于等于d6。
图9中，横坐标为时间，纵坐标为齿槽转矩，当d1为2.4mm，d2为3.1mm，d6为0.5mm，d5为1.2mm，h3为0.5mm，d3为0.6mm，d4为0.5mm时，齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图16中，横坐标为时间，纵坐标为输出力矩，输出力矩波动用Ripple表示，当转子冲片20的周壁未设置凸起22，定子齿112的内未设置凹槽114，d2为3.1mm，d4为0.5mm时，输出力矩随着时间的变化而变化。
以上是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种EPS电机定转子冲片结构，包括定子冲片和转子冲片，所述定子冲片设置在转子冲片外侧，所述转子冲片套设在机轴上，其特征在于，所述定子冲片包括若干扇形的单元片，若干扇形的单元片围绕形成环形的定子冲片，每一单元片包括定子轭，定子齿和定子槽，所述定子齿的外端与定子轭的内侧连接，定子齿的内表面凹设有若干凹槽，所述定子轭表面绝缘缠绕有线圈，所述转子冲片内相间设有若干用于固定磁体的固定腔，所述转子冲片的周壁相间设有若干凸起，相邻两凸起相对固定腔对称分布，所述凸起与定子冲片内侧之间存在非均匀气隙。
2.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构，其特征在于，所述相邻定子齿的内端之间存在第一间隙。
3.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构，其特征在于，所述转子冲片内设有若干隔磁桥，所述隔磁桥靠近转子冲片的内侧，所述转子冲片内的相邻固定腔关于隔磁桥对称设置。
4.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构，其特征在于，所述相邻凸起之间存在第二间隙，第二间隙的宽度为d1，固定腔的宽度为d2，d1与d2的比为0.8～1，或者d2与d1之差为0.1mm～1mm。
5.根据权利要求2所述的EPS电机定转子冲片结构，其特征在于，所述凹槽的宽度为d3，所述凹槽槽深度为h3，所述第一间隙的宽度为d4，d3与d4的比为0.6～1.2，h3与d4的比为0.6～1.2。
6.根据权利要求5所述的EPS电机定转子冲片结构，其特征在于，所述定子齿的内表面与转子冲片的外壁间的距离为d5，定子齿的内表面与凸起的最高点间的距离为d6，d5大于等于2倍d6，d6与d4的比为0.8～1.2。
7.根据权利要求5所述的EPS电机定转子冲片结构，其特征在于，所述固定腔与转子冲片外表面距离d8，d8为0.3mm～0.7mm；或者d8小于等于d6。
8.根据权利要求6所述的EPS电机定转子冲片结构，其特征在于，所述固定腔与隔磁桥之间的间隔为d7，d7为0.3mm～0.7mm；或者d7小于等于d6。
9.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构，其特征在于，所述定子齿的内表面的凹槽为1～6个。
10.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构，其特征在于，所述相邻定子齿的内端存在第一间隙，所述第一间隙的宽度为d4，所述转子冲片内设有若干隔磁桥，所述隔磁桥靠近转子冲片的内侧，所述转子冲片内的相邻固定腔关于隔磁桥对称设置，所述相邻凸起之间存在第二间隙，第二间隙的宽度为d1，固定腔的宽度为d2，d1与d2的比为0.8～1，或者d2与d1之差为0.1mm～1mm，所述凹槽的宽度为d3，所述凹槽槽深度为h3，所述第一间隙的宽度宽度为d4，d3与d4的比为0.6～1.2，h3与d4的比为0.6～1.2，所述定子齿的内表面与转子冲片的外壁间的距离为d5，定子齿的内表面与凸起的最高点间的距离为d6，d5大于等于2倍d6，d6与d4的比为0.8～1.2，所述固定腔与隔磁桥之间的间隔为d7，d7为0.3mm～0.7mm；或者d7小于等于d6。
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