CN110718977A - 转子组件及永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种转子组件及永磁电机，在转子组件中设置有转子；安装腔，设置在转子内，安装腔中具有两个安装槽，两个安装槽之间具有夹角，安装槽用于安装永磁体，安装槽的两端分别为近端和远端，安装槽的远端与转子的中心线之间的距离大于安装槽的近端与转子的中心线之间的距离；空气槽组，设置在转子内，空气槽组位于安装腔的两个安装槽与转子的外壁围绕成的区域内，空气槽组包括间隔设置的第一空气槽、第二空气槽和第三空气槽。通过在安装腔的两个安装槽与转子的外壁围绕成的区域内间隔设置第一空气槽、第二空气槽和第三空气槽，可降低电机的激振力，优化电机的磁通密度，降低转矩脉动，从而降低电机的振动和噪音。

Description

转子组件及永磁电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种转子组件及永磁电机。
背景技术
现有技术中的电动大巴的主驱同步永磁电机转子结构采用铆接叠压技术，永磁体(即磁钢)排布采用目前常用的V型转子结构，此种设置结构简单，成本低。
但是此种结构的电机倍频激振力偏高，转矩脉动大，造成电机较大的振动和噪音。
发明内容
本发明提供了一种转子组件及永磁电机，以降低电机的激振力。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种转子组件，包括：转子；安装腔，设置在所述转子内，所述安装腔中具有两个安装槽，两个所述安装槽之间具有夹角，所述安装槽用于安装永磁体，所述安装槽的两端分别为近端和远端，所述安装槽的远端与所述转子的中心线之间的距离大于所述安装槽的近端与所述转子的中心线之间的距离；空气槽组，设置在所述转子内，所述空气槽组位于所述安装腔的两个安装槽与所述转子的外壁围绕成的区域内，所述空气槽组包括间隔设置的第一空气槽、第二空气槽和第三空气槽。
进一步地，在垂直于所述转子的中心线的平面上，所述安装腔中第一个所述安装槽的远端边沿上最靠近第二个所述安装槽的点与所述转子的中点的连线为第一连线，所述安装腔中第二个所述安装槽的远端边沿上最靠近第一个所述安装槽的点与所述转子的中点的连线为第二连线，所述第二连线与所述第一连线之间的夹角为A0；所述第一空气槽为沿所述转子的周向延伸的弧形槽，所述第一空气槽的两个侧边沿的延长线均通过所述转子的中心，所述第一空气槽的两个侧边沿之间的夹角为A1；其中，A1/A0＝0.15～0.25。
进一步地，所述第二空气槽为沿所述转子的周向延伸的弧形槽，所述第二空气槽的两个侧边沿的延长线均通过所述转子的中心，所述第二空气槽的两个侧边沿之间的夹角为A2；A2/A0＝0.04～0.08。
进一步地，所述第三空气槽为沿所述转子的周向延伸的弧形槽，所述第三空气槽的两个侧边沿的延长线均通过所述转子的中心，所述第三空气槽的两个侧边沿之间的夹角为A3；A3/A0＝0.07～0.13。
进一步地，所述第一空气槽为沿所述转子的周向延伸的弧形槽，在所述转子的径向方向上，所述第一空气槽与所述转子的外壁之间的距离为T0，所述第一空气槽的宽度为T1；T1/T0＝0.4～0.7。
进一步地，所述第二空气槽为沿所述转子的周向延伸的弧形槽，在所述转子的径向方向上，所述第二空气槽的宽度为T2，T2/T1＝1～1.1。
进一步地，所述第三空气槽为沿所述转子的周向延伸的弧形槽，在所述转子的径向方向上，所述第三空气槽的宽度为T3，T3/T1＝1～1.1。
进一步地，所述安装腔中的两个所述安装槽相对于通过所述转子的中心线的预设平面对称布置；在所述安装腔的两个安装槽与所述转子的外壁围绕成的区域内具有两个所述空气槽组，两个所述空气槽组相对于所述预设平面对称布置。
进一步地，所述第二空气槽位于所述第一空气槽的远离所述转子的中心线的一侧；所述第二空气槽位于所述第三空气槽的远离所述转子的中心线的一侧；在所述转子的周向上，所述第二空气槽位于所述第一空气槽和所述第三空气槽之间。
进一步地，所述安装槽的远端的内壁与位于所述安装槽内的永磁体之间的区域形成第一隔槽，所述安装槽的近端的内壁与位于所述安装槽内的永磁体之间的区域形成第二隔槽；所述安装腔为多个，多个所述安装腔沿所述转子的周向分布在所述转子上。
进一步地，所述转子由多个冲片叠压组成，相邻两个所述冲片之间的间隙内浸有油漆。
根据本发明的另一方面，提供了一种永磁电机，所述永磁电机包括上述提供的转子组件。
应用本发明的技术方案，提供了一种转子组件，在转子组件中设置有转子；安装腔，设置在转子内，安装腔中具有两个安装槽，两个安装槽之间具有夹角，安装槽用于安装永磁体，安装槽的两端分别为近端和远端，安装槽的远端与转子的中心线之间的距离大于安装槽的近端与转子的中心线之间的距离；空气槽组，设置在转子内，空气槽组位于安装腔的两个安装槽与转子的外壁围绕成的区域内，空气槽组包括间隔设置的第一空气槽、第二空气槽和第三空气槽。通过在安装腔的两个安装槽与转子的外壁围绕成的区域内间隔设置第一空气槽、第二空气槽和第三空气槽，可降低电机的激振力，优化电机的磁通密度，降低转矩脉动，从而降低电机的振动和噪音。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的实施例提供的转子组件的结构示意图；
图2示出了图1中的转子组件的右部结构的局部放大图；
图3示出了图1中的转子组件的顶部结构的局部放大图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、转子；20、安装槽；21、第一隔槽；22、第二隔槽；30、永磁体；41、第一空气槽；42、第二空气槽；43、第三空气槽；50、主轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图所示，本发明的实施例提供了一种转子组件，包括：转子10；安装腔，设置在转子10内，安装腔中具有两个安装槽20，两个安装槽20之间具有夹角，安装槽20用于安装永磁体30，安装槽20的两端分别为近端和远端，安装槽20的远端与转子10的中心线之间的距离大于安装槽20的近端与转子10的中心线之间的距离；空气槽组，设置在转子10内，空气槽组位于安装腔的两个安装槽20与转子10的外壁围绕成的区域内，空气槽组包括间隔设置的第一空气槽41、第二空气槽42和第三空气槽43。
应用本发明的技术方案，提供了一种转子组件，在转子组件中设置有转子10；安装腔，设置在转子10内，安装腔中具有两个安装槽20，两个安装槽20之间具有夹角，安装槽20用于安装永磁体30，安装槽20的两端分别为近端和远端，安装槽20的远端与转子10的中心线之间的距离大于安装槽20的近端与转子10的中心线之间的距离；空气槽组，设置在转子内，空气槽组位于安装腔的两个安装槽20与转子10的外壁围绕成的区域内，空气槽组包括间隔设置的第一空气槽41、第二空气槽42和第三空气槽43。通过在安装腔的两个安装槽20与转子10的外壁围绕成的区域内间隔设置第一空气槽41、第二空气槽42和第三空气槽43，可降低电机的激振力，优化电机的磁通密度，降低转矩脉动，从而降低电机的振动和噪音。在本实施例中，安装槽20和各个空气槽的延伸方向均沿转子10的轴向设置，安装槽20和各个空气槽均贯通转子10。
在本实施例中，在垂直于转子10的中心线的平面上，安装腔中第一个安装槽20的远端边沿上最靠近第二个安装槽20的点与转子10的中点的连线为第一连线，安装腔中第二个安装槽20的远端边沿上最靠近第一个安装槽20的点与转子10的中点的连线为第二连线，第二连线与第一连线之间的夹角为A0；第一空气槽41为沿转子10的周向延伸的弧形槽，第一空气槽41的两个侧边沿的延长线均通过转子10的中心，第一空气槽41的两个侧边沿之间的夹角为A1；其中，A1/A0＝0.15～0.25。A1/A0越大，第一空气槽41占据的空间越大，平衡优化磁密效果越显著，得到越小的转矩脉动，同时形成的磁阻越大，但过大会引起电磁转矩的急剧下降。通过仿真软件进行参数扫描得到，A1/A0＝0.15～0.25范围内较好。该设置可平衡优化磁密的波形图：即可得到较大的磁密有效值，又可得到较小的转矩脉动。
在本实施例中，第二空气槽42为沿转子10的周向延伸的弧形槽，第二空气槽42的两个侧边沿的延长线均通过转子10的中心，第二空气槽42的两个侧边沿之间的夹角为A2；A2/A0＝0.04～0.08。A2/A0越大，第二空气槽42占据的空间越大，平衡优化磁密效果越显著，得到越小的转矩脉动，同时形成的磁阻越大，但过大会引起电磁转矩的急剧下降。通过仿真软件进行参数扫描得到，A2/A0＝0.04～0.08范围内较好。该设置可平衡优化磁密的波形图：即可得到较大的磁密有效值，又可得到较小的转矩脉动。
在本实施例中，第三空气槽43为沿转子10的周向延伸的弧形槽，第三空气槽43的两个侧边沿的延长线均通过转子10的中心，第三空气槽43的两个侧边沿之间的夹角为A3；A3/A0＝0.07～0.13。A3/A0越大，第三空气槽43占据的空间越大，平衡优化磁密效果越显著，得到越小的转矩脉动，同时形成的磁阻越大，但过大会引起电磁转矩的急剧下降。通过仿真软件进行参数扫描得到，A3/A0＝0.07～0.13范围内较好。该设置可平衡优化磁密的波形图：即可得到较大的磁密有效值，又可得到较小的转矩脉动。
在本实施例中，第一空气槽41为沿转子10的周向延伸的弧形槽，在转子10的径向方向上，第一空气槽41与转子10的外壁之间的距离为T0，第一空气槽41的宽度为T1；T1/T0＝0.4～0.7。T1/T0太大磁力线过度约束，转矩下降，并且转子结构强度下降；T1/T0太小，第一空气槽41距离气隙太远，无法有效调整磁力线，电磁力恶化。通过Ansoft仿真软件进行参数扫描得到，t1/t10＝0.4～0.7最好：既可保证转子10的强度、得到较大的电磁转矩，又能优化磁密波形，得到较小的转矩脉动。
在本实施例中，第二空气槽42为沿转子10的周向延伸的弧形槽，在转子10的径向方向上，第二空气槽42的宽度为T2，T2/T1＝1～1.1。上述设置可保证转子10的结构强度、得到较大的电磁转矩，又能优化磁密波形，得到较小的转矩脉动。
进一步地，第三空气槽43为沿转子10的周向延伸的弧形槽，在转子10的径向方向上，第三空气槽43的宽度为T3，T3/T1＝1～1.1。上述设置可保证转子10的结构强度、得到较大的电磁转矩，又能优化磁密波形，得到较小的转矩脉动。
在本实施例中，安装腔中的两个安装槽20相对于通过转子10的中心线的预设平面对称布置；在安装腔的两个安装槽20与转子10的外壁围绕成的区域内具有两个空气槽组，两个空气槽组相对于预设平面对称布置。通过上述设置，可进一步降低电机的激振力，优化电机的磁通密度，降低转矩脉动，从而降低电机的振动和噪音。
在本实施例中，第二空气槽42位于第一空气槽41的远离转子10的中心线的一侧；第二空气槽42位于第三空气槽43的远离转子10的中心线的一侧；在转子10的周向上，第二空气槽42位于第一空气槽41和第三空气槽43之间。
进一步地，安装槽20的远端的内壁与位于安装槽20内的永磁体30之间的区域形成第一隔槽21，安装槽20的近端的内壁与位于安装槽20内的永磁体30之间的区域形成第二隔槽22；安装腔为多个，多个安装腔沿转子10的周向分布在转子10上。通过设置第一隔槽21和第二隔槽22可减小阻碍，便于形成预定磁场。
在本实施例中，转子10由多个冲片叠压组成，相邻两个冲片之间的间隙内浸有油漆。这样高可转子10的刚度和阻尼，提高转子10固频，降低主驱电机起步的低频的噪音。具体地，转子10由软磁材料薄片叠压后通过VPI真空加压浸漆，以使绝缘漆渗透到冲片之间产生漆膜。
在本实施例中，转子组件还包括永磁体30和与转子10配合的主轴50。主轴50穿设在转子10中以驱动转子10转动。
本发明的另一实施例还提供了一种永磁电机，永磁电机包括上述提供的转子组件。永磁电机的转子组件中设置有转子10；安装腔，设置在转子10内，安装腔中具有两个安装槽20，两个安装槽20之间具有夹角，安装槽20用于安装永磁体30，安装槽20的两端分别为近端和远端，安装槽20的远端与转子10的中心线之间的距离大于安装槽20的近端与转子10的中心线之间的距离；空气槽组，设置在转子内，空气槽组位于安装腔的两个安装槽20与转子10的外壁围绕成的区域内，空气槽组包括间隔设置的第一空气槽41、第二空气槽42和第三空气槽43。通过在安装腔的两个安装槽20与转子10的外壁围绕成的区域内间隔设置第一空气槽41、第二空气槽42和第三空气槽43，可降低电机的激振力，优化电机的磁通密度，降低转矩脉动，从而降低电机的振动和噪音。
为了便于理解上述方案的效果，针对具体的转子组件的对比方案进行说明。在浸漆前转子10的一阶固频在570HZ，振幅为0.07；浸漆后转子10的一阶固频在1800HZ，浸漆后在570HZ处的振幅为0.01，振幅有效降低了85.7％；一阶固频提高2.2倍左右。将采用该方案的永磁电机应用于电动汽车，可有效地与车桥固频避让，避免共振，大大降低电机在起步加速时的低频噪音。
原未设置空气槽的主驱电机转矩脉动为2.91％，实施本方案后转矩脉动为1.47％，转矩脉动降低50％；原有方案和本方案的电机激振力的对比可知：不同倍频下激振力均相比原方案有所降低，其中在72倍频时激振力最大，相比降低了44％。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种转子组件，其特征在于，包括：
转子(10)；
安装腔，设置在所述转子(10)内，所述安装腔中具有两个安装槽(20)，两个所述安装槽(20)之间具有夹角，所述安装槽(20)用于安装永磁体(30)，所述安装槽(20)的两端分别为近端和远端，所述安装槽(20)的远端与所述转子(10)的中心线之间的距离大于所述安装槽(20)的近端与所述转子(10)的中心线之间的距离；
空气槽组，设置在所述转子(10)内，所述空气槽组位于所述安装腔的两个安装槽(20)与所述转子(10)的外壁围绕成的区域内，所述空气槽组包括间隔设置的第一空气槽(41)、第二空气槽(42)和第三空气槽(43)。
2.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，在垂直于所述转子(10)的中心线的平面上，
所述安装腔中第一个所述安装槽(20)的远端边沿上最靠近第二个所述安装槽(20)的点与所述转子(10)的中点的连线为第一连线，所述安装腔中第二个所述安装槽(20)的远端边沿上最靠近第一个所述安装槽(20)的点与所述转子(10)的中点的连线为第二连线，所述第二连线与所述第一连线之间的夹角为A0；
所述第一空气槽(41)为沿所述转子(10)的周向延伸的弧形槽，所述第一空气槽(41)的两个侧边沿的延长线均通过所述转子(10)的中心，所述第一空气槽(41)的两个侧边沿之间的夹角为A1；
其中，A1/A0＝0.15～0.25。
3.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，
所述第二空气槽(42)为沿所述转子(10)的周向延伸的弧形槽，所述第二空气槽(42)的两个侧边沿的延长线均通过所述转子(10)的中心，所述第二空气槽(42)的两个侧边沿之间的夹角为A2；
A2/A0＝0.04～0.08。
4.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，
所述第三空气槽(43)为沿所述转子(10)的周向延伸的弧形槽，所述第三空气槽(43)的两个侧边沿的延长线均通过所述转子(10)的中心，所述第三空气槽(43)的两个侧边沿之间的夹角为A3；
A3/A0＝0.07～0.13。
5.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述第一空气槽(41)为沿所述转子(10)的周向延伸的弧形槽，在所述转子(10)的径向方向上，所述第一空气槽(41)与所述转子(10)的外壁之间的距离为T0，所述第一空气槽(41)的宽度为T1；T1/T0＝0.4～0.7。
6.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，所述第二空气槽(42)为沿所述转子(10)的周向延伸的弧形槽，在所述转子(10)的径向方向上，所述第二空气槽(42)的宽度为T2，T2/T1＝1～1.1。
7.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，所述第三空气槽(43)为沿所述转子(10)的周向延伸的弧形槽，在所述转子(10)的径向方向上，所述第三空气槽(43)的宽度为T3，T3/T1＝1～1.1。
8.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，
所述安装腔中的两个所述安装槽(20)相对于通过所述转子(10)的中心线的预设平面对称布置；
在所述安装腔的两个安装槽(20)与所述转子(10)的外壁围绕成的区域内具有两个所述空气槽组，两个所述空气槽组相对于所述预设平面对称布置。
9.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述第二空气槽(42)位于所述第一空气槽(41)的远离所述转子(10)的中心线的一侧；所述第二空气槽(42)位于所述第三空气槽(43)的远离所述转子(10)的中心线的一侧；在所述转子(10)的周向上，所述第二空气槽(42)位于所述第一空气槽(41)和所述第三空气槽(43)之间。
10.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，
所述安装槽(20)的远端的内壁与位于所述安装槽(20)内的永磁体(30)之间的区域形成第一隔槽(21)，所述安装槽(20)的近端的内壁与位于所述安装槽(20)内的永磁体(30)之间的区域形成第二隔槽(22)；
所述安装腔为多个，多个所述安装腔沿所述转子(10)的周向分布在所述转子(10)上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的转子组件，其特征在于，所述转子(10)由多个冲片叠压组成，相邻两个所述冲片之间的间隙内浸有油漆。
12.一种永磁电机，其特征在于，所述永磁电机包括权利要求1至11中任一项所述的转子组件。
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