CN111146888A - 转子冲片、转子铁芯、永磁电机和电动汽车 - Google Patents

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童童
廖克亮
张健
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Abstract

本申请提供一种转子冲片、转子铁芯、永磁电机和电动汽车。该转子冲片包括冲片本体，冲片本体沿周向形成多个极，冲片本体上设置有第一磁钢槽组和第二磁钢槽组，第一磁钢槽组位于第二磁钢槽组的径向外侧，第一磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第一侧磁钢槽，第二磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第二侧磁钢槽，第一侧磁钢槽与冲片本体的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ1，第二侧磁钢槽与冲片本体的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ2，其中
Figure DDA0002309368030000011
根据本申请的转子冲片，能够减小对双层或者多层磁钢的径向内侧磁钢的冲击作用，使得不同层的磁钢退磁比例更加一致或者接近，提高电机的输出性能。

Description

转子冲片、转子铁芯、永磁电机和电动汽车
技术领域
本申请涉及电机设备技术领域，具体涉及一种转子冲片、转子铁芯、永磁电机和电动汽车。
背景技术
永磁同步磁阻电机以其体积小、重量轻、高效率、高功率密度等优点，成为电机研究领域的热点，普遍采用稀土永磁体作为永磁材料，但稀土属于不可再生资源，企业难以把控市场，导致永磁同步电机成本较高，为解决这一问题，目前现有技术将铁氧体作为该类型电机的永磁材料，但该材料的内禀矫顽力相对较小，容易退磁，剩磁相对较低，为了产生足够转矩，必须增加永磁体的用量，现有技术中，多采用双层或者多层永磁体来提高输出转矩，但定子线圈作用的反磁场对双层或多层磁钢的作用不一致，使得不同层磁钢退磁比例不一致，影响电机输出性能。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种转子冲片、转子铁芯、永磁电机和电动汽车，能够减小对双层或者多层磁钢的径向内侧磁钢的冲击作用，使得不同层的磁钢退磁比例更加一致或者接近，提高电机的输出性能。
为了解决上述问题，本申请提供一种转子冲片，包括冲片本体，冲片本体沿周向形成多个极，在垂直于转子冲片的中心轴线的截面内，在单一极下，冲片本体上设置有第一磁钢槽组和第二磁钢槽组，第一磁钢槽组位于第二磁钢槽组的径向外侧，第一磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第一侧磁钢槽，第二磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第二侧磁钢槽，第一侧磁钢槽与冲片本体的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ1，第二侧磁钢槽与冲片本体的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ2，其中
Figure RE-GDA0002413044870000011
优选地，至少一个第二侧磁钢槽上设置有将第二侧磁钢槽的两个径向侧边连通的导磁通道。
优选地，第二磁钢槽组还包括周向磁钢槽，周向磁钢槽位于两个第二侧磁钢槽靠近冲片本体的中心的一端，且位于两个第二侧磁钢槽之间。
优选地，第二磁钢槽组为平底V形或U形，第一磁钢槽组为V形，第一磁钢槽组关于其所在极的d轴对称，第二磁钢槽组关于其所在极的d轴对称。
优选地，第一磁钢槽组的各磁钢槽的宽度和长度相等，第二磁钢槽组的两个第二侧磁钢槽的各磁钢槽的宽度和长度相等。
优选地，各第二侧磁钢槽上均设置有导磁通道，且每个第二侧磁钢槽上设置有至少一个导磁通道。
优选地，导磁通道沿着靠近第一磁钢槽组的方向向着径向外侧延伸，并与第二侧磁钢槽的周向外侧边之间形成预设夹角θ，其中0＜θ≤90°。
优选地，两个第二侧磁钢槽的周向外侧边之间所形成的夹角为θ1，其中
Figure RE-GDA0002413044870000021
优选地，两个第二侧磁钢槽上分别设置有一个导磁通道，第二侧磁钢槽内设置有第二永磁体，导磁通道将第二永磁体分成第一段和第二段，第一段位于第二段的径向外侧，第二段的最小径向长度为第二侧磁钢槽的总长度的
Figure RE-GDA0002413044870000022
优选地，第一侧磁钢槽的厚度为W1，第二侧磁钢槽的厚度为W2，W1＞ W2。
优选地，
Figure RE-GDA0002413044870000023
优选地，导磁通道的径向宽度为δ，其中
Figure RE-GDA0002413044870000024
根据本申请的另一方面，提供了一种转子铁芯，包括转子冲片，该转子冲片为上述的转子冲片。
根据本申请的另一方面，提供了一种永磁电机，包括转子铁芯，该转子铁芯为上述的转子铁芯。
根据本申请的另一方面，提供了一种电动汽车，包括永磁电机，该永磁电机为上述的永磁电机。
本申请提供的转子冲片，包括冲片本体，冲片本体沿周向形成多个极，在垂直于转子冲片的中心轴线的截面内，在单一极下，冲片本体上设置有第一磁钢槽组和第二磁钢槽组，第一磁钢槽组位于第二磁钢槽组的径向外侧，第一磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第一侧磁钢槽，第二磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第二侧磁钢槽，第一侧磁钢槽与冲片本体的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ1，第二侧磁钢槽与冲片本体的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ2，其中
Figure RE-GDA0002413044870000025
该冲片本体形成有双层或者多层的磁钢槽组，且双层或者多层磁钢槽组的各磁钢槽组沿径向依次设置，通过使得径向外侧的第一侧磁钢槽与转子外圆所形成的隔磁桥宽度δ1大于径向内侧的第二侧磁钢槽与转子外圆所形成的隔磁桥宽度δ2，能够利用δ1使得磁通经隔磁桥顺利从外层永磁体所在侧进入内层永磁体所在侧，减小定子线圈产生的反磁场对于外层永磁体的冲击，减小定子线圈所产生的反磁场对于外层的永磁体的退磁作用，同时由于一部分磁通通过隔磁桥分流至内层永磁体处，因此可以提高定子线圈所产生的反磁场对于内层的永磁体的退磁作用，从而使得外层永磁体的退磁作用降低，内层永磁体的退磁作用提高，改善内外层永磁体的退磁效果，使得内外层永磁体的退磁比例更加一致或者接近，提高电机的输出性能。
附图说明
图1为本申请实施例的转子冲片的结构示意图；
图2为本申请实施例的转子铁芯的尺寸结构示意图；
图3为反作用磁场在本申请实施例的转子铁芯内部的走势曲线图；
图4为本申请实施例的转子铁芯在不同退磁电流倍数下内外层磁钢退磁比例对比图；
图5为本申请实施例的转子铁芯与现有技术的转子铁芯的抗退磁能力对比图。
附图标记表示为：
1、冲片本体；2、第一侧磁钢槽；3、第二侧磁钢槽；4、周向磁钢槽；5、导磁通道；6、第一段；7、第二段。
具体实施方式
结合参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，转子冲片包括冲片本体 1，冲片本体1沿周向形成多个极，在垂直于转子冲片的中心轴线的截面内，在单一极下，冲片本体1上设置有第一磁钢槽组和第二磁钢槽组，第一磁钢槽组位于第二磁钢槽组的径向外侧，第一磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第一侧磁钢槽2，第二磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第二侧磁钢槽3，第一侧磁钢槽2与冲片本体1的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ1，第二侧磁钢槽3与冲片本体1的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ2，其中
Figure RE-GDA0002413044870000031
Figure RE-GDA0002413044870000032
该冲片本体形成有双层或者多层的磁钢槽组，且双层或者多层磁钢槽组的各磁钢槽组沿径向依次设置，通过使得径向外侧的第一侧磁钢槽2与转子外圆所形成的隔磁桥宽度δ1大于径向内侧的第二侧磁钢槽3与转子外圆所形成的隔磁桥宽度δ2，能够利用δ1使得磁通经第一侧磁钢槽2径向外侧的隔磁桥顺利从外层永磁体所在侧进入内层永磁体所在侧，减小定子线圈产生的反磁场对于外层永磁体的冲击，减小定子线圈所产生的反磁场对于外层的永磁体的退磁作用，同时由于一部分磁通通过隔磁桥分流至内层永磁体处，因此可以提高定子线圈所产生的反磁场对于内层的永磁体的退磁作用，从而使得外层永磁体的退磁作用降低，内层永磁体的退磁作用提高，改善内外层永磁体的退磁效果，使得内外层永磁体的退磁比例更加一致或者接近，提高电机的输出性能。
在进行δ1和δ2的设置过程中，当比值小于1.5时，δ1较小，对外层反磁场的泄磁作用不明显，达不到减小外层永磁体的退磁能力，提高内层永磁体的退磁能力的预期效果，当比值大于2时，磁桥过宽，磁力线总是沿磁阻最小的地方经过，造成内层磁钢分担过多，内层更容易退磁，达不到内、外层磁钢退磁比例一致的效果，如图4所示为在不同退磁电流倍数下内外层退磁比例。
优选地，至少一个第二侧磁钢槽3上设置有将第二侧磁钢槽3的两个径向侧边连通的导磁通道5。在设置δ1和δ2的比例关系时，可能会产生过量磁通经第一侧磁钢槽2径向外侧的隔磁桥进入到第二侧磁钢槽3所在侧，导致内层永磁体的退磁作用高于外层永磁体的退磁作用的问题，导致内层永磁体和外层永磁体的退磁比例仍然无法保持一致，通过在第二侧磁钢槽3上设置导磁通道 5，能够将第二侧磁钢槽3的两个周向侧边通过导磁通道5连通，从而使得在定子线圈的反作用磁场所产生的磁通过量进入到第二侧磁钢槽3所在侧时，能够有部分的磁通经导磁通道5处流动至内层永磁体的另一侧，而不流经内层永磁体，可以减小反作用磁场对内层永磁体的退磁作用，降低内层永磁体的退磁能力，使得内层永磁体的退磁能力能够与外层永磁体的退磁能力一致，使得内、外层磁钢退磁比例一致。
第二磁钢槽组还包括周向磁钢槽4，周向磁钢槽4位于两个第二侧磁钢槽 3靠近冲片本体1的中心的一端，且位于两个第二侧磁钢槽3之间。
第二磁钢槽组为平底V形或U形，第一磁钢槽组为V形，第一磁钢槽组关于其所在极的d轴对称，第二磁钢槽组关于其所在极的d轴对称。
第一磁钢槽组的各磁钢槽的宽度和长度相等，第二磁钢槽组的两个第二侧磁钢槽3的各磁钢槽的宽度和长度相等。
各第二侧磁钢槽3上均设置有导磁通道5，且每个第二侧磁钢槽3上设置有至少一个导磁通道5。
导磁通道5沿着靠近第一磁钢槽组的方向向着径向外侧延伸，并与第二侧磁钢槽3的周向外侧边之间形成预设夹角θ，其中0＜θ≤90°。
优选地，两个第二侧磁钢槽3的周向外侧边之间所形成的夹角为θ1，其中
Figure RE-GDA0002413044870000041
一般而言，当θ与θ1的比值小于1.2时，会导致位于第二侧磁钢槽3内的内层永磁体所形成的尖端过长且过细，由于永磁体本身材质较脆，易发生碎裂，因此当位于导磁通道5处的永磁体过细且尖端过长时，不仅会增加永磁体在磁钢槽内的安装难度，降低安装效率，而且会导致良品率大幅度降低，大幅度提高生产成本。当θ与θ1的比值大于1.3时，会导致导磁通道5 与进入到外层永磁体和内层永磁体之间的通道内的磁力线的夹角过大，由于磁力线会沿着磁阻最小的地方经过，因此当导磁通道5与磁力线的前进方向的转角过大时，会增加磁力线沿着到导磁通道5流动的阻力，降低导磁通道5的分流效果，使得导磁通道5不能够起到有效的减小反作用磁场对内层永磁体的退磁作用的目的。
两个第二侧磁钢槽3上分别设置有一个导磁通道5，第二侧磁钢槽3内设置有第二永磁体，导磁通道5将第二永磁体分成第一段6和第二段7，第一段 6位于第二段7的径向外侧，第二段7的最小径向长度为第二侧磁钢槽3的总长度的
Figure RE-GDA0002413044870000051
优选地，第二段7的最小径向长度为第二侧磁钢槽3的总长度的 2/3。
导磁通道5靠近转子冲片的中心轴线的侧边具有第一端和第二端，其中第一端距离转子冲片的中心轴线的距离最短，以第一端端点为起点O，其中O点距离第二侧磁钢槽3的径向内端部的最大距离为L1，第二侧磁钢槽3的径向总长度为L，其中O点在第二侧磁钢槽3的2/3处，即L1/L＝2/3。
在通过定子线圈的反作用磁场对内层永磁体和外层永磁体进行退磁时，磁通从径向外侧进入到内层永磁体所在侧，因此，会首先对内层永磁体和外层永磁体的径向外侧形成冲击作用，如果将导磁通道5设置在偏外侧的位置，就会导致大量磁通从导磁通道5通过，无法对内层永磁体形成有效的退磁作用，如果将导磁通道5设置在偏内侧的位置，就会导致大量磁通直接从内层永磁体通过，使得导磁通道5无法起到有效的分流作用，容易导致内层永磁体退磁能力过高，无法与外层永磁体的退磁能力一致。
第一侧磁钢槽2的厚度为W1，第二侧磁钢槽3的厚度为W2，W1＞W2。
优选地，
Figure RE-GDA0002413044870000052
当比值大于1.5时，在满足电机输出转矩的条件下，容易造成外层永磁体的浪费，增加产品成本，小于1.2倍时达不到本申请的预期效果，如图5为本技术方案与现有技术方案抗退磁能力对比图。通过增加第一侧磁钢槽2的厚度，能够增加外层永磁体的厚度，提高外层永磁体的抗退磁能力，从而使得外层永磁体的退磁与内层永磁体的退磁比例一致。
在本实施例中，导磁通道5的径向宽度为δ，其中
Figure RE-GDA0002413044870000053
能够更加有效的减小反作用磁场对内层磁钢的退磁作用。
根据本申请的实施例，转子铁芯包括转子冲片，该转子冲片为上述的转子冲片。
根据本申请的实施例，永磁电机包括转子铁芯，该转子铁芯为上述的转子铁芯。
根据本申请的实施例，电动汽车，包括永磁电机，该永磁电机为上述的永磁电机。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (15)

1.一种转子冲片，其特征在于，包括冲片本体(1)，所述冲片本体(1)沿周向形成多个极，在垂直于所述转子冲片的中心轴线的截面内，在单一极下，所述冲片本体(1)上设置有第一磁钢槽组和第二磁钢槽组，所述第一磁钢槽组位于所述第二磁钢槽组的径向外侧，所述第一磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第一侧磁钢槽(2)，所述第二磁钢槽组包括沿径向延伸且相对设置的两个第二侧磁钢槽(3)，所述第一侧磁钢槽(2)与所述冲片本体(1)的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ1，所述第二侧磁钢槽(3)与所述冲片本体(1)的外周壁之间的隔磁桥径向厚度为δ2，其中
Figure FDA0002309366000000011
2.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，至少一个所述第二侧磁钢槽(3)上设置有将所述第二侧磁钢槽(3)的两个径向侧边连通的导磁通道(5)。
3.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第二磁钢槽组还包括周向磁钢槽(4)，所述周向磁钢槽(4)位于两个所述第二侧磁钢槽(3)靠近所述冲片本体(1)的中心的一端，且位于两个所述第二侧磁钢槽(3)之间。
4.根据权利要求3所述的转子冲片，其特征在于，所述第二磁钢槽组为平底V形或U形，所述第一磁钢槽组为V形，所述第一磁钢槽组关于其所在极的d轴对称，所述第二磁钢槽组关于其所在极的d轴对称。
5.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽组的各磁钢槽的宽度和长度相等，所述第二磁钢槽组的两个第二侧磁钢槽(3)的各磁钢槽的宽度和长度相等。
6.根据权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，各所述第二侧磁钢槽(3)上均设置有所述导磁通道(5)，且每个所述第二侧磁钢槽(3)上设置有至少一个所述导磁通道(5)。
7.根据权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，所述导磁通道(5)沿着靠近所述第一磁钢槽组的方向向着径向外侧延伸，并与所述第二侧磁钢槽(3)的周向外侧边之间形成预设夹角θ，其中0＜θ≤90°。
8.根据权利要求7所述的转子冲片，其特征在于，两个所述第二侧磁钢槽(3)的周向外侧边之间所形成的夹角为θ1，其中
Figure FDA0002309366000000012
9.根据权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，两个所述第二侧磁钢槽(3)上分别设置有一个所述导磁通道(5)，所述第二侧磁钢槽(3)内设置有第二永磁体，所述导磁通道(5)将所述第二永磁体分成第一段(6)和第二段(7)，所述第一段(6)位于所述第二段(7)的径向外侧，所述第二段(7)的最小径向长度为所述第二侧磁钢槽(3)的总长度的
Figure FDA0002309366000000021
10.根据权利要求1至9中任一项所述的转子冲片，其特征在于，所述第一侧磁钢槽(2)的厚度为W1，所述第二侧磁钢槽(3)的厚度为W2，W1＞W2。
11.根据权利要求10所述的转子冲片，其特征在于，
Figure FDA0002309366000000022
12.根据权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，所述导磁通道(5)的径向宽度为δ，其中
Figure FDA0002309366000000023
13.一种转子铁芯，包括转子冲片，其特征在于，所述转子冲片为权利要求1至12中任一项所述的转子冲片。
14.一种永磁电机，包括转子铁芯，其特征在于，所述转子铁芯为权利要求13所述的转子铁芯。
15.一种电动汽车，包括永磁电机，其特征在于，所述永磁电机为权利要求14所述的永磁电机。
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