CN112421824B - 一种转子结构及驱动电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机技术领域,具体涉及一种转子结构及驱动电机。转子结构包括转子本体和多个磁性件组,所述磁性件组嵌入所述转子本体内;任一所述磁性件组包括至少两个磁性件,至少两个所述磁性件沿所述转子本体的径向排列,至少两个所述磁性件中相邻两个所述磁性件的两端之间分别包括第一区域和第二区域,所述第一区域和所述第二区域绕所述转子本体的轴线设置,所述第一区域的面积大于所述第二区域的面积。需要增加电机扭矩时,通过调整第一区域和第二区域的面积,能够达到单独调整第一旋转方向扭矩的目的,将第一旋转方向设为驱动电机正向旋转方向,避免造成驱动电机反向旋转扭矩输出能力有更多的浪费的问题。

Description

一种转子结构及驱动电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域,具体涉及一种转子结构及驱动电机。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机的主要作用是产生驱动扭矩,作为用电器或各种机械的动力源,如用于汽车动力源的驱动电机。提升驱动电机的转矩密度,能在满足输出功率和转矩的条件下,降低驱动电机的重量和体积,增加车辆布置空间与续驶里程。现有技术中,驱动电机正向旋转峰值扭矩与反向旋转峰值扭矩相等,常规提升转矩密度的方法,如增加转子磁阻转矩等,均是同时增加正向旋转扭矩与反向旋转扭矩。而车辆中的驱动电机在使用时,电机反向旋转仅用于倒车工况,该工况所需扭矩远低于电机反向旋转所能输出的峰值扭矩,通过常规提升转矩密度的方法会使得驱动电机反向旋转扭矩输出能力有更多的浪费。
发明内容
因此,本发明提供一种转子结构及驱动电机,解决或者部分解决现有技术中同时增加正向旋转扭矩与反向旋转扭矩,会造成驱动电机反向旋转扭矩输出能力有更多的浪费的问题。
本发明提供一种转子结构,包括转子本体和多个磁性件组,所述磁性件组嵌入所述转子本体内;任一所述磁性件组包括至少两个磁性件,至少两个所述磁性件沿所述转子本体的径向排列,至少两个所述磁性件中相邻两个所述磁性件的两端之间分别包括第一区域和第二区域,所述第一区域和所述第二区域绕所述转子本体的轴线设置,所述第一区域的面积大于所述第二区域的面积。
可选地,转子结构还包括第三区域,相邻两个所述磁性件中至少一个所述磁性件偏转至少一个设定角度或偏移至少一个设定距离后,或相邻两个所述磁性件分别偏转一个设定角度或偏移一个设定距离后,该相邻两个所述磁性件的两端之间分别包括两个所述第三区域,所述第一区域的面积大于所述第三区域的面积大于所述第二区域的面积。
可选地,所述第一区域相对于所述第二区域位于电机正向旋转方向。
可选地,多个所述磁性件组绕所述轴线均布设置。
可选地,所述磁性件包括至少两个磁性体,至少两个所述磁性体呈V型布置。
可选地,所述磁性件组包括第一磁性件和第二磁性件,所述第一磁性件的两端分别为第一端部和第二端部,所述第二磁性件的两端分别为第三端部和第四端部,所述第一端部和所述第三端部对应设置,所述第一端部和所述第三端部之间为第一区域,所述第二端部和所述第四端部对应设置,所述第二端部和所述第四端部之间为第二区域;所述第一磁性件包括两个第一磁性体,两个所述第一磁性体呈V型布置,所述第二磁性件包括两个第二磁性体,两个所述第二磁性体呈V型布置。
可选地,所述磁性件组中至少一个所述磁性件包括至少两个磁性体,至少两个所述磁性体呈V型布置;所述磁性件组中至少一个所述磁性件包括至少一个磁性体,至少一个所述磁性体呈一字型布置。
可选地,所述磁性件包括至少一个磁性体,至少一个所述磁性体呈一字型布置。
可选地,所述磁性件为磁钢。
本发明提供一种驱动电机,包括上述的转子结构。
本发明的转子结构,在第二区域向第一区域方向旋转为第一旋转方向,第一区域向第二区域方向旋转为第二旋转方向。转子结构第一旋转方向旋转时,第一区域为磁密饱和点;转子结构第二旋转方向旋转时,第二区域为磁密饱和点,由于所述第一区域的面积大于所述第二区域的面积,第一区域的磁密饱和程度低,第一旋转方向的扭矩相对于第二旋转方向的扭矩大。因此,在需要增加电机扭矩时,通过调整第一区域和第二区域的面积,能够达到单独调整第一旋转方向扭矩的目的,将第一旋转方向设为驱动电机正向旋转方向,避免造成驱动电机反向旋转扭矩输出能力有更多的浪费的问题。
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它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明转子结构垂直于转子结构轴线的部分截面的结构示意图;
图2为图1中磁性件偏转设定角度后的结构示意图;
附图标记说明:
1-转子本体;11-第一安装腔;12-第二安装腔;2-第一磁性件;21-第一端部;22-第二端部;23-第一磁性体;3-第二磁性件;31-第三端部;32-第四端部;33-第二磁性体;41-第一区域;42-第二区域;43-第三区域。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示,本申请一实施例公开了一种转子结构,包括转子本体1和多个磁性件组,所述磁性件组嵌入所述转子本体1内。任一所述磁性件组包括至少两个磁性件,至少两个所述磁性件沿所述转子本体1的径向排列,至少两个所述磁性件中相邻两个所述磁性件的两端之间分别包括第一区域41和第二区域42,所述第一区域41和所述第二区域42绕所述转子本体1的轴线设置,所述第一区域41的面积大于所述第二区域42的面积。
具体而言,电机包括电机定子和电机转子,电机定子为静止的部分,作用是产生磁场和作为电机的机械支撑;电机转子为旋转的部分,作用是感应电势实现能量转换,电机定子和电机转子为对应设置。本实施例中,转子结构包括转子本体1和多个磁性件组,所述磁性件组嵌入所述转子本体1内,转子本体1为转子结构的机械支撑结构,所述磁性件组用于在电机气隙中建立足够的磁场。
电机旋转过程中具有磁密饱和位置,磁密饱和位置与电机旋转方向有关,电机正向旋转与反向旋转时,转子本体1中磁密分布不同,磁密饱和点位于第一区域41或第二区域42。
如图1所示,转子结构在第二区域42向第一区域41方向旋转为第一旋转方向,第一区域41向第二区域42方向旋转为第二旋转方向。转子结构第一旋转方向旋转时,第一区域41为磁密饱和点;转子结构第二旋转方向旋转时,第二区域42为磁密饱和点,由于所述第一区域41的面积大于所述第二区域42的面积,第一区域41的磁密饱和程度低,第一旋转方向的扭矩相对于第二旋转方向的扭矩大。因此,在需要增加电机扭矩时,通过调整第一区域41和第二区域42的面积,能够达到单独调整第一旋转方向扭矩的目的,将第一旋转方向设为驱动电机正向旋转方向,避免造成驱动电机反向旋转扭矩输出能力有更多的浪费的问题。
参阅图1和图2,在一实施例中,转子结构还包括第三区域43,相邻两个所述磁性件中至少一个所述磁性件偏转至少一个设定角度或偏移至少一个设定距离后,或相邻两个所述磁性件分别偏转一个设定角度或偏移一个设定距离后,该相邻两个所述磁性件的两端之间分别包括两个所述第三区域43,所述第一区域41的面积大于所述第三区域43的面积大于所述第二区域42的面积。
相邻两个所述磁性件的两端之间分别包括两个所述第三区域43时,电机正转和电机反向旋转的磁密饱和点面积相同,电机正向旋转峰值扭矩和电机反向旋转峰值扭矩相同。相邻两个所述磁性件中至少一个所述磁性件偏转至少一个设定角度或偏移至少一个设定距离后,或相邻两个所述磁性件分别偏转一个设定角度或偏移一个设定距离后,该相邻两个所述磁性件的两端之间分别包括两个所述第三区域43,也即,本实施例中的转子结构,第三区域43增加面积后为第一区域41,第三区域43减小面积后为第二区域42,能够保证驱动电机其他性能的条件下,使得第一区域41的面积大于第二区域42的面积,改变了现有技术中驱动电机正向旋转和反向旋转转矩平均分配的原则。
如图1所示,在一实施例中,所述第一区域41相对于所述第二区域42位于电机正向旋转方向。
所述第一区域41相对于所述第二区域42位于电机正向旋转方向,也即如图1所示,第一旋转方向为驱动电机正向旋转方向,第二旋转方向为驱动电机反向旋转方向,增加正向旋转磁密饱和点面积,降低反向旋转磁密饱和点面积,则正向旋转时第一区域41磁密饱和程度降低了,扭矩将会提升;反向旋转时第二区域42磁密饱和程度增大了,扭矩降低,使得电机正向旋转峰值扭矩增加,且大于反向旋转峰值转矩,改变了转矩平均分配的原则,可降低反向旋转富余的扭矩,将其增加至正向旋转扭矩中,即将驱动电机反向旋转扭矩输出能力转移至正向旋转;从而进一步激发电机潜力,提升转矩密度。同时,并未改变驱动电机的重量和体积,在电机正向旋转峰值扭矩增加的情况下,同时增加车辆布置空间与续驶里程。
如图1所示,在一实施例中,多个所述磁性件组绕所述轴线均布设置。
多个所述磁性件组绕所述轴线均布设置能够使得电机工作稳定。磁性件组的个数根据使用需求设置,如图1所示,示例中的四分之一截面中共包括两个磁性件组,转子结构垂直于转子结构轴线的截面共包括八个磁性件组。
在一实施例中,所述磁性件包括至少两个磁性体,至少两个所述磁性体呈V型布置。
如图1所示,在一实施例中,所述磁性件组包括第一磁性件2和第二磁性件3,所述第一磁性件2的两端分别为第一端部21和第二端部22,所述第二磁性件3的两端分别为第三端部31和第四端部32,所述第一端部21和所述第三端部31对应设置,所述第一端部21和所述第三端部31之间为第一区域41,所述第二端部22和所述第四端部32对应设置,所述第二端部22和所述第四端部32之间为第二区域42。
如图1所示,所述第一磁性件2包括两个第一磁性体23,两个所述第一磁性体23呈V型布置,所述第二磁性件3包括两个第二磁性体33,两个所述第二磁性体33呈V型布置。
第一磁性件2偏转设定角度后,第一磁性件2和第二磁性件3的相对位置如图2所示,第一磁性件2和第二磁性件3的两端之间分别包括两个所述第三区域43。如图1和图2所示,第三区域43增加面积后为第一区域41,第三区域43减小面积后为第二区域42,能够保证驱动电机其他性能的条件下,使得第一区域41的面积大于第二区域42的面积,增加正向旋转磁密饱和点面积,降低反向旋转磁密饱和点面积,使得电机正向旋转峰值扭矩增加,且大于反向旋转峰值转矩,将反向旋转富余的扭矩增加至正向旋转扭矩中,从而进一步激发电机潜力,提升转矩密度。
如图1所示,转子本体1上设有第一安装腔11和第二安装腔12,第一磁性件2安装于第一安装腔11内,第二磁性件3安装于第二安装腔12内。第一磁性件2和第二磁性件3均为长方体结构,第一安装腔11和第二安装腔12均为长方体腔,与第一磁性件2和第二磁性件3与第一安装腔11和第二安装腔12一一对应设置。第一安装腔11长于第一磁性件2,第一磁性件2位于第一安装腔11的中部。第二安装腔12长于第二磁性件3,第二磁性件3位于第二安装腔12的中部。
如图1所示,第一磁性件2的长度短于第二磁性件3的长度。
在一实施例中,所述磁性件包括四个磁性体,四个磁性体中两两对应呈直线排列,四个所述磁性体呈V型布置。
在一实施例中,磁性件组包括三个磁性件,三个磁性件均分别包括两个磁性体,两个所述磁性体呈V型布置。
在一实施例中,所述磁性件组中至少一个所述磁性件包括至少两个磁性体,至少两个所述磁性体呈V型布置;所述磁性件组中至少一个所述磁性件包括至少一个磁性体,至少一个所述磁性体呈一字型布置。
在一实施例中,所述磁性件组包括两个磁性件,两个磁性件中远离转子本体1轴线的磁性件包括一个磁性体或是两个磁性体,一个磁性体或是两个磁性体呈一字型布置。两个磁性件中靠近转子本体1轴线的磁性件包括两个磁性体,两个所述磁性体呈V型布置。
在一实施例中,所述磁性件包括至少一个磁性体,至少一个所述磁性体呈一字型布置。
在一实施例中,所述磁性件组包括两个磁性件,其中一个磁性件包括一个磁性体,该磁性体呈一字型布置;其中另一个磁性件包括两个磁性体,两个磁性体呈一字型布置
磁性件包括磁性体的数量,及至少一个磁性体的排列形状根据使用需求排列即可。
在一实施例中,所述磁性件为磁钢。
磁钢一般是指铝镍钴合金,磁钢是由几种硬的强金属,如铁与铝、镍、钴等合成,有时是铜、铌、钽合成,用来制作超硬度永磁合金。
磁性件还可以根据使用需求选择其他的永磁材料。
本申请一实施例公开了一种驱动电机,包括上述的转子结构。
由于转子结构具有重量和体积不变,正向旋转峰值扭矩大的优点,车辆具有更好的加速性,且拥有更多的布置空间。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种转子结构,其特征在于,包括转子本体(1)和多个磁性件组,所述磁性件组嵌入所述转子本体(1)内;
任一所述磁性件组包括至少两个磁性件,至少两个所述磁性件沿所述转子本体(1)的径向排列,至少两个所述磁性件中相邻两个所述磁性件的两端之间分别包括第一区域(41)和第二区域(42),所述第一区域(41)和所述第二区域(42)绕所述转子本体(1)的轴线设置,所述第一区域(41)的面积大于所述第二区域(42)的面积;
其中,所述磁性件组包括第一磁性件(2)和第二磁性件(3),所述第一磁性件(2)的两端分别为第一端部(21)和第二端部(22),所述第二磁性件(3)的两端分别为第三端部(31)和第四端部(32),所述第一端部(21)和所述第三端部(31)对应设置,所述第一端部(21)和所述第三端部(31)之间为第一区域(41),所述第二端部(22)和所述第四端部(32)对应设置,所述第二端部(22)和所述第四端部(32)之间为第二区域(42);
所述第一磁性件(2)包括两个第一磁性体(23),两个所述第一磁性体(23)呈V型布置,所述第二磁性件(3)包括两个第二磁性体(33),两个所述第二磁性体(33)呈V型布置;
其中,所述第二磁性件(3)中两个第二磁性体(33)的V型夹角小于所述第一磁性件(2)中两个第一磁性体(23)的V型夹角;
所述转子结构还包括第三区域(43),相邻两个所述磁性件中至少一个所述磁性件偏转至少一个设定角度或偏移至少一个设定距离后,或相邻两个所述磁性件分别偏转一个设定角度或偏移一个设定距离后,该相邻两个所述磁性件的两端之间分别包括两个所述第三区域(43),所述第一区域(41)的面积大于所述第三区域(43)的面积大于所述第二区域(42)的面积。
2.根据权利要求1所述的转子结构,其特征在于,所述第一区域(41)相对于所述第二区域(42)位于电机正向旋转方向。
3.根据权利要求1所述的转子结构,其特征在于,多个所述磁性件组绕所述轴线均布设置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的转子结构,其特征在于,所述磁性件组中至少一个所述磁性件包括至少两个磁性体,至少两个所述磁性体呈V型布置;
所述磁性件组中至少一个所述磁性件包括至少一个磁性体,至少一个所述磁性体呈一字型布置;
其中,所述磁性件组包括两个磁性件,所述两个磁性件中远离转子本体(1)轴线的磁性件包括一个磁性体或两个磁性体,一个磁性体或两个磁性体呈一字型布置,所述两个磁性件中靠近转子本体(1)轴线的磁性件包括两个磁性体,两个所述磁性体呈V型布置。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的转子结构,其特征在于,所述磁性件包括至少一个磁性体,至少一个所述磁性体呈一字型布置;
其中,所述磁性件组包括两个磁性件,所述两个磁性件中一个磁性件包括一个磁性体,所述一个磁性体呈一字型布置;另一个磁性件包括两个磁性体,所述两个磁性体呈一字型布置。
6.根据权利要求1所述的转子结构,其特征在于,所述磁性件为磁钢。
7.一种驱动电机,其特征在于,包括权利要求1-6中任一项所述的转子结构。
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