CN112583152B - 电机的转子、驱动电机和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机的转子、驱动电机和车辆，转子包括：转子铁心；多个外圈永磁体，多个外圈永磁体安装于转子铁心且包括多个第一永磁体和多个第二永磁体，多个第一永磁体沿转子铁心的周向分布且沿转子铁心的周向延伸，每个第二永磁体沿转子铁心的径向延伸且位于相邻两个第一永磁体之间；多个内圈永磁体，多个内圈永磁体安装于转子铁心，内圈永磁体位于外圈永磁体的靠近转子铁心的轴线的一侧，外圈永磁体为稀土永磁体，内圈永磁体为非稀土永磁体。根据本发明实施例的转子，减少了稀土永磁体的用量，显著降低了制造成本，能够有效饱和磁路，使稀土永磁体漏磁量减少、利用率变高，进而提高转子转矩，改善电机性能。

Description

电机的转子、驱动电机和车辆
技术领域
本发明涉及电机技术领域，更具体地，涉及一种电机的转子、驱动电机和车辆。
背景技术
永磁电机的发展是与永磁材料的发展密切相关的，与传统的电励磁电机相比，永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率髙的特点，因此被广泛应用。
针对永磁电机中最重要的永磁材料，其价格直接决定了永磁电机的成本高低。稀土材料作为一种战略性资源，常年供应不稳定，价钱不断上涨，因此如何在保证电机效能的同时降低电机的制造成本成为电机研发的重点。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电机的转子，所述转子减少了稀土永磁体的用量，同时减少了稀土永磁体的漏磁量。
本发明的另一个目的在于提出一种具有上述转子的驱动电机。
本发明的另一个目的在于提出一种具有上述驱动电机的车辆。
根据本发明实施例的电机的转子，转子铁心；多个外圈永磁体，多个所述外圈永磁体安装于所述转子铁心且包括多个第一永磁体和多个第二永磁体，多个所述第一永磁体沿所述转子铁心的周向分布且沿所述转子铁心的周向延伸，所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向延伸，每个所述第二永磁体位于相邻两个所述第一永磁体之间；多个内圈永磁体，多个所述内圈永磁体安装于所述转子铁心，在所述转子铁心的径向上，所述内圈永磁体位于所述外圈永磁体的靠近所述转子铁心的轴线的一侧，其中，所述外圈永磁体为稀土永磁体，所述内圈永磁体为非稀土永磁体。
根据本发明实施例的电机的转子，通过同时设置稀土永磁体和非稀土永磁体，减少了稀土永磁体的用量，显著降低了制造成本，并且通过将内圈永磁体设置于外圈永磁体的内侧，能够有效饱和磁路，使稀土永磁体漏磁量减少，稀土材料的利用率变高，进而提高转子转矩，改善电机性能。
另外，根据本发明上述实施例的电机的转子还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明一些实施例的电机的转子，所述内圈永磁体包括第三永磁体，所述第三永磁体沿所述转子铁心的径向延伸，所述第三永磁体位于所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向的内侧；和/或，所述内圈永磁体包括第四永磁体，所述第四永磁体位于所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向的内侧。
根据本发明的一些实施例，所述转子铁心上设置有多个第一安装槽、多个第二安装槽和多个第三安装槽，所述第二安装槽包括彼此连通的第一槽体和第二槽体，所述第一槽体位于所述第二槽体沿所述转子铁心的径向的外侧，所述第三安装槽位于相邻两个所述第二槽体之间，所述第一永磁体安装于所述第一安装槽，所述第二永磁体安装于所述第一槽体，所述第三永磁体安装于所述第二槽体，所述第四永磁体安装于所述第三安装槽。
在本发明的一些实施例中，所述转子铁心的中心点为o，所述第二永磁体的中心点为b，位于该所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向内侧的所述第三永磁体的中心点为c，经过所述中心点o和所述中心点b的直线与经过所述中心点o和所述中心点c的直线重合。
在本发明的一些实施例中，所述第一永磁体在所述转子铁心的周向上的长度和在所述转子铁心的径向上的宽度的比值为5.13-6.65，所述转子铁心的外径为φ2，所述第二永磁体和所述第三永磁体在所述转子铁心的径向上的长度之和为L3，其中，3.2≤φ2/L3≤4.3。
在本发明的一些实施例中，在所述转子铁心的周向上，所述第一永磁体和所述第三永磁体的彼此靠近的侧面的夹角为α1且所述α1满足：3.98°≤α1≤5.15°，所述转子铁心的中心点为o，所述第一永磁体的中心点为a，与该所述第一永磁体相邻所述第二永磁体的中心点为b，与该所述第一永磁体相邻所述第三永磁体的中心点为c，连接所述中心点o和所述中心点a的直线段为oa，连接所述中心点o和所述中心点b的直线段为ob，连接所述中心点o和所述中心点c的直线段为oc，所述oa和所述ob的夹角∠aob为α2且所述α2满足：20°≤α2≤30°，所述oa和所述oc的夹角∠aoc为α4且所述α4满足：20°≤α4≤30°。
根据本发明的一些实施例，所述第二永磁体和所述第三永磁体的体积之和与所述第一永磁体的体积的比值为2.28-3.87。
根据本发明的一些实施例，所述第三永磁体和所述第二永磁体沿所述转子铁心的周向延伸的宽度的比值为1.96-2.58，沿所述转子铁心的径向延伸的长度的比值为1.26-2.84，沿所述转子铁心的径向的截面积的比值为2.46-7.32。
根据本发明的一些实施例，所述第一永磁体在所述转子铁心的周向上的长度为L1，所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向延伸的长度为L2，所述转子铁心的内径为φ1且外径为φ2，其中，0.5L1≤L2≤0.25(φ2-φ1)。
根据本发明的一些实施例，所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向延伸的宽度和所述第二永磁体沿所述转子铁心的周向延伸的宽度相等，所述第一永磁体沿所述转子铁心的周向延伸的长度和所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向延伸的长度的比值为1.28-1.85。
根据本发明的一些实施例，在所述转子铁心的周向上，所述第三安装槽具有彼此相对的第一槽壁面和第二槽壁面，所述第一槽壁面和所述第二槽壁面分别与相邻的所述第二槽体的槽壁面平行。
在本发明的一些实施例中，所述转子铁心的中心点为o，所述第二永磁体的中心点为b，在所述转子铁心的周向上与该所述第二永磁体相邻所述第四永磁体的中心点为d，连接所述中心点o和所述中心点b的直线段为ob，连接所述中心点o和所述中心点d的直线段为od，所述ob和所述od的夹角∠bod为α3且所述α3满足：20°≤α3≤30°。
根据本发明的一些实施例，所述第三安装槽为梯形槽，所述第四永磁体为梯形永磁体，所述梯形永磁体的上底边位于下底边的远离所述第一永磁体的一侧，所述下底边和所述上底边的长度比为2.03-2.58，所述梯形永磁体的高度H、所述转子铁心的内径φ1和所述转子铁心的外径φ2满足：H≥0.125(φ2-φ1)，所述梯形永磁体和所述第三永磁体的沿所述转子铁心的径向的截面积比为0.95-1.23。
根据本发明的一些实施例，所述转子的极数、所述第一永磁体的数量、所述第二永磁体的数量、所述第三永磁体和所述第四永磁体的数量相等，所述转子的极数为六极或八极。
根据本发明实施例的驱动电机包括根据本发明实施例的电机的转子。
根据本发明实施例的车辆包括根据本发明实施例的驱动电机。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一些实施例的转子的结构示意图，其中，不含有内圈永磁体和外圈永磁体；
图2是根据本发明一些实施例的转子的部分结构示意图，其中，不含有内圈永磁体和外圈永磁体；
图3是根据本发明实施例的转子的轴向视图，其中，不含有内圈永磁体和外圈永磁体；
图4是根据本发明实施例的转子的部分结构示意图；
图5是根据本发明实施例的转子的轴向视图，其中，不含有内圈永磁体；
图6是根据本发明第一实施例的转子的轴向视图；
图7是根据本发明第二实施例的转子的轴向视图；
图8是根据本发明第三实施例的转子的轴向视图。
附图标记：
转子100；
转子铁心10；子转子铁心10’；第一安装槽11；第二安装槽12；第一槽体121；第二槽体122；第三安装槽13；第一槽壁面131；第二槽壁面132；
外圈永磁体2；第一永磁体20；第二永磁体30；内圈永磁体3；第三永磁体40；第四永磁体50。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面参考附图描述根据本发明实施例的电机的转子100、驱动电机和车辆。
随着稀土永磁材料的发展，永磁电机由于具有高效率、高功率密、高可靠性等特点，在国民经济的各个领域中的应用越发广泛。然而稀土永磁电机中的稀土价格昂贵，仅稀土永磁材料的成本就占了整个电机材料成本的一半以上，同时由于稀土矿产的过度开采使得稀土储备量下降，也对生态环境造成了严重破坏。因此本申请提出了用非稀土永磁材料代替部分稀土永磁材料的少稀土混合永磁电机。
具体地，参照图1-图3所示，根据本发明实施例的电机的转子100包括：转子铁心10、多个外圈永磁体2和多个内圈永磁体3。
具体而言，如图3-图8所示，多个外圈永磁体2和多个内圈永磁体3安装于转子铁心10，其中，外圈永磁体2包括多个第一永磁体20和多个第二永磁体30。多个第一永磁体20沿转子铁心10的周向分布，且第一永磁体20沿转子铁心10的周向延伸，第二永磁体30沿转子铁心10的径向延伸，且每个第二永磁体30位于相邻两个第一永磁体20之间。
由此，第二永磁体30采用沿转子铁心10的径向延伸且沿转子铁心10的周向分布的辐式排布方式(spoke型排布方式)，改善了电机的转子100磁通路径，使得电机的永磁体利用率提高，也改善了空载气隙磁密以及空载反电动势等关键电磁性能参数，从而使得电机的整体性能得到提高。第一永磁体20采用一字型、弧型或者V字型结构的切向排布方式，能够有效提高电磁性能交换的能力，进而提高永磁体两侧的抗退磁能力。
并且，多个辐式排布的第二永磁体30构成了并联磁路，即多个第二永磁体30分别构成不同的闭合磁路；第二永磁体30与第一永磁体20构成了串联磁路，即每个第二永磁体30与相邻的两个第一永磁体20构成同一个闭合磁路。由此，转子100共同利用串联磁路和并联磁路，会使电机既有串联磁路磁阻转矩大、漏磁小、永磁体不易退磁的优点，又拥有并联磁路气隙磁密大、转矩脉动小等优点。
参照图4-图8所示，在转子铁心10的径向上，内圈永磁体3位于外圈永磁体2的靠近转子铁心10的轴线的一侧，换言之，多个外圈永磁体2所在的圆周环绕多个内圈永磁体3所在的圆周设置。并且外圈永磁体2为稀土永磁体，例如钕铁硼(NdFeB)、1:5稀土钴(1:5型R-Co永磁材料)、2:17稀土钴(2:17型R-Co永磁材料)、稀土过渡金属系永磁材料和稀土铁氮系永磁合金材料等，内圈永磁体3为非稀土永磁体，例如铁氧体、铝镍钴、铝镍铁、可塑性变形永磁合金等。
非稀土永磁体的剩磁低、矫顽力高、相对回复磁导率小，并且由于其原料不含稀土元素及钴、镍等贵金属，价格便宜，且生产工艺相对简单，但是磁力差。稀土永磁体的价格较高，容易氧化但磁性强，能使转子100的体积质量显著减小。本发明利用价格低廉、供应稳定的非稀土永磁体和电磁性能优异的稀土永磁体相结合，既能够减少稀土永磁材料的用量，显著降低电机的制造成本，又保证了转子100性能的要求，满足工业需求。
此外，由于转子100的靠近转轴侧(即靠近转子铁心10的轴线)的永磁体区域漏磁通丰富，永磁体的利用率较低，因此，本发明通过非稀土永磁材质的内圈永磁体3设于稀土永磁材质的外圈永磁体2的内侧，使得稀土永磁体的漏磁量显著降低，稀土材料的利用率提高，进而提高转子100转矩，而且能够降低转子100和涡流损耗，剩磁率低，减少漏磁，提高电机的效率，改善电机性能。
根据本发明实施例的电机的转子100，通过同时设置稀土永磁体和非稀土永磁体，减少了稀土永磁体的用量，显著降低了制造成本，并且通过将内圈永磁体3设置于外圈永磁体2的内侧，能够有效饱和磁路，使稀土永磁体漏磁量减少，稀土材料的利用率变高，进而提高转子100转矩，改善电机性能。
在本发明中，内圈永磁体3的设置位置可以根据实际情况灵活设置。例如，在一些实施例中，如图4所示，内圈永磁体3可以包括第三永磁体40，第三永磁体40沿转子铁心10的径向延伸，并且第三永磁体40位于第二永磁体30沿转子铁心10的径向的内侧，即第二永磁体30的靠近转子铁心10的轴线的一侧。在一些实施例中，如图4所示，内圈永磁体3可以包括第四永磁体50，第四永磁体50位于第一永磁体20沿转子铁心10的径向的内侧，即第一永磁体20的靠近转子铁心10的轴线的一侧。
需要说明的是，在本发明中，内圈永磁体3可以仅包括第四永磁体50，通过第四永磁体50由两个第二永磁体30之间的区域改变第二永磁体30的磁路，以降低第二永磁体30漏磁。内圈永磁体3也可以仅包括第三永磁体40，通过第三永磁体40由第二永磁体30的径向内侧改变第二永磁体30的磁路，以降低第二永磁体30漏磁，与仅设置第四永磁体50相比，降低第二永磁体30漏磁的效果更好。或者内圈永磁体3可以同时包括第三永磁体40和第四永磁体50，第三永磁体40和第四永磁体50相互配合，可以显著提高降低第二永磁体30漏磁的效果。
在本发明的一些实施例中，如图1-图4所示，转子铁心10上设置有多个第一安装槽11、多个第二安装槽12和多个第三安装槽13。其中，第二安装槽12包括彼此连通的第一槽体121和第二槽体122，第一槽体121位于第二槽体122沿转子铁心10的径向的外侧，第三安装槽13位于相邻两个第二槽体122之间。第一永磁体20安装于第一安装槽11，第二永磁体30安装于第一槽体121，第三永磁体40安装于第二槽体122，第四永磁体50安装于第三安装槽13。
由此，第二永磁体30和第三永磁体40之间距离更近，例如可以接触配合，可以提高第三永磁体40对第二永磁体30磁路的影响，进一步提高降低第二永磁体30漏磁的效果，并且第四永磁体50与第一永磁体20之间间隔开预定距离，以防止第三安装槽13的尺寸过大影响转子铁心10的结构强度。
在本发明的一些实施例中，永磁体与对应的安装槽可以采用嵌入安装方式，即永磁体至少部分嵌入对应的安装槽内，可以减少永磁材料的用量，尤其是减少了稀土永磁材料的用量，并且有利于提高转子铁心10的结构强度，还可以增大剩磁，提高抗退磁能力。
在本发明中，内圈永磁体3仅包括第三永磁体40时，第三安装槽13可以形成为空气隙，内圈永磁体3仅包括第四永磁体50时，第二槽体122可以形成为空气隙。由此，在本发明中，在转子100的径向上，稀土永磁体的径向内侧为气隙或者非稀土永磁体。由于转子100的靠近转轴侧的永磁体区域漏磁通丰富，永磁体的利用率较低，因此，通过将第二槽体122和第三安装槽13中内置气隙或嵌入较为便宜的非稀土永磁体，能够有效饱和磁路，使第一槽体121内的稀土永磁体漏磁量减少，且第一安装槽11内的稀土永磁体不漏磁或者漏磁量可以忽略不计，稀土材料的利用率变高，进而提高转子100转矩，而且能够降低转子100和涡流损耗，剩磁率低，减少漏磁，提高电机的效率，改善电机性能。
具体地，对于一定结构的转子铁心10，其漏磁量基本不变。例如，对于图3所示结构的转子铁心10，其总的漏磁量固定。若如图5所示仅在第一安装槽11和第一槽体121中插入稀土永磁体，第二槽体122和第三安装槽13形成为空气隙，此时，漏磁量全部由第一槽体121内的稀土永磁体产生，稀土永磁体漏磁量大，利用率低，产生的转矩小。
若如图6中第一实施例所示，在第一安装槽11和第一槽体121中插入稀土永磁体，第三安装槽13内插入非稀土永磁体，第二槽体122形成为空气隙。由于第三安装槽13内的非稀土永磁体改变了第一槽体121内稀土永磁体的磁路，使得漏磁主要由第三安装槽13内的非稀土永磁体产生，此时，忽略第一安装槽11内稀土永磁体的漏磁量，第一槽体121内稀土永磁体的漏磁量占整体漏磁量的40％，而第三安装槽13内的非稀土永磁体的漏磁量约占整体漏磁量的60％，因此降低了稀土永磁体的漏磁量，使其主要用于产生转矩，提高了稀土材料利用率。与第一安装槽11、第一槽体121和第三安装槽13内均插入稀土永磁体且未设置第三安装槽13相比，第三安装槽13插入非稀土永磁体可以使转子100的总质量减轻20％-25％，有效降低了转子100的质量，具有转子100的电机的工作负载也更小。例如，在图6所示的具体实施例中，质量减轻了23.78％。
若如图7中第二实施例所示，在第一安装槽11和第一槽体121中插入稀土永磁体，第二槽体122内插入非稀土永磁体，第三安装槽13形成为空气隙。由于第二槽体122内的非稀土永磁体改变了第一槽体121内稀土永磁体的磁路，使得漏磁主要由第二槽体122内的非稀土永磁体产生，并且与图6中实施例相比，图7实施例的第二槽体122内的非稀土永磁体与第一槽体121内的稀土永磁体沿转子100的径向排布，可以更好地闭合磁路，减少漏磁。因此，此时，忽略第一安装槽11内稀土永磁体的漏磁量，第一槽体121内稀土永磁体的漏磁量占整体漏磁量的30％，而第二槽体122内的非稀土永磁体的漏磁量约占整体漏磁量的70％，降低了稀土永磁体的漏磁量，稀土材料利用率得到有效提高，进而提高了转子100转矩。与第一安装槽11、第一槽体121和第三安装槽13内均插入稀土永磁体且未设置第三安装槽13相比，第二槽体122插入非稀土永磁体可以使转子100的总质量减轻25％-35％，进而有效降低了转子100的质量，具有转子100的电机的工作负载也更小。例如，在图7所示的具体实施例中，质量减轻了28.02％。
若如图8中第三实施例所示，在第一安装槽11和第一槽体121中插入稀土永磁体，第二槽体122和第三安装槽13内插入非稀土永磁体。第二槽体122和第三安装槽13内的非稀土永磁体相互配合，使磁路闭合效果更好，此时，忽略第一安装槽11内稀土永磁体的漏磁量，第一槽体121内稀土永磁体的漏磁量占整体漏磁量的8％，而第二槽体122和第三安装槽13内的非稀土永磁体的漏磁量约占整体漏磁量的92％，极大程度地降低了稀土永磁体的漏磁量，使稀土永磁体基本都用于产生转矩，明显提高了稀土材料利用率以及转子100转矩。与第一安装槽11、第一槽体121和第三安装槽13内均插入稀土永磁体且未设置第三安装槽13相比，第二槽体122和第三安装槽13内插入非稀土永磁体可以使转子100的总质量减轻14％-25％，进而有效降低了转子100的质量，具有转子100的电机的工作负载也更小。例如，在图8所示的具体实施例中，质量减轻了21.36％。
根据本发明实施例的电机的转子100，通过将第二槽体122和第三安装槽13中内置气隙或嵌入较为便宜的非稀土永磁体，能够有效饱和磁路，使稀土永磁体漏磁量减少，稀土材料的利用率变高，进而提高转子100转矩，改善电机性能。
并且，在图6-图8所示的示例中，第二安装槽12内永磁体(即第二永磁体30和第三永磁体40)的辐式排布方式构成了并联磁路。在如图6所示的示例中，第一安装槽11内的稀土永磁体(即第一永磁体20)和第一槽体121内稀土永磁体(即第二永磁体30)构成了串联磁路，且第一安装槽11内的稀土永磁体和第三安装槽13内的非稀土永磁体(即第四永磁体50)构成了串联磁路；在如图7所示的示例中，第一安装槽11内的稀土永磁体和第一槽体121内稀土永磁体构成了串联磁路，且第一安装槽11内的稀土永磁体和第二槽体122内非稀土永磁体(即第三永磁体40)构成了串联磁路。在如图8所示的示例中，第一安装槽11内的稀土永磁体和第一槽体121内稀土永磁体构成了串联磁路，且第一安装槽11内的稀土永磁体和第二槽体122内非稀土永磁体构成了串联磁路，且第一安装槽11内的稀土永磁体和第三安装槽13内的非稀土永磁体构成了串联磁路。转子100共同利用串联磁路和并联磁路，会使电机既有串联磁路磁阻转矩大、漏磁小、永磁体不易退磁的优点，又拥有并联磁路气隙磁密大、转矩脉动小等优点。
在本发明的一些实施例中，转子铁心10可以为整体结构(转子铁心10的轴向长度可以根据实际情况灵活设置)，也可以为如图1和图2所示的轴向分段结构，即转子铁心10包括多段沿轴向堆叠设置的子转子铁心10’，这都在本发明的保护范围之内。
在转子铁心10包括多段子转子铁心10’的实施例中，相应的，每个永磁体(例如第一永磁体20、第二永磁体30、第三永磁体40或第四永磁体50)可以包括沿转子100的轴向分布的多块子永磁体，每块子永磁体安装于其中一段子转子铁芯10’，有利于实现转子100的轴向分段斜极，即相邻两块子永磁体沿转子100的周向转动预定角度(例如1°-3°)，能降低电机的转矩脉动与噪音，同时减小了每块子永磁体的沿转子100的轴向的长度，便于安装。
在本发明的一些实施例中，每段子转子铁心10’可以由多个硅钢片轴向堆叠而成。具体地，可以通过将多个硅钢片叠压在工装上进行铸造的方式来固定硅钢片，形成一段子转子铁心10’；或者通过焊接多个硅钢片外圆、在多个硅钢片上模冲自扣点进行扣压、在多个硅钢片上穿铆钉进行铆接或使用特殊的胶合剂进行胶接等方式来完成一段子转子铁心10’的制作。在转子铁心10包括多段子转子铁心10’的实施例中，多段子转子铁心10’可以通过自扣点进行扣压、穿铆钉进行铆接或者使用特殊的胶合剂进行铰接等方式连接在一起以构成转子铁心10。
需要说明的是，在转子铁心10包括多段子转子铁心10’的实施例中，多段子转子铁心10’的结构可以相同也可以不相同。在一些实施例中，多段子转子铁心10’包括第一子转子铁心，第一子转子铁心上安装槽的结构(包括径向截面尺寸和排布方式)以及安装于第一子转子铁心的永磁体的结构(包括径向截面尺寸和排布方式)可以与图6所示第一实施例的结构相同；在一些实施例中，多段子转子铁心10’包括第二子转子铁心，第二子转子铁心上安装槽的结构(包括径向截面尺寸和排布方式)以及安装于第二子转子铁心的永磁体的结构(包括径向截面尺寸和排布方式)可以与图7所示第二实施例的结构相同；在一些实施例中，多段子转子铁心10’包括第三子转子铁心，第三子转子铁心上安装槽的结构(包括径向截面尺寸和排布方式)以及安装于第三子转子铁心的永磁体的结构(包括径向截面尺寸和排布方式)可以与图8所示第三实施例的结构相同。
多段子转子铁心10’可以包括第一子转子铁心、第二子转子铁心和第三子转子铁心中的其中一种、其中两种或者三种都包括，并且多段子转子铁心10’中第一子转子铁心、第二子转子铁心和第三子转子铁心可以沿转子100的轴向任意排列，这都在本发明的保护范围之内。
例如，在转子100的轴向上，在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第一子转子铁心、第二子转子铁心、第一子转子铁心、第二子转子铁……的排布方式排布；
在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第一子转子铁心、第三子转子铁心、第一子转子铁心、第三子转子铁心……的排布方式排布；
在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第二子转子铁心、第三子转子铁心、第二子转子铁心、第三子转子铁心……的排布方式排布；
在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第一子转子铁心、第三子转子铁心、第二子转子铁心、第一子转子铁心、第三子转子铁心、第二子转子铁心……的排布方式排布；
在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第一子转子铁心、第一子转子铁心……第二子转子铁心、第二子转子铁心……第三子转子铁心、第三子转子铁心……的排布方式排布；
在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第一子转子铁心、第一子转子铁心……第三子转子铁心、第三子转子铁心……第二子转子铁心、第二子转子铁心……的排布方式排布；
在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第一子转子铁心、第二子转子铁心、第二子转子铁心、第三子转子铁心、第一子转子铁心、第二子转子铁心、第二子转子铁心、第三子转子铁心、……的排布方式排布；
在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第一子转子铁心、第一子转子铁心、第二子转子铁心、第三子转子铁心、第一子转子铁心、第一子转子铁心、第二子转子铁心、第三子转子铁心、……的排布方式排布；
在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第一子转子铁心、第二子转子铁心、第三子转子铁心、第二子转子铁心、第一子转子铁心、第二子转子铁心、第三子转子铁心、第一子转子铁心……的无序排布方式排布；
在一些实施例中，多段子转子铁心10’按照第一子转子铁心、第二子转子铁心、第三子转子铁心、第一子转子铁心、第二子转子铁心、第三子转子铁心……的排布方式排布，等等。
根据本发明的一些实施例，如图4所示，转子铁心10的中心点为o，第二永磁体30的中心点为b，位于该第二永磁体30沿转子铁心10的径向内侧的第三永磁体40的中心点为c，经过中心点o和中心点b的直线与经过中心点o和中心点c的直线重合。换言之，转子铁心10的经过第二永磁体30的中心点的径向和经过第三永磁体40的中心点的径向重合，再换言之，第二永磁体30的沿转子铁心10的径向延伸的中心线和第三永磁体40的沿转子铁心10的径向延伸的中心线同轴，使第二槽体122内的气隙或者第三永磁体40能够更好地改变第二永磁体30的磁路，磁路闭合效果更好，有利于减少稀土永磁体漏磁。
在本发明的一些实施例中，第一永磁体20的长宽比为5.13-6.65，例如5.13、5.2、5.4、5.6、5.8、6、6.2、6.4和6.65等。在上述尺寸范围内，第一永磁体20的输出转矩更佳，漏磁更少。
需要说明的是，在本发明中，第一永磁体20的具体结构可以根据实际情况需要灵活设置。例如，在一些实施例中，第一永磁体20可以在转子100的周向上延伸成弧形永磁体，以使第一永磁体20的延伸长度更大，有利于提高磁性能，此时第一永磁体20的长可以为弧形永磁体的弦长，第一永磁体20的宽即弧形永磁体在转子100径向上的宽度。在另一些实施例中，第一永磁体20可以在转子100的周向上延伸成一字形永磁体，换言之，第一永磁体20为矩形永磁体，矩形永磁体沿转子100的切向延伸，第一永磁体20的结构更简单，更易于加工，此时第一永磁体20的长为矩形永磁体在转子100切向上的长度，第一永磁体20的宽即矩形永磁体在转子100径向上的宽度。在又一些实施例中，第一永磁体20可以在转子100的周向上延伸成折线形永磁体，例如图4中所示的V形永磁体，此时第一永磁体20的长为V形永磁体的两个直永磁体的长度的和(即图4中第一永磁体20的长度L1等于L11和L12的和)，第一永磁体20的宽为V形永磁体的直永磁体的宽度。
如图3和图4所示，转子铁心10的外径为φ2，第二永磁体30和第三永磁体40的长度之和为L3，并且φ2和L3满足：3.2≤φ2/L3≤4.3，例如3.2、3.4、3.6、3.8、4、4.2和4.3等。这里，第二永磁体30和第三永磁体40的长度可以理解为第二永磁体30和第三永磁体40在转子铁心10的径向上的延伸长度。由此，第二永磁体30和第三永磁体40的长度足够长，以提供足够的转子100转矩，同时防止第二永磁体30和第三永磁体40的长度过长导致转子铁心10的结构强度差。
在本发明的一些实施例中，如图4所示，在转子铁心10的周向上，第一永磁体20和第三永磁体40的彼此靠近的侧面的夹角为α1且α1满足：3.98°≤α1≤5.15°，例如α1可以为4°、4.2°、4.4°、4.6°、4.8°和5°等。防止第一永磁体20和第三永磁体40之间的距离过小导致转子铁心10的结构强度差，也防止第一永磁体20和第三永磁体40之间的距离过大影响磁通路径的闭合，在该角度范围内，所产生磁场的磁性能更好，输出转矩更大。
继续参照图4所示，转子铁心10的中心点为o，第一永磁体20的中心点为a，与该第一永磁体20相邻第二永磁体30的中心点为b，与该第一永磁体20相邻第三永磁体40的中心点为c，连接中心点o和中心点a的直线段为oa，连接中心点o和中心点b的直线段为ob，连接中心点o和中心点c的直线段为oc。
其中，oa和ob的夹角∠aob，即转子铁心10的经过相邻的第一永磁体20的中心点的径向与经过第二永磁体30的中心点的径向的夹角为α2，换言之，第一永磁体20的沿转子铁心10的径向延伸的中心线与相邻第二永磁体30的沿转子铁心10的径向延伸的中心线所成夹角为α2且α2满足：20°≤α2≤30°，例如α2可以为22°、24°、26°和28°等。oa和oc的夹角∠aoc，即转子铁心10的经过第一永磁体20的中心点的径向与经过相邻的第三永磁体40的中心点的径向的夹角为α2，换言之，第一永磁体20的沿转子铁心10的径向延伸的中心线与相邻第三永磁体40的沿转子铁心10的径向延伸的中心线所成夹角为α4且α4满足：20°≤α4≤30°，例如α4可以为22°、24°、26°和28°等。
第一永磁体20、第二永磁体30和第三永磁体40的数量更适宜，进而转子100的极数可以满足更多工业需求，例如，在如图3所示的示例中，转子100极数为八极，α2和α4相同，均为22.5°。
根据本发明的一些实施例，如图4所示，第二永磁体30和第三永磁体40的体积之和大于第一永磁体20的体积，例如第二永磁体30和第三永磁体40的体积之和与第一永磁体20的体积比为2.28-3.87。由于相邻两个第一永磁体20内的永磁体共用一个第二永磁体30或第三永磁体40构成磁路，因此，第二永磁体30和第三永磁体40的体积略大，使第二永磁体30和第三永磁体40可以为两侧均提供足够强的磁场，以提高输出转矩。
在本发明的一些实施例中，在转子铁心10的径向上，第三永磁体40的长度和第二永磁体30的长度的比值为1.26-2.84，例如1.26、1.5、2、2.5和2.84等，以使第二永磁体30在转子铁心10径向上向内延伸的距离足够大，以保证输出转矩，又防止延伸的距离过大导致稀土永磁体漏磁严重。
在转子铁心10的周向上，第三永磁体40的宽度和第二永磁体30的宽度的比值为1.96-2.58，例如1.96、2、2.2、2.4和2.58等，截面积比为2.46-7.32，例如2.46、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7和7.32等。由此，第三永磁体40的体积足够大，以保证输出转矩，又避免第三永磁体40的尺寸过大，导致转子铁心10的结构强度差。
根据本发明的一些实施例，如图3和图4所示，第一永磁体20在转子铁心10的周向上的长度为L1，第二永磁体30沿转子铁心10的径向延伸的长度为L2，转子铁心10的内径为φ1且外径为φ2，其中，0.5L1≤L2≤0.25(φ2-φ1)。由于在转子100工作过程中，第二永磁体30越靠近转子100的外周面，漏磁越少，因此，第二永磁体30的长度在上述尺寸范围内时，既保证了第二永磁体30的长度足够大，以保证输出转矩，又防止第二永磁体30的长度过大导致其径向内端漏磁严重，有利于提高稀土永磁体的利用率。
根据本发明的一些实施例，第一永磁体20和第二永磁体30的宽度相等，便于工艺加工。第一永磁体20和第二永磁体30的长度比为1.28-1.85，即第一永磁体20比第二永磁体30的长度长。由于在转子100工作过程中，第一永磁体20比第二永磁体30的漏磁量小，因此，第一永磁体20略长，有利于提高稀土永磁体的利用率，减少漏磁，提高输出转矩。
根据本发明的一些实施例，如图4所示，在转子铁心10的周向上，第三安装槽13具有彼此相对的第一槽壁面131和第二槽壁面132，并且第一槽壁面131和第二槽壁面132分别与相邻的第二槽体122的槽壁面(这里的槽壁面是指第二槽体122沿转子铁心10的周向的且与第三安装槽13邻近的槽壁面)平行，以使第三安装槽13的体积更大，同时使结构更对称，有利于减少漏磁，且便于加工制造。
例如，在如图3和图4所示的示例中，转子100的极数为八极，第一槽壁面131和第二槽壁面132的夹角为45°，相邻两个第二槽体122的彼此靠近的两个槽壁面夹角也为45°，并且第一槽壁面131和第二槽壁面132分别与相邻的第二槽体1222的槽壁面平行，使第三安装槽13与两个第二安装槽12之间的磁桥结构对称，磁路分布更均匀。
需要说明的是，在本发明中，第三安装槽13的具体结构可以根据实际情况灵活设置。例如，在如图4所示的示例中，第三安装槽13为梯形槽，梯形槽的两个侧边形成为第一槽壁面131和第二槽壁面132。而在另一些实施例中，第三安装槽13也可以为扇面形，即使图4中梯形槽的上底边和下底边沿弧线延伸。再例如，在又一些实施例中，图4中梯形槽的上底边或下底边还可以沿折线延伸，以使第三安装槽13形成为多边形槽。
在本发明的一些实施例中，转子铁心10的中心点为o，第二永磁体30的中心点为b，在转子铁心10的周向上与该第二永磁体30相邻第四永磁体50的中心点为d，连接中心点o和中心点b的直线段为ob，连接中心点o和中心点d的直线段为od。其中，ob和od的夹角∠bod，即转子铁心10的经过第四永磁体50的中心点的径向、以及转子铁心10的经过第二永磁体30的中心点的径向所成的夹角为α3且α3满足：20°≤α3≤30°，例如α3可以为22°24°、26°和28°等。第四永磁体50和第二永磁体30的数量更适宜，进而转子100的极数可以满足更多工业需求。
需要说明的是，在本发明中，oa和ob可以重合也可以不重合，即第一永磁体20和第四永磁体50的中心线可以重合也可以不重合，进而α2和α3可以相同也可以不相同。例如，在如图3所示的示例中，转子100极数为八极，α3为22.5°，第四永磁体50和第一永磁体20的中心线同轴，使第三安装槽13可以与第一安装槽11的中心线同轴，以进一步提高转子铁心10的对称性，进而提高磁场分布的对称性。
在第三安装槽13为梯形槽的实施例中，如图3和图4所示，第四永磁体50可以为梯形永磁体，以尽可能增大第四永磁体50的体积。梯形永磁体的上底边位于下底边的远离第一永磁体20的一侧，以使梯形槽的尺寸可以设计地更大，气隙更大，或者所容纳的梯形永磁体的体积可以更大，有利于改善降低稀土永磁体漏磁的效果。
另外，梯形永磁体的下底边和上底边的长度比为2.03-2.58，梯形永磁体的高度H、转子铁心10的内径φ1和转子铁心10的外径φ2满足：H≥0.125(φ2-φ1)，梯形永磁体和第三永磁体40的沿转子铁心10的径向的截面积比为0.95-1.23。使梯形槽的尺寸足够大，进而使梯形槽内的气隙更大，或者梯形永磁体的体积足够大，以提高减少漏磁的效果，并且防止梯形槽的尺寸过大导致转子铁心10的结构强度差。
根据本发明的一些实施例，转子100的极数、第一永磁体20的数量、第二永磁体30的数量、第三永磁体40的数量和第四永磁体50的数量相等。转子100的每个磁极与其周向一侧的一个磁极共用一个第二安装槽12内的第二永磁体30和第三永磁体40，该磁极与其周向另一侧的另一个磁极共用另一个第二安装槽12内的第二永磁体30和第三永磁体40，转子100的每一个磁极下有一个第一永磁体20、一个第二永磁体30、一个第三永磁体40和一个第四永磁体50。减少了所需安装槽和永磁体的数量，使转子100的结构更简单，结构强度更高。
在本发明中，转子100的极数为六极或者八极，使转子100可以满足更多电机的使用需求，并且相应的第一永磁体20、第二永磁体30、第三永磁体40和第四永磁体50的尺寸设计也可以更合理，以利于降低漏磁，使电机转矩密度和功率密度高，抗不可逆去磁能力强。
根据本发明实施例的驱动电机包括根据本发明实施例的电机的转子100。由于根据本发明实施例的电机的转子100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的驱动电机，通过同时设置稀土永磁体和非稀土永磁体，减少了稀土永磁体的用量，显著降低了制造成本，并且通过将内圈永磁体3设置于外圈永磁体2的内侧，能够有效饱和磁路，使稀土永磁体漏磁量减少，稀土材料的利用率变高，进而提高转子100转矩，改善驱动电机性能。此外，与纯稀土永磁体的转子相比，本发明的转子100质量更轻，有利于降低驱动电机的质量，进而可以降低具有驱动电机的车辆等设备的负载，满足驱动电机对高电压、小质量、低成本、较大的起动转矩和较大的调速范围、高效率、低损耗、高可靠性等的要求。
根据本发明实施例的车辆包括根据本发明实施例的驱动电机。由于根据本发明实施例的驱动电机具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的车辆，通过同时设置稀土永磁体和非稀土永磁体，减少了稀土永磁体的用量，显著降低了制造成本，并且通过将内圈永磁体3设置于外圈永磁体2的内侧，能够有效饱和磁路，使稀土永磁体漏磁量减少，稀土材料的利用率变高，进而提高转子100转矩，改善驱动电机性能。此外，与纯稀土永磁体的转子相比，本发明的转子100质量更轻，有利于降低驱动电机的质量，进而可以降低具有驱动电机的车辆的负载，满足车辆的驱动电机对高电压、小质量、低成本、较大的起动转矩和较大的调速范围、高效率、低损耗、高可靠性等的要求。
根据本发明实施例的车辆、驱动电机和转子100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种电机的转子，其特征在于，所述转子包括：
转子铁心；
多个外圈永磁体，多个所述外圈永磁体安装于所述转子铁心且包括多个第一永磁体和多个第二永磁体，多个所述第一永磁体沿所述转子铁心的周向分布且沿所述转子铁心的周向延伸，所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向延伸，每个所述第二永磁体位于相邻两个所述第一永磁体之间；
多个内圈永磁体，多个所述内圈永磁体安装于所述转子铁心，在所述转子铁心的径向上，所述内圈永磁体位于所述外圈永磁体的靠近所述转子铁心的轴线的一侧，其中，
所述外圈永磁体为稀土永磁体，所述内圈永磁体为非稀土永磁体；
所述内圈永磁体包括第三永磁体，所述第三永磁体沿所述转子铁心的径向延伸，所述第三永磁体位于所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向的内侧；和/或，
所述内圈永磁体包括第四永磁体，所述第四永磁体位于所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向的内侧；
所述第一永磁体在所述转子铁心的周向上的长度和在所述转子铁心的径向上的宽度的比值为5.13-6.65，所述转子铁心的外径为φ2，所述第二永磁体和所述第三永磁体在所述转子铁心的径向上的长度之和为L3，其中，3.2≤φ2/L3≤4.3。
2.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述转子铁心上设置有多个第一安装槽、多个第二安装槽和多个第三安装槽，所述第二安装槽包括彼此连通的第一槽体和第二槽体，所述第一槽体位于所述第二槽体沿所述转子铁心的径向的外侧，所述第三安装槽位于相邻两个所述第二槽体之间，
所述第一永磁体安装于所述第一安装槽，所述第二永磁体安装于所述第一槽体，所述第三永磁体安装于所述第二槽体，所述第四永磁体安装于所述第三安装槽。
3.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述转子铁心的中心点为o，所述第二永磁体的中心点为b，位于该所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向内侧的所述第三永磁体的中心点为c，经过所述中心点o和所述中心点b的直线与经过所述中心点o和所述中心点c的直线重合。
4.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，在所述转子铁心的周向上，所述第一永磁体和所述第三永磁体的彼此靠近的侧面的夹角为α1且所述α1满足：3.98°≤α1≤5.15°，
所述转子铁心的中心点为o，所述第一永磁体的中心点为a，与该所述第一永磁体相邻所述第二永磁体的中心点为b，与该所述第一永磁体相邻所述第三永磁体的中心点为c，连接所述中心点o和所述中心点a的直线段为oa，连接所述中心点o和所述中心点b的直线段为ob，连接所述中心点o和所述中心点c的直线段为oc，
所述oa和所述ob的夹角∠aob为α2且所述α2满足：20°≤α2≤30°，所述oa和所述oc的夹角∠aoc为α4且所述α4满足：20°≤α4≤30°。
5.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第二永磁体和所述第三永磁体的体积之和与所述第一永磁体的体积的比值为2.28-3.87。
6.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第三永磁体和所述第二永磁体沿所述转子铁心的周向延伸的宽度的比值为1.96-2.58，沿所述转子铁心的径向延伸的长度的比值为1.26-2.84，沿所述转子铁心的径向的截面积的比值为2.46-7.32。
7.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第一永磁体在所述转子铁心的周向上的长度为L1，所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向延伸的长度为L2，所述转子铁心的内径为φ1且外径为φ2，其中，
0.5L1≤L2≤0.25(φ2-φ1)。
8.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向延伸的宽度和所述第二永磁体沿所述转子铁心的周向延伸的宽度相等，所述第一永磁体沿所述转子铁心的周向延伸的长度和所述第二永磁体沿所述转子铁心的径向延伸的长度的比值为1.28-1.85。
9.根据权利要求2所述的电机的转子，其特征在于，在所述转子铁心的周向上，所述第三安装槽具有彼此相对的第一槽壁面和第二槽壁面，所述第一槽壁面和所述第二槽壁面分别与相邻的所述第二槽体的槽壁面平行。
10.根据权利要求9所述的电机的转子，其特征在于，所述转子铁心的中心点为o，所述第二永磁体的中心点为b，在所述转子铁心的周向上与该所述第二永磁体相邻所述第四永磁体的中心点为d，连接所述中心点o和所述中心点b的直线段为ob，连接所述中心点o和所述中心点d的直线段为od，
所述ob和所述od的夹角∠bod为α3且所述α3满足：20°≤α3≤30°。
11.根据权利要求9所述的电机的转子，其特征在于，所述第三安装槽为梯形槽，所述第四永磁体为梯形永磁体，所述梯形永磁体的上底边位于下底边的远离所述第一永磁体的一侧，所述下底边和所述上底边的长度比为2.03-2.58，所述梯形永磁体的高度H、所述转子铁心的内径φ1和所述转子铁心的外径φ2满足：H≥0.125(φ2-φ1)，所述梯形永磁体和所述第三永磁体的沿所述转子铁心的径向的截面积比为0.95-1.23。
12.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数、所述第一永磁体的数量、所述第二永磁体的数量、所述第三永磁体和所述第四永磁体的数量相等，所述转子的极数为六极或八极。
13.一种驱动电机，其特征在于，包括根据权利要求1-12中任一项所述的电机的转子。
14.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求13所述的驱动电机。
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