CN112865366B

CN112865366B - 驱动电机及具有其的电动汽车

Info

Publication number: CN112865366B
Application number: CN202110057626.6A
Authority: CN
Inventors: 汪汉新; 郭长光; 贾金信; 肖意南; 刘淼; 姜月明
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2041-01-15
Also published as: CN112865366A

Abstract

本发明提供了一种驱动电机及具有其的电动汽车，该驱动电机包括转子，转子包括多个转子冲片，转子冲片上周向间隔设置有多组磁钢槽，每组磁钢槽包含两个槽型单元，两个槽型单元呈V型设置在转子冲片上，同组磁钢槽中，两个槽型单元的夹角在110°至140°之间。通过本申请提供的技术方案，能够解决现有技术中的驱动电机转矩脉动大的问题。

Description

驱动电机及具有其的电动汽车

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种驱动电机及具有其的电动汽车。

背景技术

目前，汽车自动化已成为行业发展趋势，驱动电机作为新能源汽车能量转换的关键一环，对新能源汽车有着很大的影响。对于4.5t-6t物流车，其驱动电机采用功率密度较高的永磁同步电机，但其在工作时转矩脉动和噪音较大，其电机NVH性能较差。

发明内容

本发明提供一种驱动电机及具有其的电动汽车，以解决现有技术中的驱动电机转矩脉动大的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种驱动电机，驱动电机包括转子，转子包括多个转子冲片，转子冲片上周向间隔设置有多组磁钢槽，每组磁钢槽包含两个槽型单元，两个槽型单元呈V型设置在转子冲片上，同组磁钢槽中，两个槽型单元的夹角在110°至140°之间。

进一步地，驱动电机还包括磁钢，磁钢位于槽型单元内，磁钢的厚度为L1，磁钢的长度为L2，其中，L2≥2*L1。

进一步地，槽型单元包括顺次连接的第一直边、第一斜边、第二直边和第二斜边，每组两个槽型单元的第一斜边相对设置，第二斜边的长度为L3，其中，L3≥L1。

进一步地，第一直边与第二斜边之间具有相互连接的第一过渡弧、过渡斜边以及第二过渡弧，第一过渡弧与第一直边连接，第二过渡弧与第二斜边连接，第一过渡弧的圆心和第二过渡弧的圆心的间距在0.2mm至0.4mm之间。

进一步地，第二直边与第二斜边之间具有第三过渡弧，第三过渡弧的半径为R1，其中，R1的取值范围在0.5*L1至0.6*L1之间。

进一步地，槽型单元内还设置有避让缺口，避让缺口用于避让磁钢，避让缺口为弧形，避让缺口的半径为R2，其中，0.2mm≤R2≤0.5mm。

进一步地，转子冲片上还设置有中心孔和多个去重槽，多个去重槽沿转子冲片的周向间隔设置，去重槽与转子冲片的中心的最大半径为R3，去重槽与转子冲片的中心的最小半径为R4，相邻两个去重槽的最小间隔为L4，其中，R3＝R5-(0.6～0.7)*ω²*R，R4＝R6+(0.07～0.1)*ω²*R，L4＝(0.8～0.11)*ω²*R，上述公式中，R为转子冲片的半径，ω为转子冲片的转速，R5为槽型单元与转子冲片的中心的最小半径，R6为转子冲片的中心孔的半径。

进一步地，驱动电机还包括定子，定子包括多个定子冲片，定子冲片的内径为Di，定子冲片的外径为D，其中，Di与D的比值在0.689至0.691的范围内。

进一步地，定子冲片上设置有定子槽，定子槽的槽深在17mm至17.5mm之间，定子槽的开口宽度在1.5mm至2mm之间。

进一步地，定子冲片具有定子齿和定子轭部，多个定子齿周向间隔设置在定子冲片上，定子齿的齿宽在5.6mm至6mm之间，定子轭部的尺寸在14.2mm至14.8mm之间。

进一步地，转子与定子之间形成气隙，气隙在径向方向的尺寸在0.6至0.7mm之间。

根据本发明的另一方面，提供了一种电动汽车，电动汽车包括上述提供的驱动电机。

应用本发明的技术方案，该驱动电机包括转子，该转子包括多个转子冲片，转子冲片上设置有多组磁钢槽，将每组磁钢槽中的两个槽型单元的夹角设置在110°至140°之间，这样能够加大转子极弧尺寸，降低电机谐波及转矩脉动，进而能够提高驱动电机的NVH性能。

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示出了根据本发明实施例提供的驱动电机的转子冲片的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的转子冲片的局部示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的驱动电机的定子冲片的结构示意图；

图4示出了图3中A处的局部放大图；

图5示出了根据本发明实施例提供的驱动电机的转矩脉动仿真数据；

图6示出了根据本发明实施例提供的驱动电机的噪音测试分析瀑布图；

图7示出了根据本发明实施例提供的驱动电机的激振力数据图表。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子冲片；11、槽型单元；111、第一直边；112、第一斜边；113、第二直边；114、第二斜边；115、避让缺口；12、中心孔；13、去重槽；

20、磁钢；30、定子冲片；31、定子槽；32、定子齿；33、定子轭部。

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。

如图1至图4所示，本申请实施例提供了一种驱动电机，该驱动电机包括转子，该转子包括多个转子冲片10，转子冲片10上周向间隔设置有多组磁钢槽，每组磁钢槽包含两个槽型单元11，两个槽型单元11呈V型设置在转子冲片10上，同组磁钢槽中，两个槽型单元11的夹角在110°至140°之间。其中，图2中a表示两个槽型单元11的夹角。同组的两个槽型单元11的夹角可以为110°、115°、120°、130°、140°，可以根据需要进行设计。

通过本申请提供的技术方案，该驱动电机包括转子，该转子包括多个转子冲片10，转子冲片10上设置有多组磁钢槽，将每组磁钢槽中的两个槽型单元11的夹角设置在110°至140°之间，这样能够加大转子极弧尺寸，降低电机谐波及转矩脉动，进而能够提高驱动电机的NVH性能。

如图2所示，该驱动电机还包括磁钢20，磁钢20位于槽型单元11内，磁钢20的厚度为L1，磁钢20的长度为L2，其中，L2≥2*L1。通过上述设计，可以增大电机的磁通量，如此能够在同等输出转矩的情况下，减小电机的电流，进而能够提升电机效率、降低损耗，达到节能效果。为了便于理解，图2中只在其中一个槽型单元11内设置有磁钢20。

具体的，该槽型单元11包括顺次连接的第一直边111、第一斜边112、第二直边113和第二斜边114，每组两个槽型单元11的第一斜边112相对设置，第二斜边114的长度为L3，其中，L3≥L1。如此设计可以增大第二斜边114的长度，以增加隔磁桥的长度，进而得到较好的谐波含量及转矩脉动，增加隔磁桥的长度能够减少转子漏磁，提升电机输出能力，并且能够提高转子结构强度，保证电机可输出更高的转速而不会损坏。

其中，第一直边111与第二斜边114之间具有相互连接的第一过渡弧、过渡斜边以及第二过渡弧，第一过渡弧与第一直边111连接，第二过渡弧与第二斜边114连接，第一过渡弧的圆心和第二过渡弧的圆心的间距在0.2mm至0.4mm之间。通过上述设置可以增大隔磁桥整体面积，以进一步降低电机谐波及转矩脉动。

第二直边113与第二斜边114之间具有第三过渡弧，第三过渡弧的半径为R1，其中，R1的取值范围在0.5*L1至0.6*L1之间。通过上述设置可以增大隔磁桥整体面积，以进一步降低电机谐波及转矩脉动。

具体的，该槽型单元11内还设置有避让缺口115，避让缺口115用于避让磁钢20以便于将磁钢20放置在槽型单元11内，避让缺口115为弧形，避让缺口115的半径为R2，其中，0.2mm≤R2≤0.5mm。通过设置避让缺口115可提升磁钢20的抗退磁能力，避免电机在大电流及高温工况下发生不可逆退磁的情形，且该避让缺口115可以减少磁钢20倒角，使磁钢20在没有倒角的情况下也可以顺利插入槽型单元11内。

其中，该转子冲片10上还设置有中心孔12和多个去重槽13，多个去重槽13沿转子冲片10的周向间隔设置，去重槽13与转子冲片10的中心的最大半径为R3，去重槽13与转子冲片10的中心的最小半径为R4，相邻两个去重槽13的最小间隔为L4。R3、R4以及L4均为范围值。其中，R3在R5-0.6*ω²*R至R5-0.7*ω²*R的区间内，R4在R6+0.07*ω²*R至R6+0.1*ω²*R的区间内，L4在0.8*ω²*R至0.11*ω²*R。在上述公式中，R为转子冲片10的半径，ω为转子冲片10的转速，R5为槽型单元11与转子冲片10的中心的最小半径，R6为转子冲片10的中心孔12的半径。通过上述设置，可以在减重的同时不影响转子磁路和转子强度。

在本实施例中，该驱动电机还包括定子，该定子包括多个定子冲片30，定子冲片30的内径为Di，定子冲片30的外径为D，其中，Di与D的比值在0.689至0.691的范围内。通过将Di与D的比值设置在上述范围内，可以得到优质的电机定子裂比，以提高电机出力。

具体的，该定子冲片30上设置有定子槽31，定子槽31的槽深在17mm至17.5mm之间，定子槽31的开口宽度在1.5mm至2mm之间。如此设置，可以使定子磁密更均匀，提高了电机出力，减小了转矩脉动。

其中，定子冲片30具有定子齿32和定子轭部33，多个定子齿32周向间隔设置在定子冲片30上，定子齿32的齿宽在5.6mm至6mm之间，定子轭部33的尺寸在14.2mm至14.8mm之间。通过上述设置能有效调节定子磁密，使磁密更均匀，磁密不超过1.8T或1.9T，能够进一步降低电机转矩脉动和齿槽转矩，提高电机的NVH性能。

在本实施例中，该转子与所述定子之间形成气隙，将气隙在径向方向的尺寸设置在0.6至0.7mm之间。这样可以减小电机电流、提高电机的功率因数，降低电机损耗中占比较大的铜耗，进一步提升电机效率、降低整车能耗、提升整车运行里程。

通过本申请提高的驱动电机进行转矩脉动仿真测试，其结果如图5所示，其转矩脉动小于3％。

如图6所示，在驱动电机的噪音测试分析瀑布图中，每条线从左下方到右上方的趋势很明显，并且每条线都相互分开、独立，通过本申请提供的驱动电机，能够有效降低噪音。

如图7所示，通过进行电机激振力密度仿真测试，其能够反应处本申请提供的驱动电机的激振力幅值较小，激振力密度的幅值为2394Pa。

通过本申请提供的驱动电机，其具有以下优点：

1、提高电机的过载能力、效率和功率密度，能够降低电机电流，进而降低整车能耗、提升电机运行时的安全可靠性；

2、通过定子尺寸设计、转子尺寸设计、定转子气隙的选取，能够将电机的电磁激振力、转矩脉动、谐波等性能参数做到最低，提升电机的NVH性能；

3、能够减少气隙谐波磁场在转子表面产生的损耗，避免转子出现温度升高的情况，降低永磁体工作温度，降低磁钢热退磁的风险、提升电机可靠性，保证永磁体磁性能，使电机能够达到更高的输出性能，提升电机效率。

本申请另一实施例提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述提供的驱动电机。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

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

1.一种驱动电机，其特征在于，所述驱动电机包括转子，所述转子包括多个转子冲片（10），所述转子冲片（10）上周向间隔设置有多组磁钢槽，每组磁钢槽包含两个槽型单元（11），两个所述槽型单元（11）呈V型设置在所述转子冲片（10）上，同组所述磁钢槽中，两个所述槽型单元（11）的夹角在110°至140°之间；所述驱动电机还包括磁钢（20），所述磁钢（20）位于所述槽型单元（11）内，所述磁钢（20）的厚度为L1，所述磁钢（20）的长度为L2，其中，L2≥2*L1；所述槽型单元（11）包括顺次连接的第一直边（111）、第一斜边（112）、第二直边（113）和第二斜边（114），每组两个所述槽型单元（11）的第一斜边（112）相对设置，所述第二斜边（114）的长度为L3，其中，L3≥L1；所述第一直边（111）与所述第二斜边（114）之间具有相互连接的第一过渡弧、过渡斜边以及第二过渡弧，所述第一过渡弧与所述第一直边（111）连接，所述第二过渡弧与所述第二斜边（114）连接，所述第一过渡弧的圆心和所述第二过渡弧的圆心的间距在0.2mm至0.4mm之间；所述转子冲片（10）上还设置有中心孔（12）和多个去重槽（13），多个所述去重槽（13）沿所述转子冲片（10）的周向间隔设置，所述去重槽（13）与所述转子冲片（10）的中心的最大半径为R3，所述去重槽（13）与所述转子冲片（10）的中心的最小半径为R4，相邻两个所述去重槽（13）的最小间隔为L4，其中，R3=R5-（0.6~0.7）*ω²*R，R4=R6+（0.07~0.1）*ω²*R，L4=（0.8~0.11）*ω²*R，上述公式中，R为转子冲片（10）的半径，ω为转子冲片（10）的转速，R5为所述槽型单元（11）与所述转子冲片（10）的中心的最小半径，R6为所述转子冲片（10）的中心孔（12）的半径。

2.根据权利要求1所述的驱动电机，其特征在于，所述第二直边（113）与所述第二斜边（114）之间具有第三过渡弧，所述第三过渡弧的半径为R1，其中，R1的取值范围在0.5*L1至0.6*L1之间。

3.根据权利要求1所述的驱动电机，其特征在于，所述槽型单元（11）内还设置有避让缺口（115），所述避让缺口（115）用于避让磁钢（20），所述避让缺口（115）为弧形，所述避让缺口（115）的半径为R2，其中，0.2mm≤R2≤0.5mm。

4.根据权利要求1所述的驱动电机，其特征在于，所述驱动电机还包括定子，所述定子包括多个定子冲片（30），所述定子冲片（30）的内径为Di，所述定子冲片（30）的外径为D，其中，Di与D的比值在0.689至0.691的范围内。

5.根据权利要求4所述的驱动电机，其特征在于，所述定子冲片（30）上设置有定子槽（31），所述定子槽（31）的槽深在17mm至17.5mm之间，所述定子槽（31）的开口宽度在1.5mm至2mm之间。

6.根据权利要求4所述的驱动电机，其特征在于，所述定子冲片（30）具有定子齿（32）和定子轭部（33），多个所述定子齿（32）周向间隔设置在所述定子冲片（30）上，所述定子齿（32）的齿宽在5.6mm至6mm之间，所述定子轭部（33）的尺寸在14.2mm至14.8mm之间。

7.根据权利要求4所述的驱动电机，其特征在于，所述转子与所述定子之间形成气隙，所述气隙在径向方向的尺寸在0.6至0.7mm之间。

8.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求1至7中任一项所述的驱动电机。