CN112953055A - 一种转子结构、电机及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种转子结构、电机及车辆。本发明提供的转子结构，包括转子铁芯和磁钢，转子铁芯上设置有用于容置磁钢的磁钢槽，磁钢槽包括用于容置磁钢的容置部以及用于隔磁的隔磁部，容置部的两端均衔接有隔磁部，其中，容置部包括第一限位边和第二限位边，第一限位边包括直线段和衔接于直线段端部并与直线段呈钝角设置的倾角段，直线段与第二限位边平行设置，倾角段在直线段的投影长度与直线段的长度之和、第二限位边的长度以及磁钢的长度相等。所述转子结构通过设置倾角段能够保证在不改变磁钢的布置位置的情况下，提高磁钢的抗退磁能力，保证电机输出功率。

Description

一种转子结构、电机及车辆

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种转子结构、电机及车辆。

背景技术

电机由于具有高功率因数、高功率密度、高效率等优点被广泛应用于新能源电动汽车行业。电机通常包括外壳、定子总成和转子总成，定子总成固定在外壳内，定子总成包括定子铁芯和铁芯绕组，转子总成包括转子铁芯、均匀设置在转子铁芯上的磁钢槽以及安装在磁钢槽内的磁钢，外壳上设置有接线盒以为铁芯绕组供电，从而实现电机的旋转驱动功能。为了提高电机的输出功率，现有的电机转子结构上的磁钢通常设置在靠近转子铁芯外边缘的位置，然而该设置方式磁钢抗退磁能力较弱。

因此，亟待需要一种转子结构以解决上述问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种转子结构，能够在不改变磁钢布置位置的情况下，提高磁钢的抗退磁能力，保证电机输出功率。

本发明的第二个目的在于提供一种电机，通过应用上述转子结构，能够在不改变磁钢布置位置的情况下，保证电机输出功率，提高电机可靠性，且电机调速范围宽。

本发明的第三个目的在于提供一种车辆，通过应用上述电机，能够提高整车可靠性。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

第一方面，提供了一种转子结构，包括转子铁芯和磁钢，所述转子铁芯上设置有用于容置所述磁钢的磁钢槽；所述磁钢槽包括：

容置部，包括第一限位边和第二限位边，所述第一限位边包括直线段和衔接于所述直线段端部并与所述直线段呈钝角设置的倾角段，所述直线段与所述第二限位边平行设置，所述倾角段在所述直线段的投影长度与所述直线段的长度之和、所述第二限位边的长度以及所述磁钢的长度相等；

隔磁部，所述容置部的两端均衔接有所述隔磁部。

作为所述转子结构的可选方案，所述倾角段为圆弧形。

作为所述转子结构的可选方案，所述倾角段的半径r范围为1mm≤r≤3mm。

作为所述转子结构的可选方案，所述倾角段与所述直线段之间的夹角θ的范围为130°≤θ≤170°。

作为所述转子结构的可选方案，所述直线段的两端均设置有所述倾角段。

作为所述转子结构的可选方案，两个所述磁钢槽以所述转子铁芯的径线P为中心对称设置形成外层V型磁钢槽，两个所述磁钢槽以所述转子铁芯的径线P为中心对称设置形成内层V型磁钢槽，且所述内层V型磁钢槽和所述外层V型磁钢槽沿所述径线P的延伸方向排列设置，所述内层V型磁钢槽和所述外层V型磁钢槽形成一组磁钢槽组，多组所述磁钢槽组沿所述转子铁芯的圆周方向均匀间隔设置。

作为所述转子结构的可选方案，所述外层V型磁钢槽与所述转子铁芯的外边缘之间的隔磁桥的宽度d1为0.5mm≤d1≤1.5mm。

作为所述转子结构的可选方案，所述外层V型磁钢槽中的两个磁钢槽之间的隔磁桥的宽度d2为1mm≤d2≤1.5mm。

作为所述转子结构的可选方案，所述内层V型磁钢槽与所述转子铁芯的外边缘之间的隔磁桥的宽度d3为1mm≤d3≤2.5mm。

作为所述转子结构的可选方案，所述内层V型磁钢槽中的两个磁钢槽正中间设置有隔磁槽，两个所述磁钢槽与所述隔磁槽之间的隔磁桥的宽度d4为0.5mm≤d4≤1.5mm。

作为所述转子结构的可选方案，两个所述磁钢槽以所述转子铁芯的径线P为中心对称设置形成V型磁钢槽，多个所述V型磁钢槽沿所述转子铁芯的圆周方向均匀间隔设置；所述V型磁钢槽中的两个磁钢槽之间的隔磁桥的宽度d22为1mm≤d22≤1.5mm。

第二方面，提供了一种电机，包括如上所述的转子结构。

第三方面，提供了一种车辆，包括如上所述的电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的转子结构，包括转子铁芯和磁钢，转子铁芯上设置有用于容置磁钢的磁钢槽，磁钢槽包括用于容置磁钢的容置部以及用于隔磁的隔磁部，容置部的两端均衔接有隔磁部，其中，容置部包括第一限位边和第二限位边，第一限位边包括直线段和衔接于直线段端部并与直线段呈钝角设置的倾角段，直线段与第二限位边平行设置，倾角段在直线段的投影长度与直线段的长度之和、第二限位边的长度以及磁钢的长度相等。所述转子结构通过设置倾角段能够保证在不改变磁钢的布置位置的情况下，提高磁钢的抗退磁能力，保证电机输出功率。

本发明提供的电机，通过应用上述转子结构，能够在不改变磁钢布置位置的情况下，保证电机输出功率，提高电机可靠性，且电机调速范围宽。

本发明提供的车辆，通过应用上述电机，能够提高整车可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的转子结构的局部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一种磁钢槽的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第二种磁钢槽的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第一种磁钢槽布局的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第二种磁钢槽布局的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的第一种转子结构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第二种转子结构的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第三种转子结构的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的第四种转子结构的结构示意图。

附图标记：

1-转子铁芯；11-磁钢槽；111-第一限位边；111a-直线段；111b-倾角段；112-第二限位边；12-隔磁槽；13-外层V型磁钢槽；14-内层V型磁钢槽；

2-磁钢；21a-第一外层磁钢；21b-第二外层磁钢；22a-第一内层磁钢；22b-第二内层磁钢；

3-定子铁芯；

4-定子绕组。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供一种适用于新能源汽车的电机，包括转子总成和定子总成。其中，定子总成由多个沿电机输出轴的轴线方向并列设置定子结构组成，定子结构包括定子铁芯3和设置在定子铁芯3内的定子绕组4。转子总成由多个转子结构组成，多个转子结构沿电机输出轴的轴线方向并列设置。其中，转子结构包括转子铁芯1和磁钢2，转子铁芯1上设置有用于容置磁钢2的磁钢槽11，磁钢2嵌入在磁钢槽11内。

如图1-图2所示，为了提高磁钢2的抗退磁能力，同时保证转子结构的磁通利用率，磁钢槽11包括用于容置磁钢2的容置部以及用于隔磁的隔磁部，容置部的两端均衔接有隔磁部，其中，容置部包括第一限位边111和第二限位边112，第一限位边111包括直线段111a和衔接于直线段111a端部并与直线段111a呈钝角设置的倾角段111b，直线段111a与第二限位边112平行设置，倾角段111b在直线段111a的投影长度与直线段111a的长度之和、第二限位边112的长度以及磁钢2的长度相等。本实施例提供的转子结构通过设置倾角段111b能够保证在不改变磁钢2的布置位置的情况下，提高磁钢2的抗退磁能力，保证电机输出功率。

通过在磁钢槽11上设置倾角段111b来改变退磁磁场流向，削弱易退磁区域的退磁磁场作用，进而提高转子结构耐磁能力。磁钢槽11的形状和数量可以根据退磁磁场进行调整，磁钢槽11的形状可以替换为矩形槽、方形槽、椭圆形槽。

可选地，如图2所示，倾角段111b为圆弧形。为了抑制退磁磁场影响，增设倾角段111b能够改变退磁磁场流向和作用在易退磁区域的退磁磁场分量。倾角段111b的半径r范围为1mm≤r≤3mm。可选地，如图2所示，倾角段111b与直线段111a之间的夹角θ的范围为130°≤θ≤170°。

如图2-图3所示，可以在直线段111a的两端均衔接设置倾角段111b，也可以仅在直线段111a的一端衔接设置倾角段111b。优选地，倾角段111b与隔磁部的对接边圆滑过渡衔接。

此外，第二限位边112与隔磁部的对接边圆滑过渡连接。优选地，隔磁部与第二限位边112的连接部朝向磁钢2的方向转折连接，以将磁钢2限位在容置部内，避免在转子铁芯1旋转时，磁钢2相对于转子铁芯1运动。

此外，需要说明的是，在转子总成高速尤其是超高速运转时，容纳在磁钢槽11内的磁钢2会在离心力作用下具有变形的趋势，即在内部产生拉应力，并且由于磁钢槽11的阻力而承受压应力，通过在磁钢槽11中设置倾角段111b，可以为磁钢槽11内的磁钢2提供产生微量变形的缓冲区，即在转子总成转动时，允许磁钢2在磁钢槽11内微量变形从而释放磁钢2内部产生拉应力，继而提升磁钢2的寿命，尤其适用于电动汽车中超高速工作的驱动电机之用。

可选地，磁钢槽11内设置有倒角，以便于加工制造。

本实施例提供的磁钢槽11的设计构思可以用于双V型磁钢槽、单V型磁钢槽、一字型磁钢槽以及一字型磁钢槽+单V型磁钢槽的设计中。

如图4所示，本实施例提供的磁钢槽11的设计构思应用于单V型磁钢槽的设计中。其中，两个磁钢槽11以转子铁芯1的径线P为中心对称设置形成V型磁钢槽，多个V型磁钢槽沿转子铁芯1的圆周方向均匀间隔设置；V型磁钢槽中的两个磁钢槽11之间的隔磁桥的宽度d22为1mm≤d22≤1.5mm。V型磁钢槽与转子铁芯1的外边缘之间的隔磁桥的宽度d11为1mm≤d11≤2.5mm。

如图5所示，本实施例提供的磁钢槽11的设计构思应用于双V型磁钢槽的设计中。其中，两个磁钢槽11以转子铁芯1的径线P为中心对称设置形成外层V型磁钢槽13，两个磁钢槽11以转子铁芯1的径线P为中心对称设置形成内层V型磁钢槽14，且内层V型磁钢槽14和外层V型磁钢槽13沿径线P的延伸方向排列设置，内层V型磁钢槽14和外层V型磁钢槽13形成一组磁钢槽组，多组磁钢槽组沿转子铁芯1的圆周方向均匀间隔设置。

可选地，外层V型磁钢槽13与转子铁芯1的外边缘之间的隔磁桥的宽度d1为0.5mm≤d1≤1.5mm，d1可根据电机转子最高工作转速对应的结构强度确定。外层V型磁钢槽13中的两个磁钢槽11之间的隔磁桥的宽度d2为1mm≤d2≤1.5mm，其中，d2如果过小会影响电机高转速时的应力强度，过大则会影响电机的有效磁通进而影响电机性能。内层V型磁钢槽14与转子铁芯1的外边缘之间的隔磁桥的宽度d3为1mm≤d3≤2.5mm，d3可根据电机转子最高工作转速对应的结构强度确定。内层V型磁钢槽14中的两个磁钢槽11正中间设置有隔磁槽12，两个磁钢槽11与隔磁槽12之间的隔磁桥的宽度d4为0.5mm≤d4≤1.5mm，其中，d4如果过小会影响电机高转速时的应力强度，过大则会影响电机的有效磁通进而影响电机性能。

为了便于描述，如图5所示，两个外层磁钢分别为第一外层磁钢21a和第二外层磁钢21b，两个内层磁钢分别为第一内层磁钢22a和第二内层磁钢22b。第一外层磁钢21a和第二外层磁钢21b垂直于径线P方向的连接线的最大距离W_外max大于第一内层磁钢22a和第二内层磁钢22b垂直于径线P方向的连接线的最小距离W_内min，能够优化转子磁路，提高磁阻转矩比例。

第一外层磁钢21a和第二外层磁钢21b选用相同牌号相同尺寸的磁钢。第一内层磁钢22a和第二内层磁钢22b选用相同牌号相同尺寸的磁钢。磁钢牌号为UH，150℃矫顽力水平为9kOe到11kOe。第一外层磁钢21a和第二外层磁钢21b尺寸完全一致，第一内层磁钢22a和第二内层磁钢22b尺寸完全一致，第一内层磁钢22a和第二内层磁钢22b的宽度一般比第一外层磁钢21a和第二外层磁钢21b的宽度要大。

如图6-图9所示，本实施例提供了四种不同的隔磁槽12设计方式，当然，本实施例提供的隔磁槽12设计思路不限于上述四个示例，具体可根据需要进行设计，在此不再赘述。

本实施例还提供了一种车辆，通过应用上述电机，能够提高整车可靠性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种转子结构，其特征在于，包括转子铁芯(1)和磁钢(2)，所述转子铁芯(1)上设置有用于容置所述磁钢(2)的磁钢槽(11)；所述磁钢槽(11)包括：

容置部，包括第一限位边(111)和第二限位边(112)，所述第一限位边(111)包括直线段(111a)和衔接于所述直线段(111a)端部并与所述直线段(111a)呈钝角设置的倾角段(111b)，所述直线段(111a)与所述第二限位边(112)平行设置，所述倾角段(111b)在所述直线段(111a)的投影长度与所述直线段(111a)的长度之和、所述第二限位边(112)的长度以及所述磁钢(2)的长度相等；

隔磁部，所述容置部的两端均衔接有所述隔磁部。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述倾角段(111b)为圆弧形。

3.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述倾角段(111b)的半径r范围为1mm≤r≤3mm。

4.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述倾角段(111b)与所述直线段(111a)之间的夹角θ的范围为130°≤θ≤170°。

5.根据权利要求1-4任一项所述的转子结构，其特征在于，所述直线段(111a)的两端均设置有所述倾角段(111b)。

6.根据权利要求1-4任一项所述的转子结构，其特征在于，两个所述磁钢槽(11)以所述转子铁芯(1)的径线P为中心对称设置形成外层V型磁钢槽(13)，两个所述磁钢槽(11)以所述转子铁芯(1)的径线P为中心对称设置形成内层V型磁钢槽(14)，且所述内层V型磁钢槽(14)和所述外层V型磁钢槽(13)沿所述径线P的延伸方向排列设置，所述内层V型磁钢槽(14)和所述外层V型磁钢槽(13)形成一组磁钢槽组，多组所述磁钢槽组沿所述转子铁芯(1)的圆周方向均匀间隔设置。

7.根据权利要求6所述的转子结构，其特征在于，所述外层V型磁钢槽(13)与所述转子铁芯(1)的外边缘之间的隔磁桥的宽度d1为0.5mm≤d1≤1.5mm；和/或

所述外层V型磁钢槽(13)中的两个磁钢槽(11)之间的隔磁桥的宽度d2为1mm≤d2≤1.5mm；和/或

所述内层V型磁钢槽(14)与所述转子铁芯(1)的外边缘之间的隔磁桥的宽度d3为1mm≤d3≤2.5mm；和/或

所述内层V型磁钢槽(14)中的两个磁钢槽(11)正中间设置有隔磁槽(12)，两个所述磁钢槽(11)与所述隔磁槽(12)之间的隔磁桥的宽度d4为0.5mm≤d4≤1.5mm。

8.根据权利要求1-4任一项所述的转子结构，其特征在于，两个所述磁钢槽(11)以所述转子铁芯(1)的径线P为中心对称设置形成V型磁钢槽，多个所述V型磁钢槽沿所述转子铁芯(1)的圆周方向均匀间隔设置；所述V型磁钢槽中的两个磁钢槽(11)之间的隔磁桥的宽度d22为1mm≤d22≤1.5mm。

9.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的转子结构。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的电机。

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