CN113131641B - 电机的转子、驱动电机和车辆 - Google Patents

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，转子铁心设有多个槽组，多个槽组沿转子铁心的周向分布，每个槽组包括空气槽和安装槽，空气槽沿着转子的第一转动方向超前于安装槽，空气槽的远离转子铁心的中心点的一侧设有第一隔磁结构，同一槽组内的空气槽和安装槽之间设有第二隔磁结构，安装槽的远离转子铁心的中心点的一侧设有第三隔磁结构，空气槽的靠近转子铁心的中心点的一侧设有第四隔磁结构；多个第一永磁体，第一永磁体安装于安装槽内，且第一永磁体为切向充磁永磁体，第一永磁体与转子铁心的中心点的间距小于空气槽与转子铁心的中心点的间距。根据本发明实施例的转子在成本几乎不变的前提下提高了电机的峰值转矩。

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

相关技术中的切向永磁体式内置式永磁电机的转子，通过增大永磁体体积来提高转矩密度，大幅度增加了生产成本和资源消耗，或者采用对称磁障增强聚磁效应来提高转矩密度，降低了磁阻转矩的分量，提高转矩密度的效果差。

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，所述转子在成本几乎不变的前提下提高了电机的峰值转矩与在峰值转矩点永磁转矩与磁阻转矩分量的利用率。

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，包括：转子铁心，所述转子铁心设有多个槽组，多个所述槽组沿所述转子铁心的周向分布，每个所述槽组包括空气槽和安装槽，所述空气槽沿着所述转子的第一转动方向超前于所述安装槽，所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第一隔磁结构，同一所述槽组内的所述空气槽和所述安装槽之间设有第二隔磁结构，所述安装槽的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第三隔磁结构，所述空气槽的靠近所述转子铁心的中心点的一侧设有第四隔磁结构；多个第一永磁体，所述第一永磁体安装于所述安装槽内，且所述第一永磁体为切向充磁永磁体，所述第一永磁体与所述转子铁心的中心点的间距小于所述空气槽与所述转子铁心的中心点的间距。

根据本发明实施例的电机的转子，利用第一永磁体配合不对称磁障结构形成的不对称转子结构，在相同永磁体用量与转子内外径的前提下明显的减小了永磁转矩和磁阻转矩峰值点所对应的电流超前角的差值，从而提高了电机的峰值转矩与在峰值转矩点永磁转矩与磁阻转矩分量的利用率。得益于应用非对称磁障结构，在成本几乎不变的前提下有效改善了切向永磁式内置式永磁电机的转矩特性，从而具有工业应用的价值。

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，沿着所述第一转动方向，所述第一隔磁结构的超前端点和与该所述第一隔磁结构相邻且位置超前的所述第三隔磁结构的滞后端点分别与所述转子铁心的中心点的连线的夹角为α，每个所述槽组内的所述第一隔磁结构的超前端点和所述第三隔磁结构的超前端点分别与所述转子铁心的中心点的连线的夹角为β，所述α大于所述β。

根据本发明的一些实施例，所述转子的极数为K，所述β小于或者等于40°/K。

根据本发明的一些实施例，所述转子的极数为K，所述β大于或者等于15°/K。

根据本发明的一些实施例，所述转子的极数为K，沿着所述第一转动方向，所述第三隔磁结构的滞后端点和与该所述第三隔磁结构相邻且位置滞后的所述第三隔磁结构的超前端点分别与所述转子铁心的中心点的连线夹角为γ，所述γ小于或者等于170°/K。

根据本发明的一些实施例，所述空气槽的靠近所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的铁心孔的孔面的间距为L1，所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向的延伸长度为L2，所述L1大于或者等于所述L2的三分之二。

根据本发明的一些实施例，所述第一隔磁结构为位于所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的外周面之间的第一磁桥，或者，所述第一隔磁结构为所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一端延伸至所述转子铁心的外周面且在所述转子铁心的外周面形成的第一槽口；和/或，所述第二隔磁结构为位于所述空气槽和所述安装槽之间的第二磁桥，或者，所述第二隔磁结构为连通所述空气槽和所述安装槽的连通口。

根据本发明的一些实施例，所述第一隔磁结构为位于所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的外周面之间的第一磁桥，所述第一磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度为L3，所述L3等于3mm，或者所述L3大于0mm且小于3mm；和/或，所述第二隔磁结构为位于所述空气槽和所述安装槽之间的第二磁桥，所述第二磁桥沿所述转子铁心的周向的厚度为L4，所述L4等于3mm，或者所述L4大于0mm且小于3mm。

根据本发明的一些实施例，所述第二隔磁结构为位于所述空气槽和所述安装槽之间的第二磁桥，所述第二磁桥垂直于所述转子铁心的外周面延伸。

根据本发明的一些实施例，所述安装槽包括第一槽段和第二槽段，所述第一槽段位于所述第二槽段的远离所述转子铁心的中心点的一侧，同一个所述槽组的所述空气槽与所述第一槽段连通，所述第一永磁体安装于所述第二槽段内。

根据本发明的一些实施例，所述第三隔磁结构为位于所述安装槽的远离所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的外周面之间的第三磁桥，或者，所述第三隔磁结构为所述安装槽的远离所述转子铁心的中心点的一端延伸至所述转子铁心的外周面且在所述转子铁心的外周面形成的第二槽口；和/或，所述第四隔磁结构为位于所述安装槽的靠近所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的铁心孔的孔面之间的第四磁桥，或者，所述第四隔磁结构为所述安装槽的靠近所述转子铁心的中心点的一端延伸至所述铁心孔的孔面且在所述铁心孔的孔面形成的第三槽口。

根据本发明的一些实施例，所述转子铁心包括：多个铁心本体，在所述转子铁心的周向上，每个所述铁心本体位于相邻两个所述槽组之间；多个磁桥连接部，多个所述铁心本体通过所述磁桥连接部连接在一起。

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或倾斜于所述转子铁心的径向延伸。

根据本发明的一些实施例，所述转子的同一磁极下包括多层永磁体结构，同一个所述槽组内的所述第一永磁体构成其中一层所述永磁体结构。

根据本发明的一些实施例，所述转子还包括：多个第二永磁体，多个所述第二永磁体安装于所述转子铁心且沿所述转子铁心的周向分布，所述第二永磁体构成其中另一层所述永磁体结构。

根据本发明的一些实施例，在所述转子铁心的周向上，相邻两个所述槽组之间设有所述第二永磁体，所述第二永磁体垂直于所述转子铁心的径向延伸或倾斜于所述转子铁心的径向延伸或设置成V形永磁体结构或设置成U形永磁体结构。

根据本发明的一些实施例，同一所述槽组内的所述第一永磁体所产生的气隙磁场相互增强，相邻所述槽组内的所述第一永磁体的充磁方向相反。

根据本发明的一些实施例，所述槽组的数量为M，所述转子的极数为K，所述M等于所述K。

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是根据本发明第一实施例的转子的局部结构示意图；

图2是根据本发明第一实施例的转子的局部结构示意图；

图3是根据本发明第一实施例的转子的局部结构示意图；

图4是根据本发明第一实施例的转子的合成转换与夹角β的矩角图；

图5是根据本发明第二实施例的转子的局部结构示意图；

图6是根据本发明第三实施例的转子的局部结构示意图；

图7是根据本发明第四实施例的转子的局部结构示意图；

图8是根据本发明第五实施例的转子的局部结构示意图；

图9是根据本发明第一实施例的转子的结构示意图。

附图标记：

转子100；

转子铁心10；铁心孔101；铁心本体102；槽组11；空气槽12；安装槽13；第一槽段131；第二槽段132；第一隔磁结构14；第二隔磁结构15；第三隔磁结构16；第四隔磁结构17；

第一永磁体20；

第二永磁体30。

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。

近年来，随着科学技术的进步，工业领域对电机装备的需求也发生了日新月异的变化。其中，在同时对高效率、高功率密度、高可靠性与优秀的调速能力提出需求的场合，如电动汽车、航空航天、家用电器等领域，内置式永磁电机因其所具备的独特的特性优势得到了大量与广泛的应用。然而，内置式永磁电机往往同时具有结构复杂、永磁体安装相对困难、生产成本偏高、可靠性等缺点，限制了产品的技术经济性指标的提高。

在丰富的内置式永磁电机拓扑结构中，切向永磁体式内置式永磁电机(Spoke-type interior permanent magnet machine)具有简单的结构和相对较少的永磁体块数(平均每极仅需一块永磁体)，因此其制造工艺要求与永磁体装配难度相对较低，能够有效减少生产成本，从而得到了关注与重视。然而，由于相关技术中的切向永磁体式内置式永磁电机采用对称式结构，提高其转矩密度需要增大永磁体体积，或者需要采用对称磁障增强聚磁效应，而前者会大幅度增加生产成本和资源消耗，后者尽管会增加转矩中永磁转矩的分量，但也会较大程度上降低磁阻转矩的分量，导致其提高转矩密度的效果较差。

申请人研究发现，造成这一现象的重要原因是作为合成转矩主要分量的永磁转矩与磁阻转矩均随着电机的电流角度的变化而变化。永磁转换和磁阻转矩的峰值点相差不少于45°电角度，使得在合成转矩的峰值点，永磁转矩峰值与磁阻转矩峰值的利用率均不高。

因此，本发明提出了一种特殊的不对称的转子100，根据本发明实施例的转子100能够显著减小永磁转矩与磁阻转矩峰值点间的电流角度差，提高在合成转矩峰值点永磁与磁阻转矩的利用率，从而在不增加永磁体体积的前提下，能够显著提高电机的峰值转矩与转矩密度。

下面参考附图描述根据本发明实施例的电机的转子100。

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和多个第一永磁体20。

具体而言，转子铁心10设有多个槽组11，多个槽组11沿转子铁心10的周向分布，每个槽组11包括安装槽13和空气槽12，第一永磁体20安装于安装槽13内，且第一永磁体20为切向充磁永磁体，使转子100形成为切向永磁体式内置式永磁体电机的转子100。需要说明的是，在本发明的实施例中，每个安装槽13内可以安装有一块第一永磁体20以使装配更容易，降低生产工艺的难度，当然，根据实际情况需要，每个安装槽13内也可以安装有多个第一永磁体20，这也在本发明的保护范围之内。

另外，空气槽12的远离转子铁心10的中心点的一侧设有第一隔磁结构14，同一槽组11内的空气槽12和安装槽13之间设有第二隔磁结构15，安装槽13的远离转子铁心10的中心点的一侧设有第三隔磁结构16，安装槽13的靠近转子铁心10的中心点的一侧可以设有第四隔磁结构17。

第一隔磁结构14、第二隔磁结构15和、第三隔磁结构16和第四隔磁结构17能够起到隔磁作用，以使主磁通(即除去漏磁外的其他磁通)不从空气槽12的远离转子铁心10的中心点的一端与转子铁心10的外周面之间经过，也不从安装槽13的远离转子铁心10的中心点的一端与转子铁心10的外周面之间经过，不从空气槽12和安装槽13之间经过。第四隔磁结构17能够起到隔磁作用，以使主磁通不从转子铁心10的位于安装槽13的靠近转子铁心10的中心点的一侧和铁心孔101的孔面之间的部分经过，减少漏磁。在本发明的实施例中，第一隔磁结构14和第三隔磁结构16可以为磁桥或者形成于转子铁心10的外周面的槽口等，第二隔磁结构15也可以为磁桥或者两个槽的连通口等，第四隔磁结构17可以为磁桥或者形成于转子铁心10的铁心孔101的孔面的槽口等，只需要满足能够起到隔磁效果的要求即可。

另外，第一永磁体20与转子铁心10的中心点的间距小于空气槽12与转子铁心10的中心点的间距，使得第一永磁体20所产生的磁场的磁路能够沿着第一转动方向由同一槽组11内的空气槽12的超前侧经过，从而使永磁磁场的轴线位于相邻两个槽组11的安装槽13和空气槽12之间。

由于沿着第一转动方向，同一个槽组11内，安装槽13的超前侧设有空气槽13形成的磁障，而滞后侧未设有磁障，因此，空气槽13形成为不对称磁障结构，从而使整个转子100形成为不对称转子100结构。通过α＞β使得在转子100的周向上，滞后槽组11的空气槽12与滞后槽组11的安装槽13的间距较滞后槽组11的空气槽12与超前槽组11的安装槽13的间距更近，空气槽12形成为不对称的磁障结构，每个槽组11构成不对称转子槽结构。并且通过设置第二隔磁结构15，使主磁通能够由转子铁心10位于滞后槽组11的空气槽12和超前槽组11的安装槽13之间的部分经过，而不能从每个槽组11内的空气槽12和安装槽13之间经过，从而实现整个转子100的不对称性。

内置式永磁电机中，转矩可以视为由永磁转矩与磁阻转矩两部分合成。其中，一极永磁体所产生的永磁磁场的磁路通过永磁体、转子铁心10、气隙与定子的定子铁心，并与相邻极永磁体所产生的永磁磁场的磁路相闭合，形成相对于转子100静止但相对于定子旋转的永磁旋转磁场。而定子多相绕组通入交流电形成定子旋转磁场。定子与永磁磁场相互作用所产生的推动转子100旋转的转矩为永磁转矩。永磁转矩在定子旋转磁场轴线与永磁磁场轴线相差90度电角度，即电流超前角为0度电角度时达到峰值点。磁阻转矩是转子100磁导交变，使得转子100交直轴电感不同所产生的。在不考虑饱和等非线性因素影响时，磁阻转矩在电流超前角为45度电角度时达到峰值点。此时，永磁磁场的轴线与磁阻d轴的轴线，即磁阻最大点的轴线，相重合。

也就是说，若不设置空气槽12，仅设置安装槽13，永磁磁场的轴线会如图1中A-A线所示位于相邻两个第三隔磁结构16之间的极弧区域的中线处，整个转子形成为对称转子结构。本发明通过设置不对称的磁障结构，以得到不对称转子100结构，使得永磁磁场的轴线在第一转动方向上偏离并超前磁阻d轴(即磁阻最大点)的轴线，例如移动至如图1中B-B线所示的位置，即位于相邻两个槽组11的第三隔磁结构16和第一隔磁结构14之间的极弧区域的中线处，从而使得永磁转矩峰值点对应的电流以超前角得以增大并靠近磁阻转矩峰值点所对应的电流超前角，从而增大电机合成转矩的峰值。

换言之，本发明通过设置上述不对称的转子100结构，能够提高在电机的峰值转矩点永磁转矩分量和磁阻转矩分量的利用率，即在峰值转矩点永磁转矩分量与磁阻转矩分量的值相对于两者峰值的比率。并且与相关技术中的增加永磁体用量以提高永磁转矩分量的峰值与增加永磁体层数以增加磁阻转矩分量的峰值相比，设置不对称磁障结构无需增加永磁体用量。在不改变永磁体使用量和尺寸的前提下，仅通过转子槽结构的优化就能够减少了永磁转矩和磁阻转矩峰值点所对应的电流超前角的差值，从而提高了电机的峰值转矩与在峰值转矩点永磁转矩和磁阻转矩分量的利用率，使得该结构在成本几乎不变的前提下进一步改善切向永磁式内置式永磁电机的转矩特性，从而具有工业应用的价值。

综上所述，根据本发明实施例的电机的转子100，利用第一永磁体20配合不对称磁障结构形成的不对称转子100结构，在相同永磁体用量与转子100内外径的前提下明显的减小了永磁转矩和磁阻转矩峰值点所对应的电流超前角的差值，从而提高了电机的峰值转矩与在峰值转矩点永磁转矩与磁阻转矩分量的利用率。得益于应用非对称磁障结构，在成本几乎不变的前提下有效改善了切向永磁式内置式永磁电机的转矩特性，从而具有工业应用的价值。

需要说明的是，在本发明的实施例中，“第一转动方向”可以理解为在实际工作过程中，电机的主要工作状态下，转子100绕轴线的转动方向。例如，在电机用于车辆的实施例中，该主要工作状态可以为车辆前进行驶状态。在一些实施例中，转子100还可以具有第二转动方向，第二转动方向与第一转动方向相反，例如可以为在车辆倒车状态下转子100的转动方向。

根据本发明的一些实施例，参照图1-图3所示，沿着转子100的第一转动方向，空气槽12超前于安装槽13，第一隔磁结构14的超前端点和与该第一隔磁结构14相邻且位置比该第一隔磁结构14超前的第三隔磁结构16的滞后端点分别与转子铁心10的中心点的连线的夹角为α，每个槽组11内的第一隔磁结构14的超前端点和第三隔磁结构16的超前端点分别与转子铁心10的中心点的连线的夹角为β，α大于β。

以第一隔磁结构14为例，在第一隔磁结构14为磁桥的实施例中，第一隔磁结构14的滞后端点是指磁桥逆着第一转动方向的端点，第一隔磁结构14的超前端点是指磁桥顺着第一转动方向的端点；在第一隔磁结构14为槽口的实施例中，第一隔磁结构14的滞后端点是指槽口逆着第一转动方向的端点，第一隔磁结构14的超前端点是指槽口顺着第一转动方向的端点。根据以上描述，第三隔磁结构16的超前端点和滞后端点是可以理解的。

具体地，沿着转子100的第一转动方向，为了使描述更清楚，任意相邻的两个槽组11分别记为滞后槽组11和超前槽组11，滞后槽组11滞后于超前槽组11。滞后槽组11的第一隔磁结构14和第三隔磁结构16分别记为滞后第一隔磁结构14和滞后第三隔磁结构16，超前槽组11的第一隔磁结构14和第三隔磁结构16分别记为超前第一隔磁结构14和超前第三隔磁结构16。其中，超前第三隔磁结构16的滞后端点和滞后第一隔磁结构14的超前端点分别与转子铁心10的中心点的连线的夹角为α。

换言之，如图1和图2所示，转子铁心10的中心点为o，沿着第一转动方向，滞后第一隔磁结构14的超前端点为a，超前第三隔磁结构16的滞后端点为b，滞后第三隔磁结构16的超前端点为c，连接中心点o和超前端点a的直线段为oa，连接中心点o和滞后端点b的直线段为ob，连接中心点o和超前端点c的直线段为oc，直线段oa和ob的夹角为α，直线段oa和oc的夹角为β，且α＞β。

通过α＞β使得在转子100的周向上，滞后槽组11的空气槽12与滞后槽组11的安装槽13的间距较滞后槽组11的空气槽12与超前槽组11的安装槽13的间距更近，每个槽组11构成不对称转子槽结构。并且空气槽12所形成的不对称磁障结构使永磁磁场的轴线偏离的效果好，且防止磁阻转矩的峰值被降低过大而影响合成转矩，也防止空气槽12的尺寸过大而影响转子铁心10的结构强度。

夹角β越大越有利于永磁磁场的轴线的偏离，有利于降低永磁转矩和磁阻转矩的电流超前角的差值，因此，在本发明的一些实施例中，参照图4所示，转子100的极数为K，β大于或者等于15°/K。在上述角度范围内，永磁转矩和磁阻转矩的电流超前角的差值更小，永磁转矩和磁阻转矩分量的利用率更高。

然而，非对称磁障结构的使用在一定程度上会降低磁阻转矩的峰值，导致夹角β过大会对合成转矩的增大有一定影响。因此，在本发明的一些实施例中，继续参照图4所示，转子100的极数为K，β小于或者等于40°/K。在上述角度范围内，降低磁阻转矩的峰值和降低永磁转矩和磁阻转矩的电流超前角的差值之间得到了平衡，有效降低了永磁转矩和磁阻转矩的电流超前角的差值，且保证了磁阻转矩的峰值，从而使合成转矩增大的更大。例如，在一些具体实施例中，夹角β可以为15°/K、20°/K、25°/K、30°/K、35°/K和40°/K等。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，沿着第一转动方向，第三隔磁结构16的滞后端点和与该第三隔磁结构16相邻且位置滞后的第三隔磁结构16的超前端点分别与转子铁心10的中心点的连线夹角为γ，γ小于或者等于170°/K。

在本发明的实施例中，γ＝α+β。换言之，沿着第一转动方向，超前第三隔磁结构16的滞后端点与滞后第三隔磁结构16的超前端点分别与转子铁心10的中心点的连线夹角为γ，γ≤170°/K。再换言之，直线段ob和oc的夹角为γ，并且γ≤170°/K，即α+β≤170°/K。例如，在一些具体实施例中，γ可以为165°/K、160°/K、155°/K或150°/K等。防止每个槽组11在转子100周向上的跨度过大，导致相邻两个槽组11之间的间距过小而导致转子铁心10的机械强度差，在上述尺寸范围内，既能保证转子100所产生磁场的高转矩、高效率、高调速范围的要求，还能保证转子铁心10的结构强度，使转子100满足高可靠性的要求。

根据本发明的一些实施例，如图3所示，转子铁心10具有铁心孔101，空气槽12的靠近转子铁心10的中心点的一端与铁心孔101的孔面的间距为L1，第一永磁体20沿转子铁心10的径向的延伸长度为L2，L1大于或者等于L2的三分之二，即L1≥32L2。例如，在一些具体实施例中，L1可以为L2的四分之一、三分之一或二分之一等。

若L1的尺寸过大，空气槽12与铁心孔101的孔面距离过近，会导致第一永磁体20能够产生永磁磁场的有效体积减小，永磁转矩的峰值降低。在上述尺寸范围内，第一永磁体20能够产生永磁磁场的体积更大，有利于提高材料利用率，且有效降低永磁转矩和磁阻转矩峰值点所对应的电流超前角的差值，从而显著提高了合成转矩。

需要说明的是，在本发明的实施例中，安装槽13可以沿转子铁心10的径向延伸或者倾斜于转子铁心10的径向延伸，第一永磁体20沿转子铁心10的径向延伸或者倾斜于转子铁心10的径向延伸，所得到的转子100都被称为切向永磁体式内置式永磁电机的转子100，这都在本发明的保护范围之内。其中，在第一永磁体20倾斜于转子铁心10的径向延伸的实施例中，L2是指在转子100的经过第一永磁体20的中心点的径向上，第一永磁体20倾斜延伸的长度尺寸的分量。

根据本发明的一些实施例，转子100的外周面与定子铁心之间形成气隙，在空气槽12和安装槽13的外端，即远离转子铁心10的中心点的一端，与气隙之间可以隔有磁桥，或者直接与气隙连通，空气槽12与安装槽13之间可以隔有磁桥，或者彼此连通，以有效减少端部漏磁，提高材料利用率。

具体地，在一些实施例中，如图3和图5所示，第一隔磁结构14为位于空气槽12的远离转子铁心10的中心点的一端与转子铁心10的外周面之间的第一磁桥，第一磁桥可以减少漏磁，同时保证转子铁心10的结构强度；或者，在另一些实施例中，如图6所示，空气槽12的远离转子铁心10的中心点的一端延伸至转子铁心10的外周面，第一隔磁结构14为空气槽12在转子铁心10的外周面形成的第一槽口，第一槽口可以显著减少漏磁。

在一些实施例中，如图3和图6所示，第二隔磁结构15为位于空气槽12和安装槽13之间的第二磁桥，第二磁桥可以防止主磁通从转子铁心10的位于空气槽12和安装槽13之间的部分经过，减少漏磁，同时保证转子铁心10的结构强度；或者，在另一些实施例中，如图5所示，第二隔磁结构15为连通空气槽12和安装槽13的连通口，以显著减少漏磁。

在一些实施例中，如图3、图5和图6所示，第三隔磁结构16为位于安装槽13的远离转子铁心10的中心点的一端与转子铁心10的外周面之间的第三磁桥，第三磁桥可以减少漏磁，同时保证转子铁心10的结构强度；或者，在另一些实施例中，安装槽13的远离转子铁心10的中心点的一端延伸至转子铁心10的外周面，第三隔磁结构16为安装槽13在转子铁心10的外周面形成的第二槽口，第二槽口可以显著减少漏磁。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，安装槽13的靠近转子铁心10的中心点的一侧可以设有第四隔磁结构17，第四隔磁结构17能够起到隔磁作用，以使主磁通不从转子铁心10的位于安装槽13的靠近转子铁心10的中心点的一侧和铁心孔101的孔面之间的部分经过，减少漏磁。在一些实施例中，第四隔磁结构17可以为位于安装槽13的靠近转子铁心10的中心点的一端与转子铁心10的铁心孔101的孔面之间的第四磁桥，第四磁桥既可以减少漏磁，又有利于保证转子铁心10的结构强度。在另一些实施例中，安装槽13的靠近转子铁心10的中心点的一端延伸至铁心孔101的孔面，第四隔磁结构17为安装槽13在铁心孔101的孔面形成的第三槽口，第三槽口可以显著减少漏磁。

此外，在第一隔磁结构14为第一磁桥的实施例中，参照图3所示，第一磁桥沿转子铁心10的径向的厚度为L3，L3等于3mm，或者L3大于0mm且小于3mm，即0mm＜L3≤3mm。例如，在一些具体实施例中，L3可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm和3mm等。第一磁桥的厚度L3过大，会削弱减少漏磁的效果，第一磁桥的厚度L3过小，会降低转子铁心10的机械强度，在上述尺寸范围内，同时兼顾了减少漏磁和保证机械强度的要求，结构设计更合理。

在第二隔磁结构15为第二磁桥的实施例中，参照图3所示，第二磁桥沿转子铁心10的周向的厚度为L4，L4等于3mm，或者L4大于0mm且小于3mm，即0mm＜L4≤3mm。例如，在一些具体实施例中，L4可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm和3mm等。第二磁桥的厚度L4过大，会削弱减少漏磁的效果，第二磁桥的厚度L4过小，会降低转子铁心10的机械强度，在上述尺寸范围内，同时兼顾了减少漏磁和保证机械强度的要求，结构设计更合理。

在第三隔磁结构16为第三磁桥的实施例中，参照图3所示，第三磁桥沿转子铁心10的径向的厚度为L5，L5等于3mm，或者L5大于0mm且小于3mm，即0mm＜L5≤3mm。例如，在一些具体实施例中，L5可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm和3mm等。第三磁桥的厚度L5过大，会削弱减少漏磁的效果，第三磁桥的厚度L5过小，会降低转子铁心10的机械强度，在上述尺寸范围内，同时兼顾了减少漏磁和保证机械强度的要求，结构设计更合理。

在第四隔磁结构17为第四磁桥的实施例中，参照图3所示，第四磁桥沿转子铁心10的径向的厚度为L6，L6等于3mm，或者L6大于0mm且小于3mm，即0mm＜L6≤3mm。例如，在一些具体实施例中，L6可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm和3mm等。第四磁桥的厚度L6过大，会削弱减少漏磁的效果，第四磁桥的厚度L6过小，会降低转子铁心10的机械强度，在上述尺寸范围内，同时兼顾了减少漏磁和保证机械强度的要求，结构设计更合理。

在第二隔磁结构15为第二磁桥的实施例中，参照图3所示，第二磁桥垂直于转子铁心10的外周面延伸，第二磁桥的结构简单，且易于实现参数化，易于加工制造。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，第二隔磁结构15为第二磁桥，安装槽13包括第一槽段131和第二槽段132，第一槽段131位于第二槽段132的远离转子铁心10的中心点的一侧，第一永磁体20安装于第二槽段132内，在转子铁心10的周向上，第一槽段131与第二磁桥对齐。在转子铁心10的径向上，第二磁桥的延伸尺寸小于空气槽12的延伸尺寸。空气槽12与第二槽段132之间的转子铁心10允许主磁通经过，第一永磁体20设置在第二槽段132内而不设置在第一槽段131内，有利于提高第一永磁体20的利用率，降低成本。并且空气槽12在转子铁心10的径向的延伸长度更大，以使永磁磁场的轴线偏离的效果更好，有利于提高合成转矩。此外，第二槽段132在转子铁心10的径向上的延伸尺寸更大，使得能够容纳第一永磁体20的体积更大，同样有利于提高合成转矩。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，第二隔磁结构15为连通口，安装槽13包括第一槽段131和第二槽段132，第一槽段131位于第二槽段132的远离转子铁心10的中心点的一侧，第一永磁体20安装于第二槽段132内，同一个槽组11的空气槽12与第一槽段131连通，即空气槽12和第一槽段131通过连通口连通。第一永磁体20设置在第二槽段132内而不设置在第一槽段131内，有利于提高第一永磁体20的利用率，降低成本。

在第一隔磁结构14为第一槽口、第二隔磁结构15为连通口、第三隔磁结构16为第二槽口或者第四隔磁结构17为第三槽口的实施例中，第一槽口、连通口、第二槽口和第三槽口中的至少一处可以通过槽楔连接、通过环氧树脂填充空隙、浸漆等，以提高转子铁心10的结构可靠性。例如，在本发明的一些实施例中，转子铁心10包括多个铁心本体102，第一隔磁结构14为第一槽口、第二隔磁结构15为连通口、第三隔磁结构16为第二槽口且第四隔磁结构17为第三槽口，在第一槽口、连通口、第二槽口和第三槽口处可以通过槽楔连接、通过环氧树脂填充空隙、浸漆等方式，使多个铁心本体102连接在一起。

在本发明的另一些实施例中，如图3所示，转子铁心10包括多个铁心本体102和多个磁桥连接部。其中，在转子铁心10的周向上，每个铁心本体102位于相邻两个槽组11之间，多个铁心本体102通过磁桥连接部连接在一起，以使转子铁心10连接成一个整体，保证转子铁心10的结构可靠性，同时提高转子铁心10对第一永磁体20的固定稳定性。

连接相邻两个铁心本体102的磁桥连接部可以同时包括第一磁桥、第二磁桥、第三磁桥和第四磁桥四种磁桥，也可以仅包括第一磁桥、第二磁桥、第三磁桥和第四磁桥中的一部分。例如，在一些具体实施例中，转子铁心10可以设有第四磁桥，或者第一磁桥和第四磁桥，或者第二磁桥和第四磁桥，或者第三磁桥和第四磁桥，或者第二磁桥和第三磁桥，或者第一磁桥和第三磁桥，或者第一磁桥、第二磁桥、第三磁桥和第四磁桥中的任意三种磁桥，这都在本发明的保护范围之内。

在一些实施例中，如图3所示，在转子100的周向上，安装槽13的安装有第一永磁体20的部分具有彼此相对且相互平行的两个安装槽13壁面，这两个安装槽13壁面为平面，且这两个第一槽壁面分别与第一永磁体20的两个侧面平行，以使第一永磁体20能够通过安装槽13的这两个安装槽13壁面进行限位，防止第一永磁体20发生晃动甚至脱出，且第一永磁体20和安装槽13的结构简单，易于加工和装配。在本发明的一些实施例中，在转子100的径向截面上，第一永磁体20的截面为长方形，第一永磁体20的结构更简单，同时有利于简化安装槽13的设计结构。

在本发明的实施例中，空气槽12和安装槽13构成的槽组11，既可以在单层内置式永磁电机转子100中作为其转子槽，实现显著的磁场轴线移动和峰值转轴增强的效果；也可以在满足几何约束要求的前提下，在多层内置式永磁电机转子100中作为其中的任意一层转子槽。

换言之，在本发明的一些实施例中，如图6-图8所示，转子100的同一磁极下包括多层永磁体结构，这里所说的多层永磁体结构，是指在转子100的径向截面内，永磁体结构为多层。转子铁心10的位于相邻两层永磁体结构之间的部分允许磁通通过。同一个槽组11内的第一永磁体20构成其中一层永磁体结构。

在一些实施例中，转子100为多层内置式永磁电机的转子100，并且转子100还包括多个第二永磁体30。多个第二永磁体30安装于转子铁心10，并且多个第二永磁体30沿转子铁心10的周向分布。第二永磁体30构成多层永磁体结构中的其中另一层永磁体结构，也就是说，第一永磁体20以及第二永磁体30构成多层永磁体结构中的两层永磁体结构，槽组11和用于安装第二永磁体30的槽体构成多层内置式电机转子100的两层转子槽。

例如，在一些具体实施例中，如图6-图8所示，在转子铁心10的周向上，相邻两个槽组11之间设有第二永磁体30，第二永磁体30可以垂直于转子铁心10的径向延伸(例如图6所示)、或倾斜于转子铁心10的径向延伸、或设置成V形永磁体结构(例如图7和图8所示)、或设置成U形永磁体结构。这里，“设置成V形永磁体结构和U形永磁体结构”可以理解为一个第二永磁体30在垂直于转子100的轴向的截面为V形或U形，或者在垂直于转子100的轴向的截面上，多个第二永磁体30沿V形或U形排布。

需要说明的是，相邻两个槽组11之间的V形永磁体结构可以如图8所示为对称永磁体结构，即V形的两条边长度相等，V形永磁体结构也可以如图7所示为不对称永磁体结构，即V形的两条边长度不相等。也就是说，第二永磁体30为“一”字形永磁体结构、V形永磁体结构或U形永磁体结构，不对称的槽组11结构能够与对称或者不对称的“一”字形永磁体结构相结合，或者与对称或者不对称的V形永磁体结构相结合，或者与对称或者不对称的U形永磁体结构相结合，以配合得到更大的合成转矩，以及实现永磁转矩和磁阻转矩分量更高的利用率。

另外，需要说明的是，与“一”字形永磁体结构、V形永磁体结构和U形永磁体结构相结合的槽组11包括但不限于图6-图8中实施例所示的结构，只需要满足几何约束要求即可。

在本发明的实施例中，如图1和图9所示，同一槽组11内的第一永磁体20的充磁方向相同。换言之，同一个槽组11内的第一永磁体20所产生的气隙磁场相互增强。具体地，磁场在第一永磁体20内部由其外表征的S极指向N极方向，同一槽组11内的第一永磁体20对应同一极，同一极下的全部第一永磁体20产生在气隙中具有相同径向方向的磁通，使得同一槽组11内的各永磁体的充磁方向均相互增强其他永磁体所产生的气隙磁场。相邻槽组11内的第一永磁体20的充磁方向相反，以利于形成闭合磁路。

在一些实施例中，每个槽组11的安装槽13内安装有一块长方形的第一永磁体20，第一永磁体20的充磁方向沿着长方形的短边方向，即垂直于长方形的长边充磁，即充磁方向与长方形的短边平行。在一些实施例中，每个槽组11的安装槽13内安装有多块长方形第一永磁体20，多块第一永磁体20沿转子铁心10的径向排布，每个第一永磁体20的充磁方向均沿着长方形的短边方向，且多个第一永磁体20的充磁方向相同，即均顺着第一转动方向或均逆着第一转动方向，以使同一个槽组11内的第一永磁体20所产生的气隙磁场相互增强。

在本发明的一些实施例中，如图9所示，槽组11的数量为M，转子100的极数为K，M等于K，即M＝K。也就是说，每个磁极对应一个槽组11以及该槽组11内的第一永磁体20，每个磁极下转子槽结构更简单，降低了结构设计难度，且提高了结构强度。

例如在一些具体实施例中，转子100的极数K为偶数且满足4≤K≤12，也就是说，转子100可以为四极、六极、八极、十极或者十二极，使转子100可以满足更多电机的使用需求，并且相应的槽组11、第一永磁体20的尺寸设计也可以更合理，以利于提高电磁转矩和结构强度。

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，利用第一永磁体20配合不对称磁障结构形成的不对称转子100结构，在相同永磁体用量与转子100内外径的前提下明显的减小了永磁转矩和磁阻转矩峰值点所对应的电流超前角的差值，从而提高了电机的峰值转矩与在峰值转矩点永磁转矩与磁阻转矩分量的利用率。得益于应用非对称磁障结构，在成本几乎不变的前提下有效改善了切向永磁式内置式永磁电机的转矩特性，从而具有工业应用的价值。

该转子100用于驱动电机时，峰值转矩点的转矩脉动得以降低，同时增强了电机的弱磁扩速控制能力，可以提高驱动电机的扭矩，车辆的爬坡能力强，起动、加速能力强，驱动电机的高速性能好，最高转速大，则驱动电机的体积与重量可做小，节省了空间，降低了车辆的重量。驱动电机调速范围宽，能够满足车辆在不同路况时的要求。

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，利用第一永磁体20配合不对称磁障结构形成的不对称转子100结构，在相同永磁体用量与转子100内外径的前提下明显的减小了永磁转矩和磁阻转矩峰值点所对应的电流超前角的差值，从而提高了电机的峰值转矩与在峰值转矩点永磁转矩与磁阻转矩分量的利用率。得益于应用非对称磁障结构，在成本几乎不变的前提下有效改善了切向永磁式内置式永磁电机的转矩特性，从而具有工业应用的价值。

该驱动电机用于车辆时，峰值转矩点的转矩脉动得以降低，同时增强了电机的弱磁扩速控制能力，可以提高驱动电机的扭矩，车辆的爬坡能力强，起动、加速能力强，驱动电机的高速性能好，最高转速大，则驱动电机的体积与重量可做小，节省了空间，降低了车辆的重量。驱动电机调速范围宽，能够满足车辆在不同路况时的要求。

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 (20)

1.一种电机的转子，其特征在于，所述转子包括：

转子铁心，所述转子铁心设有多个槽组，多个所述槽组沿所述转子铁心的周向分布，每个所述槽组包括空气槽和安装槽，所述空气槽沿着所述转子的第一转动方向超前于所述安装槽，所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第一隔磁结构，同一所述槽组内的所述空气槽和所述安装槽之间设有第二隔磁结构，所述安装槽的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第三隔磁结构，所述安装槽的靠近所述转子铁心的中心点的一侧设有第四隔磁结构；

多个第一永磁体，所述第一永磁体安装于所述安装槽内，且所述第一永磁体为切向充磁永磁体，所述第一永磁体与所述转子铁心的中心点的间距小于所述空气槽与所述转子铁心的中心点的间距。

2.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，沿着所述第一转动方向，所述第一隔磁结构的超前端点和与该所述第一隔磁结构相邻且位置超前的所述第三隔磁结构的滞后端点分别与所述转子铁心的中心点的连线的夹角为α，每个所述槽组内的所述第一隔磁结构的超前端点和所述第三隔磁结构的超前端点分别与所述转子铁心的中心点的连线的夹角为β，所述α大于所述β。

3.根据权利要求2所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数为K，所述β小于或者等于40°/K。

4.根据权利要求2所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数为K，所述β大于或者等于15°/K。

5.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数为K，沿着所述第一转动方向，所述第三隔磁结构的滞后端点和与该所述第三隔磁结构相邻且位置滞后的所述第三隔磁结构的超前端点分别与所述转子铁心的中心点的连线夹角为γ，所述γ小于或者等于170°/K。

6.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述空气槽的靠近所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的铁心孔的孔面的间距为L1，所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向的延伸长度为L2，所述L1大于或者等于所述L2的三分之二。

7.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第一隔磁结构为位于所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的外周面之间的第一磁桥，或者，所述第一隔磁结构为所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一端延伸至所述转子铁心的外周面且在所述转子铁心的外周面形成的第一槽口；和/或，

所述第二隔磁结构为位于所述空气槽和所述安装槽之间的第二磁桥，或者，所述第二隔磁结构为连通所述空气槽和所述安装槽的连通口。

8.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第一隔磁结构为位于所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的外周面之间的第一磁桥，所述第一磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度为L3，所述L3等于3mm，或者所述L3大于0mm且小于3mm；和/或，

所述第二隔磁结构为位于所述空气槽和所述安装槽之间的第二磁桥，所述第二磁桥沿所述转子铁心的周向的厚度为L4，所述L4等于3mm，或者所述L4大于0mm且小于3mm。

9.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第二隔磁结构为位于所述空气槽和所述安装槽之间的第二磁桥，所述第二磁桥垂直于所述转子铁心的外周面延伸。

10.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述安装槽包括第一槽段和第二槽段，所述第一槽段位于所述第二槽段的远离所述转子铁心的中心点的一侧，同一个所述槽组的所述空气槽与所述第一槽段连通，所述第一永磁体安装于所述第二槽段内。

11.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第三隔磁结构为位于所述安装槽的远离所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的外周面之间的第三磁桥，或者，所述第三隔磁结构为所述安装槽的远离所述转子铁心的中心点的一端延伸至所述转子铁心的外周面且在所述转子铁心的外周面形成的第二槽口；和/或，

所述第四隔磁结构为位于所述安装槽的靠近所述转子铁心的中心点的一端与所述转子铁心的铁心孔的孔面之间的第四磁桥，或者，所述第四隔磁结构为所述安装槽的靠近所述转子铁心的中心点的一端延伸至所述铁心孔的孔面且在所述铁心孔的孔面形成的第三槽口。

12.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述转子铁心包括：

多个铁心本体，在所述转子铁心的周向上，每个所述铁心本体位于相邻两个所述槽组之间；

多个磁桥连接部，多个所述铁心本体通过所述磁桥连接部连接在一起。

13.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或倾斜于所述转子铁心的径向延伸。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的同一磁极下包括多层永磁体结构，同一个所述槽组内的所述第一永磁体构成其中一层所述永磁体结构。

15.根据权利要求14所述的电机的转子，其特征在于，还包括：

多个第二永磁体，多个所述第二永磁体安装于所述转子铁心且沿所述转子铁心的周向分布，所述第二永磁体构成其中另一层所述永磁体结构。

16.根据权利要求15所述的电机的转子，其特征在于，在所述转子铁心的周向上，相邻两个所述槽组之间设有所述第二永磁体，所述第二永磁体垂直于所述转子铁心的径向延伸或倾斜于所述转子铁心的径向延伸或设置成V形永磁体结构或设置成U形永磁体结构。

17.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，同一所述槽组内的所述第一永磁体所产生的气隙磁场相互增强，相邻所述槽组内的所述第一永磁体的充磁方向相反。

18.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述槽组的数量为M，所述转子的极数为K，所述M等于所述K。

19.一种驱动电机，其特征在于，包括根据权利要求1-18中任一项所述的电机的转子。

20.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求19所述的驱动电机。

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