CN113364173A - 电机的转子、电机和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机的转子、电机和车辆，转子包括：转子铁心，转子铁心设有第一槽体和第二槽体，第一槽体和第二槽体沿转子的周向相间分布；第一永磁体；第二槽体的远离转子铁心的中心点的一侧设有第一隔磁结构且靠近转子铁心的中心点的一侧设有第二隔磁结构，第二槽体的至少远离转子铁心的中心点的一部分形成为延伸段，沿着转子的第一转动方向，延伸段的靠近转子铁心的中心点的一端超前于延伸段的远离转子铁心的中心点的一端。根据本发明实施例的转子在不改变永磁体使用量和尺寸的前提下，减小了永磁转矩与磁阻转矩峰值点所对应的电流超前角的差值，提高了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。

Description

电机的转子、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、电机和车辆。

背景技术

相关技术中提高内置式永磁电机转矩密度的拓扑结构经常导致结构相对复杂，制造难度偏高、生产成本较大等问题，限制了产品性能的提升，经济效益低。

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，所述转子结构简单，不提高生产成本的同时提高了电机的转矩密度。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述转子的电机。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述电机的车辆。

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第一槽体和多个第二槽体，多个所述第一槽体沿所述转子铁心的周向分布，相邻两个所述第一槽体之间设有一个所述第二槽体；多个第一永磁体，所述第一槽体内安装有至少一个所述第一永磁体，其中，所述第二槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第一隔磁结构，所述第二槽体的靠近所述转子铁心的中心点的一侧设有第二隔磁结构，所述第二槽体的至少远离所述转子铁心的中心点的一部分形成为延伸段，沿着所述转子的第一转动方向，所述延伸段的靠近所述转子铁心的中心点的一端超前于所述延伸段的远离所述转子铁心的中心点的一端。

根据本发明实施例的电机的转子，在不改变永磁体使用量和尺寸的前提下，仅通过在转子铁心中增加磁障结构的优化就能够减小了永磁转矩与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，增强了电机的转矩密度。该结构在成本几乎不变的前提下进一步改善内置式永磁电机的转矩特性，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，所述第二槽体的靠近所述转子铁心的中心点的一端超前于远离所述转子铁心的中心点的一端。

根据本发明的一些实施例，所述延伸段为直槽段；或者，所述延伸段为弧槽段，所述弧槽段的靠近所述转子铁心的中心点的一端和远离所述转子铁心的中心点的一端的连线为所述弧槽段的端点连线，在所述第一转动方向上，所述弧槽段位于所述端点连线的超前侧。

根据本发明的一些实施例，所述转子铁心的中心点与所述延伸段的远离所述转子铁心的中心点的一端的连线为所述延伸段的基线，所述延伸段的靠近所述转子铁心的中心点的一端与远离所述转子铁心的中心点的一端的连线为所述延伸段的端点连线，所述延伸段的基线和端点连线的夹角为α，所述α等于1°，或等于40°，或大于1°且小于40°。

根据本发明的一些实施例，所述第二槽体包括多个槽段，其中远离所述转子铁心的中心点的一个所述槽段形成为所述延伸段，所述转子铁心的中心点与所述槽段的远离所述转子铁心的一端的连线为所述槽段的基线，所述槽段的靠近所述转子铁心的中心点的一端和远离所述转子铁心的一端的连线为所述槽段的端点连线，每个所述槽段的基线和端点连线的夹角为该所述槽段的偏转角，所述延伸段的偏转角大于其他所述槽段的偏转角。

根据本发明的一些实施例，所述第二槽体为空气槽，或者，所述转子还包括：多个第二永磁体，所述第二永磁体安装于所述第二槽体内。

根据本发明的一些实施例，所述第一隔磁结构为位于所述第二槽体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第二槽体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第二槽体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二磁桥，或者，所述第二隔磁结构为所述第二槽体的靠近所述转子铁心的中心点的一端在所述铁心孔的孔面形成的第二槽口。

根据本发明的一些实施例，所述第一隔磁结构为位于所述第二槽体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等于3mm，或大于0mm且小于3mm；和/或，所述第二隔磁结构为位于所述第二槽体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二磁桥，所述第二磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度等于3mm，或大于0mm且小于3mm。

根据本发明的一些实施例，所述转子的极数为K，所述第一槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第三隔磁结构和第四隔磁结构，沿着所述第一转动方向，同一个所述第一槽体的所述第三隔磁结构超前于所述第四隔磁结构，所述第三隔磁结构的超前端点和与该所述第三隔磁结构相邻且位置滞后的所述第一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β，所述β小于或者等于170°/K。

根据本发明的一些实施例，所述转子的极数为K，所述第一槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第三隔磁结构和第四隔磁结构，沿着所述第一转动方向，同一个所述第一槽体的所述第三隔磁结构超前于所述第四隔磁结构，所述第三隔磁结构的超前端点和所述第四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γ，所述γ小于或者等于150°/K。

根据本发明的一些实施例，所述转子的极数为K，所述第一槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第三隔磁结构和第四隔磁结构，沿着所述第一转动方向，同一个所述第一槽体的所述第三隔磁结构超前于所述第四隔磁结构，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第四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δ，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的夹角为ε，所述δ和所述ε满足：δ/ε等于1，或等于10，或大于1且小于10。

根据本发明的一些实施例，所述δ和所述ε满足：δ/ε等于5，或等于10，或大于5且小于10。

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，同一个所述第一槽体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：多个第三永磁体，多个所述第三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，所述第三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，所述第一槽体为V形槽体或U形槽体，所述第三永磁体位于所述第一槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧，且所述第三永磁体位于所述V形槽体或所述U形槽体所围设的区域内。

根据本发明的一些实施例，同一所述第一槽体内的所述第一永磁体所产生的气隙磁场相互增强，相邻所述第一槽体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，所述第一槽体的数量为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结构示意图；

图3是根据本发明第二实施例的转子的局部结构示意图；

图4是根据本发明第三实施例的转子的局部结构示意图；

图5是根据本发明第四实施例的转子的局部结构示意图；

图6是根据本发明第五实施例的转子的局部结构示意图；

图7是根据本发明第六实施例的转子的局部结构示意图；

图8是根据本发明第一实施例的转子的永磁磁场和空间电角度的曲线关系图；

图9是根据本发明第一实施例的转子的夹角α与转子合成转矩的曲线关系图；

图10是根据本发明第一实施例的转子的δ/ε与转子合成转矩的曲线关系图。

附图标记：

转子100；

转子铁心10；铁心孔11；第一槽体12；第二槽体13；延伸段131；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；

第三永磁体40。

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。

随着传统工业的发展与新兴产业的不断涌现，现代工业对电机各方面特性的需求日渐提高，高性能永磁电机的应用场合不断扩展、技术经济性显著提升。在电动交通工具、家用电器与特种装备领域，内置式永磁电机因其所具备的高转矩密度、高效率与宽调速范围等优势，得到了广泛的应用。然而，传统的提高内置式永磁电机转矩密度的拓扑结构经常导致结构相对复杂、制造难度偏高、生产成本较大等问题，限制了产品性能的提升。

因此，本发明提出了一种具有非对称的磁障结构的转子100，根据本发明实施例的转子100在不改变永磁体设计、不增加永磁体体积的情况下，能够显著减小永磁转矩和磁阻转矩峰值点的角度差，从而提高合成转矩峰值点的两种转矩分量(磁阻转矩和永磁转矩)的利用率，并增强电机的转矩密度。

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和图2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设有多个第一槽体12和多个第二槽体13，多个第一槽体12沿转子铁心10的周向分布，相邻两个第一槽体12之间设有一个第二槽体13。也就是说，在转子铁心10的周向上，多个第一槽体12和多个第二槽体13按照一个第一槽体12、一个第二槽体13、一个第一槽体12、一个第二槽体13……的顺序分布。第一槽体12内安装有至少一个第一永磁体20。

需要说明的是，在本发明的描述中，“内侧”是指靠近转子铁心10的中心点的一侧，“外侧”是指远离转子铁心10的中心点的一侧，与以上描述类似，“内端”是指靠近转子铁心10的中心点的一端，“外端”是指远离转子铁心10的中心点的一端。例如，“第二槽体13的远离转子铁心10的中心点的一侧”简称为“第二槽体13的外侧”，“延伸段131的远离转子铁心10的中心点的一端”简称为“延伸段131的外端”，“延伸段131的靠近转子铁心10的中心点的一端”简称为“延伸段131的内端”。根据以上描述，下文中涉及到“内侧”、“外侧”、“内端”和“外端”的描述，对本领域技术人员而言是可以理解的。

如图1和图2所示，第二槽体13的外侧设有第一隔磁结构14，第二槽体13的内侧设有第二隔磁结构15。第二槽体13的至少远离转子铁心10的中心点的一部分形成为延伸段131，沿着转子100的第一转动方向，延伸段131的内端超前于延伸段131的外端。通过设置上述结构，第二槽体13形成为非对称的切向式(Spoke-type)磁障结构，“切向式磁障结构”可以理解为磁障结构的内侧和外侧均设有隔磁结构(例如磁桥)，且磁障结构的内端和外端连线沿转子铁心10的径向延伸，“非对称的切向式磁障结构”即切向式磁障结构相对于转子铁心10的径向偏斜设置成关于转子铁心10的径向不对称的结构。

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。

具体地，以图1和图2所示的转子100为例，该转子100的第一槽体12为关于转子铁心10的径向对称的V形转子槽，第一槽体12内的第一永磁体20为对称的V形永磁体结构。若该转子100不设置第二槽体13，仅设置第一槽体12和第一永磁体20，永磁磁场的轴线会如图2中A-A线所示位于V形永磁体结构的对称线处，整个转子形成为对称转子结构。本申请通过设置不对称的切向式磁障结构，使得永磁磁场轴线沿着第一转动方向偏离并超前磁阻d轴(即磁阻最大点)的轴线，例如移动至如图2中B-B线所示的位置。

如图8所示，本发明通过设置上述不对称的切向式磁障结构，使得第一永磁体20所产生的磁场发生变形，形成了阶梯型的永磁磁场，相比于不设置第二槽体13的结构，设有第二槽体13时会在沿着第一转动方向超前角度的方向产生一个新的“磁场阶梯”，从而使得永磁磁场轴线沿着第一转动方向偏离并超前磁阻d轴的轴线，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，永磁转矩与磁阻转矩的峰值点对应的电流超前角的角度差减小，从而增大电机合成转矩的峰值。因此，本发明通过设置上述不对称的切向式磁障结构，能够在不增加永磁体体积、不改变永磁体设计的前提下，提高在电机的峰值转矩点永磁转矩分量与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。

根据本发明实施例的电机的转子100，在不改变永磁体使用量和尺寸的前提下，仅通过在转子铁心10中增加磁障结构的优化就能够减小了永磁转矩与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，增强了电机的转矩密度。该结构在成本几乎不变的前提下进一步改善内置式永磁电机的转矩特性，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，如图1-图6所示，第二槽体13为空气槽；根据本发明的另一些实施例，如图7所示，转子100还可以包括多个第二永磁体30，第二槽体13内可以安装有至少一个第二永磁体30。空气槽和安装有第二永磁体30的第二槽体13都能够形成为不对称的切向式磁障结构，起到减小永磁转矩与磁阻转矩的峰值点对应的电流超前角的角度差的作用，都在本发明的保护范围之内。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，第二槽体13的靠近转子铁心10的中心点的一端沿着第一转动方向超前于远离转子铁心10的中心点的一端，换言之，第二槽体13的靠近转子铁心10的中心点的一端沿着第一转动方向超前于延伸段131的远离转子铁心10的中心点的一端，以进一步减小永磁转矩与磁阻转矩的峰值点对应的电流超前角的角度差，提高电机合成转矩的峰值。

另外需要说明的是，在本发明的实施例中，延伸段131的内端和外端之间的延伸路径可以根据实际情况灵活设置。例如，在一些实施例中，如图1-图7所示，延伸段131为直槽段，即延伸段131的内端和外端之间的槽壁面为平面，这种延伸段131的结构简单，易于设计和加工，且增加非对称磁障的同时磁阻转矩的峰值降低程度小，即在降低永磁转矩和磁阻转矩的电流超前角和降低磁阻转矩峰值之间得到平衡，能够更大程度上增大合成转矩。并且在设有第二永磁体30的实施例中，直槽段内第二永磁体30安装更容易。

再例如，在另一些实施例中，延伸段131为弧槽段，即延伸段131的内端和外端之间的槽壁面为弧面，并且弧槽段的内端和外端的连线为弧槽段的端点连线，在第一转动方向上，弧槽段位于端点连线的超前侧。通过设置上述结构，在降低永磁转矩和磁阻转矩的电流超前角和降低磁阻转矩峰值之间得到平衡，能够更大程度上增大合成转矩。

在本发明的一些实施例，如图1和图9所示，转子铁心10的中心点与延伸段131的外端的连线为延伸段131的基线(例如图1中的连线oa)，延伸段131的内端与延伸段131的外端的连线为延伸段131的端点连线(例如图1中的连线ab)，延伸段131的基线和端点连线的夹角为α。夹角α的取值过小，会导致减小永磁转矩和磁阻转矩的电流超前角差值的效果差，夹角α的取值过大，会导致降低磁阻转矩峰值过大，都不利于增大合成转矩。

因此，在本发明的实施例中，α等于1°，或等于40°，或大于1°且小于40°，换言之，1°≤α≤40°，在上述角度范围内，降低永磁转矩和磁阻转矩的电流超前角和降低磁阻转矩峰值之间得到平衡，能够更大程度上增大合成转矩。例如，一些体实施例中，夹角α可以为5°、10°、15°、20°、25°、30°和35°等。

在本发明的一些实施例中，如图1-图3所示，第二槽体13可以包括一个槽段132，该槽段132形成为延伸段131。在本发明的另一些实施例中，如图4和图5所示，第二槽体13可以多个槽段132，多个槽段132中远离转子铁心10的中心点的一个槽段132形成为延伸段131，即多个槽段132中最外端的一个槽段132形成为延伸段131。

对于每个槽段132而言，转子铁心10的中心点与槽段132的外端的连线为该槽段132的基线，槽段132的内端和外端的连线为该槽段132的端点连线，槽段132的基线和端点连线的夹角为该槽段132的偏转角。多个槽段132中，延伸段131的偏转角大于其他槽段132的偏转角，从而使得第二槽体13所形成的非对称切向式磁障结构降低永磁转矩和磁阻转矩的电流超前角效果好，同时降低磁阻转矩峰值更小。例如，在图4所示的示例中，α大于α1。

在第二槽体13包括多个槽段132的实施例中，多个槽段132的数量包括但不限于图4中所示的两个和图5中所示的三个，在另一些实施例中，第二槽体13可以包括四个、五个或者更多个槽段132，并且每个槽段132可以为直槽段或者弧槽段，每个槽段132可以为空气槽或者安装有第二永磁体30。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，转子100的极数为K，第一槽体12的外侧(即远离转子铁心10的中心点的一侧)设有第三隔磁结构16和第四隔磁结构17，沿着第一转动方向，同一个第一槽体12的第三隔磁结构16超前于第四隔磁结构17，第一槽体12内的第一永磁体20的主磁通能够由第三隔磁结构16和第四隔磁结构17之间的转子铁心10经过。

沿着第一转动方向，第三隔磁结构16的超前端点和第一隔磁结构14的滞后端点分别与转子铁心10的中心点的连线的夹角为β，这里所说的“第一隔磁结构14”是指，如图1所示沿着第一转动方向与该第三隔磁结构16相邻，且位置滞后于该第三隔磁结构16的第一隔磁结构14。其中，β小于或者等于170°/K，即β≤170°/K。例如，在一些具体实施例中，β可以为165°/K、160°/K、155°/K或150°/K等。防止第一槽体12和第二槽体13在转子100周向上的跨度过大，而影响第二槽体13逆着第一转动方向的一侧的主磁通经过，或者导致转子铁心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。

在本发明的实施例中，第一隔磁结构14、第二隔磁结构15、第三隔磁结构16和第四隔磁结构17可以为磁桥或者槽体(第一槽体12或者第二槽体13)在转子铁心10的侧周面上形成的槽口等，只需要满足能够起到隔磁效果的要求即可。

以第三隔磁结构16为例，在第三隔磁结构16为磁桥的实施例中，第三隔磁结构16的滞后端点是指磁桥逆着第一转动方向的端点，第三隔磁结构16的超前端点是指磁桥顺着第一转动方向的端点；在第三隔磁结构16为槽口的实施例中，第三隔磁结构16的滞后端点是指槽口逆着第一转动方向的端点，第三隔磁结构16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，第一隔磁结构14、第二隔磁结构15和第四隔磁结构17的超前端点和滞后端点是可以理解的。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，同一个第一槽体12所对应的，第三隔磁结构16的超前端点和第四隔磁结构17的滞后端点分别与转子铁心10的中心点的连线的夹角为γ，γ小于或者等于150°/K，即γ≤150°/K。例如，在一些具体实施例中，γ可以为145°/K、140°/K、135°/K或130°/K等。在上述角度范围内，第一槽体12内第一永磁体20的永磁转矩的峰值更大，且防止第一槽体12在转子100周向上的跨度过大而影响磁通由第一槽体12和第二槽体13之间的转子铁心10经过，有利于提高转子100的合成转矩。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，第一隔磁结构14的超前端点和第四隔磁结构17的滞后端点分别与转子铁心10的中心点的连线的夹角为δ，这里的“第四隔磁结构17”是指与该第一隔磁结构14在转子铁心10的周向上相邻，且沿着第一转动方向位置超前于该第一隔磁结构14的第四隔磁结构17。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ε，这里的“第三隔磁结构16”是指与该第一隔磁结构14在转子铁心10的周向上相邻，且沿着第一转动方向位置滞后于该第一隔磁结构14的第三隔磁结构16。

其中，δ和ε满足：δ/ε等于1，或等于10，或大于1且小于10，即1≤δ/ε≤10。例如，在一些具体实施例中，δ/ε可以为2、3、4、5、6、7、8和9等。在上述比值范围内，对于第一永磁体20用量一定的情况下，任意尺寸的电机都能够得到较高的合成转矩。例如，在本发明的一个具体实施例中，如图2和图10所示，δ和ε满足：δ/ε等于5，或等于10，或大于5且小于10，即5≤δ/ε≤10。

根据本发明的一些实施例，转子100的外周面的外侧形成有气隙，在第一槽体12和第二槽体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，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1所示，前文所说的第一隔磁结构14可以为位于第二槽体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，第一隔磁结构14可以为第二槽体13在转子铁心10的外周面形成的第一槽口，第一槽口同样可以显著减少漏磁。

在一些实施例中，如图1所示，前文所说的第二隔磁结构15可以为位于第二槽体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11的孔面之间的第二磁桥，第二磁桥可以减少漏磁，同时保证转子铁心10的结构强度；或者在另一些实施例中，第二隔磁结构15可以为第二槽体13的靠近转子铁心10的中心点的一端在铁心孔11的孔面形成的第二槽口，第二槽口同样可以显著减少漏磁。

在一些实施例中，如图1所示，前文所说的第三隔磁结构16可以为位于第一槽体12的远离转子铁心10的中心点的一端与转子铁心10的外周面之间的第三磁桥；或者在另一些实施例中，第三隔磁结构16可以为第一槽体12在转子铁心10的外周面形成的第三槽口。

在一些实施例中，如图1所示，前文所说的第四隔磁结构17可以为位于第一槽体12的远离转子铁心10的中心点的一端与转子铁心10的外周面之间的第四磁桥；或者在另一些实施例中，第四隔磁结构17可以为第一槽体12在转子铁心10的外周面形成的第四槽口。

需要说明的是，为提高转子铁心10的结构强度，在本发明的一些实施例中，第一隔磁结构14和第二隔磁结构15中的至少一个为磁桥，第三隔磁结构16和第四隔磁结构17中的至少一个为磁桥。

此外，在设有第一磁桥的实施例中，参照图1所示，第一磁桥沿转子铁心10的径向的厚度L1等于3mm，或大于0mm且小于3mm，即0mm＜L1≤3mm。例如，在一些具体实施例中，L1可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm和2.5mm等。第一磁桥的厚度L1过大，会削弱减少漏磁的效果，第一磁桥的厚度L1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。

在设有第二磁桥的实施例中，参照图1所示，第二磁桥沿转子铁心10的径向的厚度L2等于3mm，或者大于0mm且小于3mm，即0mm＜L2≤3mm。例如，在一些具体实施例中，L2可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm和2.5mm等。第二磁桥的厚度L2过大，会削弱减少漏磁的效果，第二磁桥的厚度L2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。

在设有第三磁桥和第四磁桥的实施例中，参照图1所示，第三磁桥沿转子铁心10的径向的厚度L3等于3mm，或者大于0mm且小于3mm，即0mm＜L3≤3mm。第四磁桥沿转子铁心10的径向的厚度L4等于3mm，或者大于0mm且小于3mm，即0mm＜L4≤3mm。例如，在一些具体实施例中，L3可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm和2.5mm等，L4可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm和2.5mm等。

在本发明的实施例中，第一槽体12既可以在单层内置式永磁电机转子100中作为其转子100槽，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中作为其中的一层转子100槽。

例如，在本发明的一些实施例中，如图1-图5所示，第一槽体12以及第一永磁体20可以采用V型、U型或者一字型传统的单层径向永磁体式结构，构成单层内置式永磁电机转子100。在本发明的另一些实施例中，如图6和图7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。第一槽体12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还包括多个第三永磁体40，多个第三永磁体40安装于转子铁心10，并且多个第三永磁体40沿转子铁心10的周向分布。第三永磁体40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，第一槽体12内的第一永磁体20、以及第三永磁体40构成多层永磁体结构中的两层永磁体结构。

例如，在一些具体实施例中，如图6和图7所示，第一槽体12为V形槽体或U形槽体，以使在第一槽体12的远离转子铁心10的中心点的一侧，第一槽体12与转子铁心10的外周面之间围设出一定区域，第三永磁体40则位于第一槽体12的远离转子铁心10的中心点的一侧，且第三永磁体40位于V形槽体或U形槽体所围设的区域内。通过设置第三永磁体40能够提高永磁转矩的峰值，进而提高转子100的合成转矩。

需要说明的是，第三永磁体40可以为如图6和图7所示的对称的一字形永磁体结构，也可以为不对称的一字形永磁体结构，再或者第三永磁体40可以为对称或不对称的V形永磁体结构、对称或不对称的U形永磁体结构等。以与第一永磁体20和第二槽体13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形永磁体结构或U形永磁体结构相结合的第一槽体12和第二槽体13包括但不限于图6和图7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2所示，同一第一槽体12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，同一第一槽体12内的第一永磁体20对应同一极，同一极下的第一永磁体20产生在气隙中具有相同径向方向的磁通，使得同一第一槽体12内的第一永磁体20的充磁方向均相互增强其他永磁体所产生的气隙磁场。相邻第一永磁体20内的第一永磁体20的充磁方向相反，以利于形成闭合磁路。

在第一永磁体20垂直于转子100的轴向的截面为长方形的实施例中，第一永磁体20沿长方形的短边充磁，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。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，第一槽体12的数量为M，则第二槽体13的数量为M，转子100的极数为K，M等于K，即M＝K。也就是说，每个磁极对应一个第一槽体12和一个第二槽体13以及该第一槽体12内的第一永磁体20，每个磁极下转子100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，并且相应的第一槽体12、第二槽体13、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电机，在不改变永磁体使用量和尺寸的前提下，仅通过在转子铁心10中增加磁障结构的优化就能够减小了永磁转矩与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，增强了电机的转矩密度。该结构在成本几乎不变的前提下进一步改善内置式永磁电机的转矩特性，具有工业应用的价值。

根据本发明实施例的车辆包括根据本发明实施例的电机。由于根据本发明实施例的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，在不改变永磁体使用量和尺寸的前提下，仅通过在转子铁心10中增加磁障结构的优化就能够减小了永磁转矩与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，增强了电机的转矩密度。该结构在成本几乎不变的前提下进一步改善内置式永磁电机的转矩特性，具有工业应用的价值。

该电机用于车辆时，可以提高电机的扭矩，车辆的爬坡能力强，起动、加速能力强，电机的高速性能好，最高转速大，则电机的体积与重量可做小，节省了空间，降低了车辆的重量。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、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 (19)

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第一槽体和多个第二槽体，多个所述第一槽体沿所述转子铁心的周向分布，相邻两个所述第一槽体之间设有一个所述第二槽体；

多个第一永磁体，所述第一槽体内安装有至少一个所述第一永磁体，其中，

所述第二槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第一隔磁结构，所述第二槽体的靠近所述转子铁心的中心点的一侧设有第二隔磁结构，所述第二槽体的至少远离所述转子铁心的中心点的一部分形成为延伸段，沿着所述转子的第一转动方向，所述延伸段的靠近所述转子铁心的中心点的一端超前于所述延伸段的远离所述转子铁心的中心点的一端。

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，所述第二槽体的靠近所述转子铁心的中心点的一端超前于远离所述转子铁心的中心点的一端。

3.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述延伸段为直槽段；或者，所述延伸段为弧槽段，所述弧槽段的靠近所述转子铁心的中心点的一端和远离所述转子铁心的中心点的一端的连线为所述弧槽段的端点连线，在所述第一转动方向上，所述弧槽段位于所述端点连线的超前侧。

4.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与所述延伸段的远离所述转子铁心的中心点的一端的连线为所述延伸段的基线，所述延伸段的靠近所述转子铁心的中心点的一端与远离所述转子铁心的中心点的一端的连线为所述延伸段的端点连线，所述延伸段的基线和端点连线的夹角为α，所述α等于1°，或等于40°，或大于1°且小于40°。

5.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第二槽体包括多个槽段，其中远离所述转子铁心的中心点的一个所述槽段形成为所述延伸段，所述转子铁心的中心点与所述槽段的远离所述转子铁心的一端的连线为所述槽段的基线，所述槽段的靠近所述转子铁心的中心点的一端和远离所述转子铁心的一端的连线为所述槽段的端点连线，每个所述槽段的基线和端点连线的夹角为该所述槽段的偏转角，所述延伸段的偏转角大于其他所述槽段的偏转角。

6.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第二槽体为空气槽，或者，所述转子还包括：多个第二永磁体，所述第二永磁体安装于所述第二槽体内。

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第二槽体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第二槽体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第二槽体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二磁桥，或者，所述第二隔磁结构为所述第二槽体的靠近所述转子铁心的中心点的一端在所述铁心孔的孔面形成的第二槽口。

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第二槽体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等于3mm，或大于0mm且小于3mm；和/或，

所述第二隔磁结构为位于所述第二槽体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二磁桥，所述第二磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度等于3mm，或大于0mm且小于3mm。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数为K，所述第一槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第三隔磁结构和第四隔磁结构，沿着所述第一转动方向，同一个所述第一槽体的所述第三隔磁结构超前于所述第四隔磁结构，所述第三隔磁结构的超前端点和与该所述第三隔磁结构相邻且位置滞后的所述第一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β，所述β小于或者等于170°/K。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数为K，所述第一槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第三隔磁结构和第四隔磁结构，沿着所述第一转动方向，同一个所述第一槽体的所述第三隔磁结构超前于所述第四隔磁结构，所述第三隔磁结构的超前端点和所述第四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γ，所述γ小于或者等于150°/K。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数为K，所述第一槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧设有第三隔磁结构和第四隔磁结构，沿着所述第一转动方向，同一个所述第一槽体的所述第三隔磁结构超前于所述第四隔磁结构，

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第四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δ，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的夹角为ε，所述δ和所述ε满足：δ/ε等于1，或等于10，或大于1且小于10。

12.根据权利要求10所述的电机的转子，其特征在于，所述δ和所述ε满足：δ/ε等于5，或等于10，或大于5且小于10。

13.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的同一磁极下包括多层永磁体结构，同一个所述第一槽体内的所述第一永磁体构成其中一层所述永磁体结构。

14.根据权利要求13所述的电机的转子，其特征在于，还包括：

多个第三永磁体，多个所述第三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，所述第三永磁体构成其中另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，所述第一槽体为V形槽体或U形槽体，所述第三永磁体位于所述第一槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧，且所述第三永磁体位于所述V形槽体或所述U形槽体所围设的区域内。

16.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，同一所述第一槽体内的所述第一永磁体所产生的气隙磁场相互增强，相邻所述第一槽体内的所述第一永磁体的充磁方向相反。

17.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第一槽体的数量为M，所述转子的极数为K，所述M等于所述K。

18.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求1-17中任一项所述的电机的转子。

19.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求18所述的电机。

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