CN113381542A - 转子冲片、电机转子和永磁同步电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种转子冲片、电机转子和永磁同步电机，其中，该转子冲片设有轴孔和环设于所述轴孔外周的多个磁极安装位；所述磁极安装位设有第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽、第四磁钢槽和第一空槽，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽呈夹角设置，且所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽的间距在朝向所述轴孔的方向上逐渐减小，所述第三磁钢槽设于所述第一磁钢槽朝向所述轴孔的一侧，所述第四磁钢槽设于所述第二磁钢槽朝向所述轴孔的一侧，所述第一空槽设于所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽之间。本发明技术方案能够降低负载状态下的反电势谐波含量和转矩脉动，以降低电机噪音和提升转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种转子冲片、电机转子和永磁同步电机。
背景技术
随着世界能源危机及环境污染的加剧，我国及世界各国都在加紧发展电动汽车，而驱动电机作为新能源汽车的核心零部件之一，其性能的好坏对整车的各项性能有直接的关系。目前市场上的大多数车用电驱系统上的永磁同步电机中，为了降低成本，其转子结构大都采用“双一字型”、“单V型”、“双V型”等磁路拓扑。然而采用上述转子结构的永磁同步电机在负载状态及在深度弱磁时，其反电势波形畸变大，谐波含量大，对电机谐波铁耗和转矩脉动有很大贡献，导致电机在高速下的输出能力、效率和NVH(Noise、Vibration、Harshness-噪声、振动与声振粗糙度)均较差。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种转子冲片，旨在降低负载状态下的反电势谐波含量和转矩脉动，以降低电机噪音和提升转化效率。
为实现上述目的，本发明提出的转子冲片，所述转子冲片设有轴孔和环设于所述轴孔外周的多个磁极安装位；
所述磁极安装位设有第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽、第四磁钢槽和第一空槽，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽呈夹角设置，且所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽的间距在朝向所述轴孔的方向上逐渐减小，所述第三磁钢槽设于所述第一磁钢槽朝向所述轴孔的一侧，所述第四磁钢槽设于所述第二磁钢槽朝向所述轴孔的一侧，所述第一空槽设于所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽之间。
可选地，所述第一空槽具有沿其周向依次分布的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁位于所述第三侧壁朝向所述第一磁钢槽的一侧，所述第二侧壁位于所述第四侧壁朝向所述第二磁钢槽的一侧。
可选地，所述第一磁钢槽朝向所述第一空槽的侧壁与所述第一侧壁之间的间距在朝向所述第二磁钢槽的方向上逐渐增大，所述第一磁钢槽朝向所述第一空槽的侧壁与所述第一侧壁的夹角大于或等于14°，且小于或等于16°；和/或，
所述第二磁钢槽朝向所述第一空槽的侧壁与所述第二侧壁之间的间距在朝向所述第一磁钢槽的方向上逐渐增大，所述第二磁钢槽朝向所述第一空槽的侧壁与所述第二侧壁的夹角大于或等于14°，且小于或等于16°。
可选地，所述第一侧壁和所述第四侧壁的夹角大于或等于25°，且小于或等于28°；和/或，所述第二侧壁和所述第三侧壁的夹角大于或等于25°，且小于或等于28°。
可选地，所述第一磁钢槽与所述第二磁钢槽关于第一对称轴呈轴对称设置；和/或，
所述第三磁钢槽与所述第四磁钢槽关于第一对称轴呈轴对称设置；和/或，
所述第一空槽的形状关于所述第一对称轴呈轴对称设置；
其中，所述第一对称轴与所述轴孔的轴线垂直相交。
可选地，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽的夹角与所述第三磁钢槽和所述第四磁钢槽的夹角的差值大于或等于4°，且小于或等于8°。
可选地，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽的夹角大于或等于134°，且小于或等于136°；和/或，所述第三磁钢槽和所述第四磁钢槽的夹角大于或等于128°，且小于或等于130°。
可选地，所述第一磁钢槽与所述转子冲片的外周缘之间形成第一隔磁桥，所述第一隔磁桥的宽度在远离所述第二磁钢槽的方向上呈逐渐减小或逐渐增大设置；和/或，
所述第二磁钢槽与所述转子冲片的外周缘之间形成第二隔磁桥，所述第二隔磁桥的宽度在远离所述第一磁钢槽的方向上呈逐渐减小或逐渐增大设置。
可选地，所述第三磁钢槽与所述转子冲片的外周缘之间形成第三隔磁桥，所述第三隔磁桥的宽度呈等宽设置；和/或，
所述第四磁钢槽与所述转子冲片的外周缘之间形成第四隔磁桥，所述第四隔磁桥的宽度呈等宽设置。
可选地，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽之间形成第一隔筋，所述第一隔筋的宽度大于或等于1mm，且小于或等于2mm；和/或，
所述第三磁钢槽和所述第四磁钢槽之间形成第二隔筋，所述第一隔筋的宽度大于或等于2.5mm，且小于或等于4mm。
可选地，所述第一磁钢槽具有靠近所述转子冲片外周缘的第一槽壁，所述第二磁钢槽具有靠近所述转子冲片外周缘的第二槽壁，所述轴孔的轴心和所述第一槽壁内端的连线之间与所述轴孔的轴心和所述第二槽壁内端的连线的夹角大于或等于24°，且小于或等于26°；和/或，
所述第三磁钢槽具有靠近所述转子冲片外周缘的第三槽壁，所述第四磁钢槽具有靠近所述转子冲片外周缘的第四槽壁，所述轴孔的轴心和所述第三槽壁内端的连线与所述轴孔的轴心和所述第四槽壁内端的连线之间的夹角大于或等于38°，且小于或等于40°。
可选地，所述转子冲片还设有第二空槽，所述第二空槽设于所述轴孔和所述磁极安装位之间，且对应相邻两个所述磁极安装位之间的位置设置。
本发明还提出一种电机转子，包括如上述的转子冲片。
本发明还提出一种永磁同步电机，包括如上述的电机转子。
本发明技术方案通过在转子冲片设有轴孔和环设于轴孔外周的多个磁极安装位。且磁极安装位设有第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽和第四磁钢槽，使得第一磁钢槽和第二磁钢槽呈夹角设置，且第一磁钢槽和第二磁钢槽的间距在朝向轴孔的方向上逐渐减小。再将第三磁钢槽设于第一磁钢槽朝向轴孔的一侧，第四磁钢槽设于第二磁钢槽朝向轴孔的一侧。如此设置第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽和第四磁钢槽结构，在将转子冲片用于永磁同步电机时，可以抑制气隙中的敏感谐波分量，改善气隙磁场波形的正弦性，进而使得反电动势波形更好，齿槽转矩和转矩脉动更低，进而能够降低电机振动、噪音、涡流和铁耗。而通过在第一磁钢槽和第二磁钢槽之间设置第一空槽，结合第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽和第四磁钢槽的结构，可以非常明显的对深度弱磁下的气隙磁场进行调制，改善气隙磁场波形，使其波形更接近正弦波，降低谐波含量，大幅降低了负载状态下的反电势谐波含量和转矩脉动，从而降低电机噪音和提升转化效率，大幅提升了电机的工作性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明转子冲片一实施例的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为图1中转子冲片的局部结构示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种转子冲片，用于永磁同步电机的电机转子。
在本发明实施例中，请参照图1至图3，该转子冲片10设有轴孔11和环设于轴孔11外周的多个磁极安装位(磁极安装位大致如图1中A处区域)。磁极安装位设有第一磁钢槽12、第二磁钢槽13、第三磁钢槽14、第四磁钢槽15和第一空槽16，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13呈夹角设置，且第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的间距在朝向轴孔11的方向上逐渐减小。第三磁钢槽14设于第一磁钢槽12朝向轴孔11的一侧，第四磁钢槽15设于第二磁钢槽13朝向轴孔11的一侧，第一空槽16设于第一磁钢槽12和第二磁钢槽13之间。
本实施例中，第一磁钢槽12、第二磁钢槽13、第三磁钢槽14和第四磁钢槽15均呈长条状，第一磁钢槽12、第二磁钢槽13、第三磁钢槽14和第四磁钢槽15均用于安装磁体。第一磁钢槽12和第二磁钢槽13呈夹角设置，且第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的间距在朝向轴孔11的方向上逐渐减小时，即第一磁钢槽12和第二磁钢槽13大致呈“V”字形设置。第三磁钢槽14和第四磁钢槽15呈夹角设置，且第三磁钢槽14和第四磁钢槽15的间距在朝向轴孔11的方向上逐渐减小，即第三磁钢槽14和第四磁钢槽15也大致呈“V”字形设置。第一空槽16位于第一磁钢槽12背离第三磁钢槽14的一侧，且位于第二磁钢槽13背离第四磁钢槽15的一侧，还位于第一磁钢槽12和第二磁钢槽13之间。
本发明技术方案通过在转子冲片10设有轴孔11和环设于轴孔11外周的多个磁极安装位。且磁极安装位设有第一磁钢槽12、第二磁钢槽13、第三磁钢槽14和第四磁钢槽15，使得第一磁钢槽12和第二磁钢槽13呈夹角设置，且第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的间距在朝向轴孔11的方向上逐渐减小。再将第三磁钢槽14设于第一磁钢槽12朝向轴孔11的一侧，第四磁钢槽15设于第二磁钢槽13朝向轴孔11的一侧。
如此设置第一磁钢槽12、第二磁钢槽13、第三磁钢槽14和第四磁钢槽15结构，在将转子冲片10用于永磁同步电机时，可以抑制气隙中的敏感谐波分量，改善气隙磁场波形的正弦性，进而使得反电动势波形更好，齿槽转矩和转矩脉动更低，进而能够降低电机振动、噪音、涡流和铁耗。
此外，将如此结构的转子冲片10用于电机时，能够明显增大d轴磁路磁阻，减小d轴电感和增大电机的凸极比(即q轴电感与d轴电感的比值)，从而增大电机的磁阻转矩，降低磁钢用量和电机相电流，从而有利于降低成本、提高磁钢的抗退磁能力和选用电流更小的控制器，降低磁钢退磁的风险。
而通过在第一磁钢槽12和第二磁钢槽13之间设置第一空槽16，结合第一磁钢槽12、第二磁钢槽13、第三磁钢槽14和第四磁钢槽15的结构，可以非常明显的对深度弱磁下的气隙磁场进行调制，改善气隙磁场波形，使其波形更接近正弦波，降低谐波含量，大幅降低了负载状态下的反电势谐波含量和转矩脉动，从而降低电机噪音和提升转化效率，大幅提升了电机的工作性能。
在一实施例中，第一磁钢槽12与第二磁钢槽13关于第一对称轴(可参照图1中的“d轴”)呈轴对称设置，第一对称轴与轴孔11的轴线垂直相交。如此设置，可以使得第一磁钢槽12与第二磁钢槽13的布置较为均衡，保证转动平稳。
在一实施例中，第三磁钢槽14与第四磁钢槽15关于第一对称轴呈轴对称设置，第一对称轴与轴孔11的轴线垂直相交。如此设置，可以使得第一磁钢槽12与第二磁钢槽13的布置较为均衡，保证转动平稳。
在一实施例中，第一空槽16具有沿其周向依次分布的第一侧壁161、第二侧壁162、第三侧壁163和第四侧壁164，第一侧壁161位于第三侧壁163朝向第一磁钢槽12的一侧，第二侧壁162位于第四侧壁164朝向第二磁钢槽13的一侧。即第一空槽16大致呈四边形结构，如此设置，可以进一步增大d轴磁路磁阻，减小d轴电感，增大电机的凸极比(即q轴电感与d轴电感的比值)，从而进一步增大电机的磁阻转矩。而且通过调整第一磁钢槽12朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161的夹角、调整第一侧壁161和第四侧壁164的夹角，可以对第一空槽16的形状进行调整，如此可以对气隙磁场进行调制，抑制敏感谐波分量，改善气隙磁场的正弦性，能够对电机振动、噪音、涡流和铁耗有显著的改善。当然，在其它实施例中，第一空槽16也可以为方形、圆形、椭圆形、多边形或多种形状空槽的组合。
在一实施例中，第一侧壁161和第二侧壁162之间的夹角大于第三侧壁163和第四侧壁164之间的夹角，且第一侧壁161和第二侧壁162之间的夹角以及第三侧壁163和第四侧壁164之间的夹角均为钝角。如此设置，可以使得第一磁钢槽12朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161之间的间距在朝向第二磁钢槽13的方向上逐渐增大，第二磁钢槽13朝向第一空槽16的侧壁与第二侧壁162之间的间距在朝向第一磁钢槽12的方向上逐渐增大。如此可以进一步增大d轴磁路磁阻，减小d轴电感，增大电机的凸极比，从而进一步增大电机的磁阻转矩。还能可以较好地抑制敏感谐波分量，进一步改善气隙磁场的正弦性，能够对电机振动、噪音、涡流和铁耗有显著的改善。
在一实施例中，第一侧壁161和第二侧壁162之间呈圆弧过渡；和/或，第二侧壁162和第三侧壁163之间呈圆弧过渡；和/或，第三侧壁163和第四侧壁164之间呈圆弧过渡；和/或，第四侧壁164和第一侧壁161之间呈圆弧过渡。如此设置，能够避免第一侧壁161和第二侧壁162之间、第二侧壁162和第三侧壁163之间、第三侧壁163和第四侧壁164之间、第四侧壁164和第一侧壁161之间应力集中，提升转子冲片10结构可靠性。
为更好地避免第三侧壁163和第四侧壁164之间发生应力集中的情况，且避免第三侧壁163和第四侧壁164之间圆弧半径过大而导致第一空槽16改善电机性能的效果变差的情况，在一实施例中，第三侧壁163和第四侧壁164之间圆弧半径大于或等于2mm，且小于或等于4mm。其中，第三侧壁163和第四侧壁164之间圆弧半径具体可以为0.8mm、0.9mm、1.0mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm或1.5mm等等。当然，在其它实施例中，第三侧壁163和第四侧壁164之间圆弧半径也可以小于0.8mm或大于1.5mm。
为更好地避免第二侧壁162和第三侧壁163之间发生应力集中的情况，且避免第二侧壁162和第三侧壁163之间圆弧半径过大而导致第一空槽16改善电机性能的效果变差的情况，在一实施例中，第二侧壁162和第三侧壁163之间圆弧半径大于或等于0.3mm，且小于或等于0.6mm。其中，第二侧壁162和第三侧壁163之间圆弧半径具体可以为0.3mm、0.4mm、0.5mm或0.6mm等等。当然，在其它实施例中，第二侧壁162和第三侧壁163之间圆弧半径也可以小于0.3mm或大于0.6mm。
在一实施例中，第一磁钢槽12朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161之间的间距在朝向第二磁钢槽13的方向上逐渐增大，第一磁钢槽12朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161的夹角大于或等于14°，且小于或等于16°。如此将第一磁钢槽12朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161的夹角设置在14°至16°之间时，使得第一空槽16对气隙磁场波形的正弦性的改善效果较大，进而使得反电动势波形更好，齿槽转矩和转矩脉动更低。其中，第一磁钢槽12朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161的夹角具体可以为14°、15°或16°。当然，在其它实施例中，第一磁钢槽12朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161的夹角也可以小于14°或大于16°。
在一实施例中，第二磁钢槽13朝向第一空槽16的侧壁与第二侧壁162之间的间距在朝向第一磁钢槽12的方向上逐渐增大，第二磁钢槽13朝向第一空槽16的侧壁与第二侧壁162的夹角大于或等于14°，且小于或等于16°。如此将第二磁钢槽13朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161的夹角设置在14°至16°之间时，使得第一空槽16对气隙磁场波形的正弦性的改善效果较大，进而使得反电动势波形更好，齿槽转矩和转矩脉动更低。其中，第二磁钢槽13朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161的夹角具体可以为14°、15°1或16°。当然，在其它实施例中，第二磁钢槽13朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161的夹角也可以小于14°或大于16°。
在一实施例中，第一侧壁161和第四侧壁164的夹角大于或等于25°，且小于或等于28°，如此将第一侧壁161和第四侧壁164的夹角限制在25°至28°之间时，可以进一步抑制敏感谐波分量，改善气隙磁场的正弦性，从而可以进一步降低电机振动、噪音、涡流和铁耗。其中，第一侧壁161和第四侧壁164的夹角具体可以为25°、26°、27°或28°。当然，在其它实施例中，第一侧壁161和第四侧壁164的夹角也可以小于25°或大于28°。
在一实施例中，第二侧壁162和第三侧壁163的夹角大于或等于25°，且小于或等于28°。如此将第二侧壁162和第三侧壁163的夹角限制在25°至28°之间时，可以进一步抑制敏感谐波分量，改善气隙磁场的正弦性，从而可以进一步降低电机振动、噪音、涡流和铁耗。其中，第一侧壁161和第四侧壁164的夹角具体可以为25°、26°、27°或28°。当然，在其它实施例中，第一侧壁161和第四侧壁164的夹角也可以小于25°或大于28°。
在一实施例中，第一磁钢槽12朝向第一空槽16的侧壁与第一侧壁161的夹角与第二磁钢槽13朝向第一空槽16的侧壁与第二侧壁162的夹角大致相当，第一侧壁161和第四侧壁164的夹角与第二侧壁162和第三侧壁163的夹角大致相当，即第一侧壁161与第二侧壁162关于第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的对称轴线(第一对称轴)呈对称设置，第三侧壁163与第四侧壁164关于第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的对称轴线(第一对称轴)呈对称设置。也即，第一空槽16的形状关于第一对称轴呈轴对称设置，第一对称轴与轴孔11的轴线垂直相交。如此可以使得第一空槽16整体对敏感谐波分量的抑制效果更好，能够大幅改善气隙磁场的正弦性。
在一实施例中，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的夹角与第三磁钢槽14和第四磁钢槽15的夹角的差值大于或等于4°，且小于或等于8°。具体而言，为便于说明，以下将第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的夹角定义为第一夹角，第三磁钢槽14和第四磁钢槽15的夹角定义为第二夹角，即第一夹角和第二夹角的差值大于或等于4°，且小于或等于8°。由于第一夹角和第二夹角对q轴磁路的磁阻影响较大，而对d轴磁路的磁阻影响较小，故通过调整第一夹角和第二夹角的角度，可以调整q轴电感和d轴电感的差值，本实施例中，通过将第一夹角和第二夹角的差值设在4°至8°之间时，可以增大q轴电感和d轴电感的差值，从而增大电机的磁阻转矩，可以进一步降低磁体的用量，降低成本。其中，第一夹角和第二夹角的差值具体可以为4°、5°、6°、7°或8°等等。当然，在其它实施例中，第一夹角和第二夹角的差值也可以小于4°或大于8°。
在一实施例中，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的夹角(参照图3中的标注“C1”)大于或等于134°，且小于或等于136°。如此在第一磁钢槽12和第二磁钢槽13中分别安装磁体后，相当于第一磁钢槽12内磁体和第二磁钢槽13内磁体的夹角大于或等于134°，且小于或等于136°，如此有利于增强第一磁钢槽12内磁体和第二磁钢槽13内磁体的聚磁效应，增大气隙磁通密度，从而增大电机的电磁转矩。其中，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的夹角具体可以为134°、135°或136°等。当然，在其它实施例中，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的夹角也可以小于134°或大于136°。
在一实施例中，第三磁钢槽14和第四磁钢槽15的夹角(参照图3中的标注“C2”)大于或等于128°，且小于或等于130°。如此在第三磁钢槽14和第四磁钢槽15中分别安装磁体后，相当于第三磁钢槽14内磁体和第四磁钢槽15内磁体的夹角大于或等于128°，且小于或等于130°，如此有利于增强第三磁钢槽14内磁体和第四磁钢槽15内磁体的聚磁效应，增大气隙磁通密度，从而增大电机的电磁转矩。其中，第三磁钢槽14和第四磁钢槽15的夹角具体可以为128°、129°或130°等。当然，在其它实施例中，第三磁钢槽14和第四磁钢槽15的夹角也可以小于128°或大于130°。
在一实施例中，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的夹角大于或等于134°，且小于或等于136°，且第三磁钢槽14和第四磁钢槽15的夹角大于或等于128°，且小于或等于130°。如此设置，既能增强第一磁钢槽12内磁体和第二磁钢槽13内磁体的聚磁效应、增强第三磁钢槽14内磁体和第四磁钢槽15内磁体的聚磁效应，增大气隙磁通密度，从而增大电机的电磁转矩。也能增大q轴电感和d轴电感的差值，从而增大电机的磁阻转矩，可以进一步降低磁体的用量。
在一实施例中，第一磁钢槽12与转子冲片10的外周缘之间形成第一隔磁桥181，第一隔磁桥181的宽度在远离第二磁钢槽13的方向上呈逐渐减小或逐渐增大设置。即第一隔磁桥181的宽度呈渐变设置，如此可以减缓第一隔磁桥181到转子冲片10上位于相邻两个磁极安装位之间的结构处能量突变，能够对此处的气隙磁场进行一定的调制，可以进一步改善气隙磁场的正弦性、齿槽转矩和转矩脉动。
在一实施例中，第二磁钢槽13与转子冲片10的外周缘之间形成第二隔磁桥182，第二隔磁桥182的宽度在远离第一磁钢槽12的方向上呈逐渐减小或逐渐增大设置。即第二隔磁桥182的宽度呈渐变设置，如此可以减缓第二隔磁桥182到转子冲片10上位于相邻两个磁极安装位之间的结构处能量突变，能够对此处的气隙磁场进行一定的调制，可以进一步改善气隙磁场的正弦性、齿槽转矩和转矩脉动。
在一实施例中，第一磁钢槽12与转子冲片10的外周缘之间形成第一隔磁桥181，第一隔磁桥181的宽度在远离第二磁钢槽13的方向上呈逐渐减小设置，第二磁钢槽13与转子冲片10的外周缘之间形成第二隔磁桥182，第二隔磁桥182的宽度在远离第一磁钢槽12的方向上呈逐渐减小设置。或者，第一磁钢槽12与转子冲片10的外周缘之间形成第一隔磁桥181，第一隔磁桥181的宽度在远离第二磁钢槽13的方向上呈逐渐增大设置，第二磁钢槽13与转子冲片10的外周缘之间形成第二隔磁桥182，第二隔磁桥182的宽度在远离第一磁钢槽12的方向上呈逐渐增大设置。如此使得第一隔磁桥181和第二隔磁桥182对磁极安装位两侧的作用效果相当，对气隙磁场调制较为均匀，进一步改善气隙磁场的正弦性、齿槽转矩和转矩脉动。
为更好地减缓第一隔磁桥181到转子冲片10上位于相邻两个磁极安装位之间的结构处能量突变，在一实施例中，第一隔磁桥181的最小宽度大于或等于0.8mm，且小于或等于1.2mm，第一隔磁桥181的最大宽度为大于或等于1.2，且小于或等于1.6mm。其中，第一隔磁桥181的最小宽度具体可以为0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm或1.2mm，第一隔磁桥181的最大宽度具体可以为1.2mm、1.2mm、1.4mm、1.5mm或1.6mm。当然，在其它实施例中，第一隔磁桥181的最小宽度也可以小于0.8mm或大于1.2mm，第一隔磁桥181的最大宽度也可以小于1.2mm或大于1.6mm。
为更好地减缓第二隔磁桥182到转子冲片10上位于相邻两个磁极安装位之间的结构处能量突变，在一实施例中，第二隔磁桥182的最小宽度大于或等于0.8mm，且小于或等于1.2mm，第二隔磁桥182的最大宽度为大于或等于1.2，且小于或等于1.6mm。其中，第二隔磁桥182的最小宽度具体可以为0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm或1.2mm，第二隔磁桥182的最大宽度具体可以为1.2mm、1.2mm、1.4mm、1.5mm或1.6mm。当然，在其它实施例中，第二隔磁桥182的最小宽度也可以小于0.8mm或大于1.2mm，第二隔磁桥182的最大宽度也可以小于1.2mm或大于1.6mm。
在一实施例中，第三磁钢槽14与转子冲片10的外周缘之间形成第三隔磁桥183，第三隔磁桥183的宽度呈等宽设置。如此设置，可以减少漏磁，防止漏磁损失过多，而且也能起到加强筋的作用，提升转子冲片10的结构稳定性。
在一实施例中，第四磁钢槽15与转子冲片10的外周缘之间形成第四隔磁桥184，第四隔磁桥184的宽度呈等宽设置。如此设置，可以减少漏磁，防止漏磁损失过多，而且也能起到加强筋的作用，提升转子冲片10的结构稳定性。
为兼具第三隔磁桥183的结构强度和减少漏磁的效果，在一实施例中，第三隔磁桥183的宽度大于或等于2.1mm，且小于或等于2.5mm。其中，第三隔磁桥183的宽度具体可以为2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm或2.5mm。当然，在其它实施例中，第三隔磁桥183的宽度也可以小于2.1mm或大于2.5mm。
为兼具第四隔磁桥184的结构强度和减少漏磁的效果，在一实施例中，第四隔磁桥184的宽度大于或等于2.1mm，且小于或等于2.5mm。其中，第四隔磁桥184的宽度具体可以为2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm或2.5mm。当然，在其它实施例中，第四隔磁桥184的宽度也可以小于2.1mm或大于2.5mm。
在一实施例中，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13之间形成第一隔筋191，第一隔筋191的宽度大于或等于1mm，且小于或等于2mm。如此使得第一隔筋191的宽度较宽，结构强度较大，保证高转速下安全可靠的运行，且能够避免因第一隔筋191的宽度过宽而导致第一磁钢槽12和第二磁钢槽13尺寸减小的情况。其中，第一隔筋191的宽度具体可以为1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm。当然，在其它实施例中，第一隔筋191的宽度也可以小于1mm或大于2mm。
在一实施例中，第三磁钢槽14和第四磁钢槽15之间形成第二隔筋192，第一隔筋191的宽度大于或等于2.5mm，且小于或等于4mm。如此使得第二隔筋192的宽度较宽，结构强度较大，保证高转速下安全可靠的运行，且能够避免因第二隔筋192的宽度过宽而导致第三磁钢槽14和第四磁钢槽15尺寸减小的情况。其中，第二隔筋192的宽度具体可以为1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm。当然，在其它实施例中，第二隔筋192的宽度也可以小于1mm或大于2mm。
在一实施例中，第一磁钢槽12具有靠近转子冲片10外周缘的第一槽壁121，第二磁钢槽13具有靠近转子冲片10外周缘的第二槽壁131，轴孔11的轴心和第一槽壁121内端的连线之间与轴孔11的轴心和第二槽壁131内端的连线的夹角(参照图3中的标注“C3”)大于或等于24°，且小于或等于26°。为便于说明，以下将轴孔11的轴心和第一槽壁121内端的连线之间与轴孔11的轴心和第二槽壁131内端的连线的夹角定义为第三夹角，即第三夹角大于或等于24°，且小于或等于26°。具体而言，减小第三夹角的角度时，可以增大q轴磁路的通路，减小q轴磁路的磁阻，从而可以增大电机的磁阻转矩，但第三夹角的角度过小时，会导致过小的短路电流，影响电机高速恒功率特性。通过将第三夹角的角度设置在24°至26°之间时，在增大电机的磁阻转矩的同时，能降低对电机高速恒功率特性的影响，提升了电机综合性能。其中，第三夹角的角度具体可以为24°、25°或26°等。当然，在其它实施例中，第三夹角的角度也可以小于24°或大于26°。
在一实施例中，第三磁钢槽14具有靠近转子冲片10外周缘的第三槽壁141，第四磁钢槽15具有靠近转子冲片10外周缘的第四槽壁151，轴孔11的轴心和第三槽壁141内端的连线与轴孔11的轴心和第四槽壁151内端的连线之间的夹角(参照图3中的标注“C4”)大于或等于38°，且小于或等于40°。为便于说明，以下将轴孔11的轴心和第三槽壁141内端的连线之间与轴孔11的轴心和第四槽壁151内端的连线的夹角定义为第四夹角，即第四夹角大于或等于38°，且小于或等于40°。具体而言，减小第四夹角的角度时，可以增大q轴磁路的通路，减小q轴磁路的磁阻，从而可以增大电机的磁阻转矩，但第四夹角的角度过小时，会导致过小的短路电流，影响电机高速恒功率特性。通过将第四夹角的角度设置在38°至40°之间时，在增大电机的磁阻转矩的同时，能降低对电机高速恒功率特性的影响，提升了电机综合性能。其中，第四夹角的角度具体可以为38°、39°或40°等。当然，在其它实施例中，第四夹角的角度也可以小于38°或大于40°。
第一磁钢槽12包括第一安装段122、设于第一安装段122一端第一外隔磁段127和设于第一安装段122另一端的第一内隔磁段123，第一安装段122用于供磁体安装，第一内隔磁段123相较于第一外隔磁段127靠近轴孔11设置，即在将磁体安装于第一安装段122中时，磁体位于第一外隔磁段127和第一内隔磁段123之间。
在一实施例中，第一外隔磁段127具有靠近转子冲片10外周缘的第一槽壁121和外段第一内壁128，第一槽壁121靠近第一空槽16的一侧与第一安装段122靠近第一空槽16的内壁连接，外段第一内壁128的一端连接于第一槽壁121远离第一空槽16的一侧，外段第一内壁128的另一端连接于第一安装段122的内壁远离第一空槽16的内壁。第一槽壁121与第一安装段122的内壁呈圆弧过渡，第一槽壁121与外段第一内壁128呈圆弧过渡。如此设置，能够避免第一槽壁121和外段第一内壁128之间、第一槽壁121和外段第二内壁129之间应力集中，提升转子冲片10结构可靠性。
在一实施例中，第一内隔磁段123具有与第一安装段122的侧壁邻接的内段第一内壁124、与第一安装段122的侧壁邻接且与内段第一内壁124相对的内段第二内壁125，以及连接于内段第一内壁124和内段第二内壁125之间、且与第一安装段122相对的内段第三内壁126，内段第一内壁124位于内段第二内壁125远离第一空槽16的一侧。内段第一内壁124与内段第三内壁126呈圆弧过渡，内段第一内壁124与内段第三内壁126呈圆弧过渡。如此设置，能够避免内段第一内壁124与内段第三内壁126之间、内段第一内壁124与内段第三内壁126之间应力集中，提升转子冲片10结构可靠性。
在一实施例中，内段第二内壁125和内段第三内壁126之间圆弧半径大于或等于1mm，且小于或等于2mm。如此设置，既能够较好地避免内段第二内壁125和内段第三内壁126之间应力集中，也能避免内段第二内壁125和内段第三内壁126之间圆弧半径过大而导致内段第三内壁126的长度(内段第三内壁126沿内段第一内壁124和内段第二内壁125排布方向的长度)减小的情况。其中，内段第二内壁125和内段第三内壁126之间圆弧半径具体可以为1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm等等。当然，在其它实施例中，内段第二内壁125和内段第三内壁126之间圆弧半径也可以小于1mm或大于2mm。
第三磁钢槽14包括第二安装段142、设于第二安装段142一端第二外隔磁段147和设于第二安装段142另一端的第二内隔磁段143，第二安装段142用于供磁体安装，第二内隔磁段143相较于第二外隔磁段147靠近轴孔11设置，即在将磁体安装于第二安装段142中时，磁体位于第二外隔磁段147和第二内隔磁段143之间。
在一实施例中，第二外隔磁段147具有靠近转子冲片10外周缘的第三槽壁141、连接于第三槽壁141的一端的外段第二内壁148和连接于第三槽壁141的另一端的外段第三内壁149，外段第二内壁148位于外段第三内壁149远离第一磁钢槽12的一侧，第三槽壁141与外段第二内壁148呈圆弧过渡，第三槽壁141与外段第三内壁149呈圆弧过渡。如此设置，能够避免第三槽壁141和外段第二内壁148之间、第三槽壁141和外段第三内壁149之间应力集中，提升转子冲片10结构可靠性。
在一实施例中，第二内隔磁段143具有与第二安装段142的侧壁邻接的内段第四内壁144、与第二安装段142的侧壁邻接且与内段第四内壁144相对的内段第五内壁145，以及连接于内段第四内壁144和内段第五内壁145之间、且与第二安装段142相对的内段第六内壁146，内段第四内壁144位于内段第五内壁145远离第四磁钢槽15的一侧。内段第四内壁144与内段第六内壁146呈圆弧过渡，内段第五内壁145与内段第六内壁146呈圆弧过渡。如此设置，能够避免内段第四内壁144与内段第六内壁146之间、内段第五内壁145与内段第六内壁146之间应力集中，提升转子冲片10结构可靠性。
在一实施例中，内段第五内壁145和内段第六内壁146之间圆弧半径大于或等于2mm，且小于或等于3mm。如此设置，既能够较好地避免内段第五内壁145和内段第六内壁146之间应力集中，也能避免内段第五内壁145和内段第六内壁146之间圆弧半径过大而导致内段第六内壁146的长度(内段第六内壁146沿内段第四内壁144和内段第五内壁145排布方向的长度)减小的情况。其中，内段第五内壁145和内段第六内壁146之间圆弧半径具体可以为2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3mm等等。当然，在其它实施例中，内段第五内壁145和内段第六内壁146之间圆弧半径也可以小于2mm或大于3mm。
在一实施例中，内段第五内壁145与第二安装段142的侧壁呈圆弧过渡，如此设置，能够避免内段第五内壁145与第二安装段142的侧壁之间应力集中，提升转子冲片10结构可靠性。
在一实施例中，内段第五内壁145与第二安装段142的侧壁之间圆弧半径大于或等于1.5mm，且小于或等于2.5mm。如此设置，既能够较好地避免内段第五内壁145和第二安装段142的侧壁之间应力集中。其中，内段第五内壁145和第二安装段142的侧壁之间圆弧半径具体可以为1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm或2.5mm等等。当然，在其它实施例中，内段第五内壁145和第二安装段142的侧壁之间圆弧半径也可以小于1.5mm或大于2.5mm。
在一实施例中，转子冲片10还设有第二空槽17，第二空槽17设于轴孔11和磁极安装位之间，且对应相邻两个磁极安装位之间的位置设置。通过在轴孔11和磁极安装位之间设置第二空槽17，可以减小转子冲片10的重量，即可以减小电机转子的重量，从而能够增大电机的功率密度。通过将第二空槽17对应相邻两个磁极安装位之间的位置设置时，可以使得第二空槽17部分朝相邻两个磁极安装位之间伸入，如此可以使得第二空槽17的尺寸更大，能进一步减小转子冲片10和电机转子的重量，从而能够进一步增大电机的功率密度。一实施例中，转子冲片10设有多个第二空槽17，多个第二空槽17沿转子冲片10的周向均匀分布，并设置在q轴磁路的中心线上。其中，第二空槽17可以为方形、圆形、椭圆形、多边形或多种形状空槽的组合，可以结合性能计算结果，选择合适的空槽形状。
本发明还提出一种电机转子，该电机转子包括多个磁体和转子冲片10，该转子冲片10的具体结构参照上述实施例，由于本电机转子采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，转子冲片10上的第一磁钢槽12、第二磁钢槽13、第三磁钢槽14和第四磁钢槽15中均设有磁体。电机转子中转子冲片10为多个，多个转子冲片10层叠设置，且任意相邻两个转子冲片10上磁极安装位中第一磁钢槽12、第二磁钢槽13、第三磁钢槽14和第四磁钢槽15一一对应设置，以使同一磁体穿设于多个转子冲片10的第一磁钢槽12、第二磁钢槽13、第三磁钢槽14或第四磁钢槽15。其中，磁体通过胶粘剂或注塑等方法固定在对应的磁钢槽。
本发明还提出一种永磁同步电机，该永磁同步电机包括定子组件和电机转子，该电机转子的具体结构参照上述实施例，由于本永磁同步电机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。定子组件具有安装腔，电机转子安装于安装腔内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (14)
1.一种转子冲片，其特征在于，所述转子冲片设有轴孔和环设于所述轴孔外周的多个磁极安装位；
所述磁极安装位设有第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽、第四磁钢槽和第一空槽，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽呈夹角设置，且所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽的间距在朝向所述轴孔的方向上逐渐减小，所述第三磁钢槽设于所述第一磁钢槽朝向所述轴孔的一侧，所述第四磁钢槽设于所述第二磁钢槽朝向所述轴孔的一侧，所述第一空槽设于所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽之间。
2.如权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第一空槽具有沿其周向依次分布的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁位于所述第三侧壁朝向所述第一磁钢槽的一侧，所述第二侧壁位于所述第四侧壁朝向所述第二磁钢槽的一侧。
3.如权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽朝向所述第一空槽的侧壁与所述第一侧壁之间的间距在朝向所述第二磁钢槽的方向上逐渐增大，所述第一磁钢槽朝向所述第一空槽的侧壁与所述第一侧壁的夹角大于或等于14°，且小于或等于16°；和/或，
所述第二磁钢槽朝向所述第一空槽的侧壁与所述第二侧壁之间的间距在朝向所述第一磁钢槽的方向上逐渐增大，所述第二磁钢槽朝向所述第一空槽的侧壁与所述第二侧壁的夹角大于或等于14°，且小于或等于16°。
4.如权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，所述第一侧壁和所述第四侧壁的夹角大于或等于25°，且小于或等于28°；和/或，所述第二侧壁和所述第三侧壁的夹角大于或等于25°，且小于或等于28°。
5.如权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽与所述第二磁钢槽关于第一对称轴呈轴对称设置；和/或，
所述第三磁钢槽与所述第四磁钢槽关于第一对称轴呈轴对称设置；和/或，
所述第一空槽的形状关于所述第一对称轴呈轴对称设置；
其中，所述第一对称轴与所述轴孔的轴线垂直相交。
6.如权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽的夹角与所述第三磁钢槽和所述第四磁钢槽的夹角的差值大于或等于4°，且小于或等于8°。
7.如权利要求6所述的转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽的夹角大于或等于134°，且小于或等于136°；和/或，所述第三磁钢槽和所述第四磁钢槽的夹角大于或等于128°，且小于或等于130°。
8.如权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽与所述转子冲片的外周缘之间形成第一隔磁桥，所述第一隔磁桥的宽度在远离所述第二磁钢槽的方向上呈逐渐减小或逐渐增大设置；和/或，
所述第二磁钢槽与所述转子冲片的外周缘之间形成第二隔磁桥，所述第二隔磁桥的宽度在远离所述第一磁钢槽的方向上呈逐渐减小或逐渐增大设置。
9.如权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第三磁钢槽与所述转子冲片的外周缘之间形成第三隔磁桥，所述第三隔磁桥的宽度呈等宽设置；和/或，
所述第四磁钢槽与所述转子冲片的外周缘之间形成第四隔磁桥，所述第四隔磁桥的宽度呈等宽设置。
10.如权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽之间形成第一隔筋，所述第一隔筋的宽度大于或等于1mm，且小于或等于2mm；和/或，
所述第三磁钢槽和所述第四磁钢槽之间形成第二隔筋，所述第一隔筋的宽度大于或等于2.5mm，且小于或等于4mm。
11.如权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽具有靠近所述转子冲片外周缘的第一槽壁，所述第二磁钢槽具有靠近所述转子冲片外周缘的第二槽壁，所述轴孔的轴心和所述第一槽壁内端的连线之间与所述轴孔的轴心和所述第二槽壁内端的连线的夹角大于或等于24°，且小于或等于26°；和/或，
所述第三磁钢槽具有靠近所述转子冲片外周缘的第三槽壁，所述第四磁钢槽具有靠近所述转子冲片外周缘的第四槽壁，所述轴孔的轴心和所述第三槽壁内端的连线与所述轴孔的轴心和所述第四槽壁内端的连线之间的夹角大于或等于38°，且小于或等于40°。
12.如权利要求1至11中任意一项所述的转子冲片，其特征在于，所述转子冲片还设有第二空槽，所述第二空槽设于所述轴孔和所述磁极安装位之间，且对应相邻两个所述磁极安装位之间的位置设置。
13.一种电机转子，其特征在于，包括如权利要求1至12中任意一项所述的转子冲片。
14.一种永磁同步电机，其特征在于，包括如权利要求13所述的电机转子。
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| CN202110787554.0A CN113381542A (zh) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | 转子冲片、电机转子和永磁同步电机 |
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| CN202110787554.0A CN113381542A (zh) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | 转子冲片、电机转子和永磁同步电机 |
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Family Applications (1)
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| CN202110787554.0A Pending CN113381542A (zh) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | 转子冲片、电机转子和永磁同步电机 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113949185A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-01-18 | 浙江中车尚驰电气有限公司 | 一种兼容高低速的转子冲片、转子及其电机 |
| CN114172287A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-11 | 东风商用车有限公司 | 一种转子冲片及电机转子 |
-
2021
- 2021-07-12 CN CN202110787554.0A patent/CN113381542A/zh active Pending
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