CN113410931B - 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、第一永磁体和第二永磁体，第二槽体和第二永磁体关于沿转子铁心径向延伸的对称线对称，第一永磁体垂直于对称线，沿第一转动方向，第三隔磁结构的超前端点和滞后端点分别与转子铁心的中心点连线的夹角为α，第一隔磁结构的超前端点和滞后端点分别与转子铁心的中心点连线的夹角为β且β大于α，或者，安装槽的滞后端部外侧有第四隔磁结构，第四隔磁结构的超前端点和第一隔磁结构的滞后端点分别与转子铁心的中心点连线的夹角为γ且γ大于α。根据本发明实施例的转子保证较高的磁阻转矩峰值，且显著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。

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

相关技术中的内置式永磁电机转子，作为合成转矩主要分量的永磁转矩和磁阻转矩的峰值点相差不少于45°电流角，导致在合成转矩峰值点，磁阻转矩峰值和永磁转矩峰值的利用率低。

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，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，每个所述槽组包括第一槽体和第二槽体，所述第一槽体位于所述第二槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧，所述第一槽体包括安装槽和空气槽，所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第一隔磁结构，所述安装槽和所述空气槽之间形成有第二隔磁结构；多个第一永磁体和多个第二永磁体，所述第一永磁体安装于所述安装槽内，所述第二永磁体安装于所述第二槽体内，其中，所述第二槽体具有沿所述转子铁心的径向延伸的对称线，且所述第二永磁体关于所述对称线对称，所述第一永磁体垂直于所述对称线延伸，沿着所述转子的第一转动方向，所述安装槽超前于所述空气槽，所述安装槽的超前端部的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第三隔磁结构，所述第三隔磁结构的超前端点和滞后端点分别与所述转子铁心的中心点连线的夹角为α，所述第一隔磁结构的超前端点和滞后端点分别与所述转子铁心的中心点连线的夹角为β且β大于α，或者，所述安装槽的滞后端部的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第四隔磁结构，所述第四隔磁结构的超前端点和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连线的夹角为γ且γ大于α。

根据本发明实施例的电机的转子，通过对称结构和不对称结构相结合，能够在保证较高的磁阻转矩峰值的前提下，显著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，增强电机的转矩密度的效果更好。

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，所述第一隔磁结构包括一个隔磁段，所述隔磁段沿所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一侧边沿延伸，其中，沿着所述第一转动方向，所述隔磁段的超前端点为所述第一隔磁结构的超前端点，所述隔磁段的滞后端点为所述第一隔磁结构的滞后端点。

根据本发明的一些实施例，所述第一隔磁结构包括沿所述转子铁心的周向分布的多个隔磁段，其中，在多个所述隔磁段中，沿着所述第一转动方向，位置超前的所述隔磁段的超前端点为所述第一隔磁结构的超前端点，位置滞后的所述隔磁段的滞后端点为所述第一隔磁结构的滞后端点。

根据本发明的一些实施例，所述第一隔磁结构包括至少一个隔磁段，所述隔磁段为位于所述空气槽与所述转子铁心的外周面之间的第一磁桥；和/或，所述隔磁段为所述空气槽在所述转子铁心的外周面形成的第一槽口。

根据本发明的一些实施例，所述第一隔磁结构包括至少一个隔磁段，所述隔磁段为位于所述空气槽与所述转子铁心的外周面之间的第一磁桥，所述第一磁桥在所述转子铁心的径向上的尺寸小于或者等于3mm。

根据本发明的一些实施例，所述第二隔磁结构为设于所述安装槽和所述空气槽之间的第二磁桥，或者，所述第二隔磁结构为连通所述安装槽和所述空气槽的连通口；和/或，所述第三隔磁结构为位于所述安装槽的超前端部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超前端部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所述安装槽的滞后端部与所述转子铁心的外周面之间的第四磁桥，或者，所述第四隔磁结构为所述安装槽的滞后端部在所述转子铁心的外周面形成的第三槽口。

根据本发明的一些实施例，所述第二隔磁结构为设于所述安装槽和所述空气槽之间的第二磁桥，所述第二磁桥沿所述第一转动方向的厚度小于或者等于3mm；和/或，所述第三隔磁结构为位于所述安装槽的超前端部与所述转子铁心的外周面之间的第三磁桥，所述第三磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度小于或者等于3mm；和/或，所述第四隔磁结构为位于所述安装槽的滞后端部与所述转子铁心的外周面之间的第四磁桥，所述第四磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度小于或者等于3mm。

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所述第一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小于或者等于150°/K，或者，所述第三隔磁结构的滞后端点和所述第四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小于或者等于150°/K。

根据本发明的一些实施例，沿着所述第一转动方向，所述第二槽体的超前端部的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第五隔磁结构，所述第二槽体的滞后端部的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第六隔磁结构。

根据本发明的一些实施例，所述第五隔磁结构为位于所述第二槽体的超前端部与所述转子铁心的外周面之间的第五磁桥，或者，所述第五隔磁结构为所述第二槽体的超前端部在所述转子铁心的外周面形成的第四槽口；和/或，所述第六隔磁结构为位于所述第二槽体的滞后端部与所述转子铁心的外周面之间的第六磁桥，或者，所述第六隔磁结构为所述第二槽体的滞后端部在所述转子铁心的外周面形成的第五槽口。

根据本发明的一些实施例，所述第五隔磁结构为位于所述第二槽体的超前端部与所述转子铁心的外周面之间的第五磁桥，所述第五磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度小于或者等于3mm；和/或，所述第六隔磁结构为位于所述第二槽体的滞后端部与所述转子铁心的外周面之间的第六磁桥，所述第六磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度小于或者等于3mm。

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，所述第五隔磁结构的超前端点和所述第六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小于或者等于170°/K。

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和所述第二永磁体构成其中两层所述永磁体结构。

根据本发明的一些实施例，在多层永磁体结构中，除所述第一永磁体外的其他永磁体结构均关于所述对称线对称。

根据本发明的一些实施例，每个所述槽组还包括第三槽体，所述第三槽体位于所述第二槽体的靠近所述转子铁心的中心点的一侧，所述转子还包括第三永磁体，所述第三永磁体安装于所述第三槽体内，所述第三永磁体构成其中一层所述永磁体结构，所述第三槽体及所述第三永磁体均关于所述对称线对称。

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和所述第二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，相邻所述槽组内的所述第二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是相关技术中转子的转矩和电角度的曲线图；

图7是根据本发明第一实施例的转子的转矩和电角度的曲线图。

附图标记：

转子100；

转子铁心10；槽组1；第一槽体11；安装槽12；空气槽13；第二隔磁结构14；第三隔磁结构15；第一隔磁结构16；隔磁段161；第二槽体17；第四隔磁结构18；第五隔磁结构19；第六隔磁结构21；

第一永磁体20；

第二永磁体30；

第三永磁体40；第三槽体41。

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。

当代工业科技的发展带来了对高性能电机产品的更高的特性需求，包括但不限于高转矩/功率密度，高可靠性，宽调速范围与适应于高速运行工况等等。其中，内置式永磁同步电机因其性能更有利于满足前述对产品的特性需求，在相应的领域得到了愈发广泛的关注与应用。

内置式永磁同步电机的性能极限与改善空间同其转子拓扑结构具有高度的相关性。在相关技术中，内置式永磁同步电机主要采用每极在几何上轴对称的结构。但在对称结构的进一步优化设计中，由于需要同时满足尽量提高转矩密度和尽量减少生产与加工难度等需求，使得传统的设计改进方法，包括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，均难以同时满足上述要求。其中的原因既包括对称结构对于设计参数自由度的限制，也包括传统对称结构中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。其峰值点相差不少于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和磁阻转矩峰值点间的电角度差(移轴效果)，从而同时提高合成转矩峰值转矩点的两种转矩分量(磁阻转矩和永磁转矩)的利用率来改善内置式永磁电机的转矩特性，特别是提高其转矩/功率密度。并且，在提高移轴效果的同时，没有过渡牺牲磁阻转矩的峰值，转矩提升效果更佳。

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、多个第一永磁体20和多个第二永磁体30。

具体而言，转子铁心10设有多个槽组1，多个槽组1沿转子铁心10的周向分布，每个槽组1包括第一槽体11和第二槽体17，第一槽体11位于第二槽体17的远离转子铁心10的中心点的一侧。其中，每个第一槽体11包括安装槽12和空气槽13，第一永磁体20安装于安装槽12内，第二永磁体30安装于第二槽体17内。空气槽13的远离转子铁心10的中心点的一侧形成有第一隔磁结构16，安装槽12和空气槽13之间形成有第二隔磁结构14。沿着转子100的第一转动方向，安装槽12超前于空气槽13，安装槽12的超前端部的远离转子铁心10的中心点的一侧形成有第三隔磁结构15。通过设置上述结构，使空气槽13可以形成为与安装槽12相配合的切向磁障。

另外，在一些实施例中，如图3和图4所示，安装槽12的滞后端部的远离转子铁心10的中心点的一侧形成有第四隔磁结构18，第三隔磁结构15的超前端点和滞后端点分别与转子铁心10的中心点连线的夹角为α，第四隔磁结构18的超前端点和第一隔磁结构16的滞后端点分别与转子铁心10的中心点连线的夹角为γ，且γ大于α。也就是说，在第一转动方向上，第一永磁体20滞后侧的隔磁结构尺寸(第四隔磁结构18的超前端点和第一隔磁结构16的滞后端点之间的距离)大于超前侧的隔磁结构尺寸(第三隔磁结构15的超前端点和滞后端点之间的尺寸)，从而使整个第一槽体11形成为非对称的转子槽结构。

在另一些实施例中，如图1所示，安装槽12的滞后端部的远离转子铁心10的中心点的一侧未形成有第四隔磁结构18，第三隔磁结构15的超前端点和滞后端点分别与转子铁心10的中心点连线的夹角为α，第一隔磁结构16的超前端点和滞后端点分别与转子铁心10的中心点连线的夹角为β，且β大于α。从而使在第一转动方向上，第一永磁体20滞后侧的隔磁结构尺寸(第一隔磁结构16的超前端点和滞后端点之间的距离)大于超前侧的隔磁结构尺寸(第三隔磁结构15的超前端点和滞后端点之间的尺寸)，从而使整个第一槽体11形成为不对称的转子槽结构。

需要说明的是，“滞后端点”是指逆着第一转动方向的端点，“超前端点”是指顺着第一转动方向的端点，例如，“第一隔磁结构16的超前端点”是指第一隔磁结构16逆着第一转动方向的端点，“第一隔磁结构16的超前端点”是指第一隔磁结构16顺着第一转动方向的端点。

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。如图6所示，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。

而在本发明中，如图1所示，通过设置前文所说的不对称的转子槽结构，使得永磁体所产生的主极磁场集中经安装槽12与气隙之间的铁心区域、以及安装槽12与第二槽体17之间的铁心区域流过气隙。此时，永磁磁场轴线在不考虑饱和时位于第三隔磁结构15的滞后端点和第一隔磁结构16的超前端点之间的中线(A-A)处，而磁阻d轴(即磁阻最大点)大致位于第三隔磁结构15的超前端点和第一隔磁结构16的滞后端点之间的中线(B-B)处，从而使得永磁磁场轴线沿第一转动方向偏离并超前磁阻d轴的轴线，如图7所示，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，与图6所示的相关技术中的转子相比，本发明的实施例增大了电机合成转矩的峰值。

因此，本发明通过设置上述不对称的转子槽结构，能够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。

此外，考虑到通过减小永磁转矩和磁阻转矩峰值点间的电流角度差来产生良好的移轴效果，在一定程度上会降低磁阻转矩的峰值，可能导致转矩提升效果有限。因此，在本发明的实施例中，第二槽体17具有沿转子铁心10的径向延伸的对称线，且第二槽体17内的第二永磁体30关于该对称线对称设置，第二槽体17和第二永磁体30构成对称的结构，第一永磁体20垂直于该对称线延伸。通过设置上述对称结构，在相同永磁体用量与转子100内外径的前提下，能够产生好的移轴效果，同时保证了较高的磁阻转矩峰值，最终实现显著的电机峰值转矩与转矩密度增大。

需要说明的是，在图1所示的示例中，B-B线为第二槽体17和第二永磁体30的对称线，而在其他实施例中，第二槽体17和第二永磁体30的对称线也可以与B-B线不重合。另外需要说明的是，在本发明的实施例中，第二槽体17和第二永磁体30构成的对称结构，可以为对称的一字形、U形或者V形结构等，这都在本发明的保护范围之内。

根据本发明实施例的电机的转子100，通过对称结构和不对称结构相结合，能够在保证较高的磁阻转矩峰值的前提下，显著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，增强电机的转矩密度的效果更好。

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。

在本发明的实施例中，空气槽13及第一隔磁结构16的具体结构可以根据实际情况灵活设置。

例如，在一些实施例中，如图1所示，第一隔磁结构16包括一个隔磁段161，该隔磁段161沿空气槽13的远离转子铁心10的中心点的一侧边沿延伸，其中，沿着第一转动方向，隔磁段161的超前端点为第一隔磁结构16的超前端点，隔磁段161的滞后端点为第一隔磁结构16的滞后端点。在该实施例中，空气槽13的结构简单，易于加工和参数合理化。

在另一些实施例中，第一隔磁结构16包括多个隔磁段161，多个隔磁段161沿转子铁心10的周向分布。其中，在多个隔磁段161中，沿着第一转动方向，位置超前的隔磁段161(即最前端的一个隔磁段161)的超前端点为第一隔磁结构16的超前端点，位置滞后的隔磁段161(即最后端的一个隔磁段161)的滞后端点为第一隔磁结构16的滞后端点。在该实施例中，空气槽13在转子100周向上的尺寸更大，有利于增大夹角γ(或β)，从而有利于减小永磁转矩与磁阻转矩峰值点所对应的电流超前角的差值，从而有利于提高增大电机合成转矩的峰值。并且，由于相邻两个隔磁段161之间的铁心部分沿转子铁心10径向的尺寸较大，还有利于提高转子铁心10的机械强度，提高电机的高速性能。

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11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。安装槽12和空气槽13之间可以隔有磁桥，或者直接连通，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，第一隔磁结构16包括至少一个隔磁段161，隔磁段161为位于空气槽13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，以尽量保证永磁磁场轴线与磁阻轴线不同轴的效果，同时保证转子铁心10的结构强度；或者在另一些实施例中，隔磁段161为空气槽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14为设于安装槽12和空气槽13之间的第二磁桥，第二磁桥可以减少漏磁，以尽量保证永磁磁场轴线与磁阻轴线不同轴的效果，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4所示，第二隔磁结构14为连通安装槽12和空气槽13的连通口，连通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15为位于安装槽12的超前端部与转子铁心10的外周面之间的第三磁桥，第三磁桥可以减少漏磁，以尽量保证永磁磁场轴线与磁阻轴线不同轴的效果，同时保证转子铁心10的结构强度；或者在另一些实施例中，第三隔磁结构15为安装槽12的超前端部在转子铁心10的外周面形成的第二槽口，第二槽口同样可以显著减少漏磁。

在一些实施例中，如图3所示，前文所说的第四隔磁结构18为安装槽12的滞后端部与转子铁心10的外周面之间的第四磁桥，第四磁桥可以减少漏磁，以尽量保证永磁磁场轴线与磁阻轴线不同轴的效果，同时保证转子铁心10的结构强度；或者在另一些实施例中，第四隔磁结构18为安装槽12的滞后端部在转子铁心10的外周面形成的第三槽口，第三槽口同样可以显著减少漏磁。

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16、第二隔磁结构14、第三隔磁结构15和第四隔磁结构18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，第一磁桥在转子铁心10的径向上的尺寸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。第一磁桥的尺寸L1过大，会削弱减少漏磁的效果，第一磁桥的尺寸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，第二磁桥沿第一转动方向的厚度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。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。第三磁桥的厚度L3过大，会削弱减少漏磁的效果，第三磁桥的厚度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。

在设有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，L4可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm和2.5mm等。第四磁桥的厚度L4过大，会削弱减少漏磁的效果，第四磁桥的厚度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。

在不设有第四隔磁结构18的实施例中，如图1所示，转子100的极数为K，沿着转子100的第一转动方向，第三隔磁结构15的滞后端点和第一隔磁结构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。在设有第四隔磁结构18的实施例中，如图3所示，第三隔磁结构15的滞后端点和第四隔磁结构18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。其中，ε满足：ε小于或者等于150°/K，即ε≤150°/K。例如，在一些具体实施例中，ε可以为145°/K、140°/K、135°/K或130°/K等。在上述角度范围内，安装槽12内第一永磁体20的永磁转矩的峰值更大，且利于第一永磁体20两侧隔磁结构的尺寸合理设计。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，沿着第一转动方向，第二槽体17的超前端部的远离转子铁心10的中心点的一侧形成有第五隔磁结构19，第二槽体17的滞后端部的远离转子铁心10的中心点的一侧形成有第六隔磁结构21。通过设置第五隔磁结构19和第六隔磁结构21可以使磁通能够从第一槽体11与第二槽体17之间的铁心部分经过，减少漏磁，有利于保证永磁磁场轴线与磁阻轴线不同轴的效果以及磁阻转矩的提升效果。

在一些实施例中，如图1所示，第五隔磁结构19为位于第二槽体17的超前端部与转子铁心10的外周面之间的第五磁桥，第五磁桥可以减少漏磁，以尽量保证永磁磁场轴线与磁阻轴线不同轴的效果，同时保证转子铁心10的结构强度；或者在另一些实施例中，第五隔磁结构19为第二槽体17的超前端部在转子铁心10的外周面形成的第四槽口，第四槽口同样可以显著减少漏磁。

在一些实施例中，如图1所示，第六隔磁结构21为位于第二槽体17的滞后端部与转子铁心10的外周面之间的第六磁桥，第六磁桥可以减少漏磁，以尽量保证永磁磁场轴线与磁阻轴线不同轴的效果，同时保证转子铁心10的结构强度；或者在另一些实施例中，第六隔磁结构21为第二槽体17的滞后端部在转子铁心10的外周面形成的第五槽口，第五槽口同样可以显著减少漏磁。

此外，在设有第五磁桥的实施例中，参照图1所示，第五磁桥沿转子铁心10的径向的厚度L5小于或者等于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和2.5mm等。第五磁桥的尺寸L5过大，会削弱减少漏磁的效果，第五磁桥的尺寸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。

此外，在设有第六磁桥的实施例中，参照图1所示，第六磁桥沿转子铁心10的径向的厚度L6小于或者等于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和2.5mm等。第六磁桥的尺寸L6过大，会削弱减少漏磁的效果，第六磁桥的尺寸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。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，转子100的极数为K，沿着第一转动方向，第五隔磁结构19的超前端点和第六隔磁结构21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，δ小于或者等于170°/K，即δ≤170°/K。例如，在一些具体实施例中，δ可以为165°/K、160°/K、155°/K或150°/K等。防止槽组1在转子100周向上的跨度过大，而影响主磁通分布，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。

在本发明的一些实施例中，空气槽13的远离转子铁心10的中心点的外槽壁包括平面、弧面、折弯面中的一种或多种组合，这都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，这里“平面、弧面、折弯面中的一种或多种组合”是指，空气槽13的远离转子铁心10的中心点的外槽壁可以仅为平面、弧面或者折弯面，或者空气槽13的远离转子铁心10的中心点的外槽壁可以包括平面、弧面和折弯面中两种，再或者空气槽13的远离转子铁心10的中心点的外槽壁可以同时包括平面、弧面和折弯面三种结构。当然，空气槽13的远离转子铁心10的中心点的外槽壁形状包括但不限于前面所说的平面、弧面和折弯面，根据实际情况需要，还可以设置为任意所需形状。

例如，在如图1所示的示例中，空气槽13的远离转子铁心10的中心点的外槽壁为平面，平面与转子铁心10的外周面之间形成隔磁段161。在如图3所示的示例中，空气槽13的远离转子铁心10的中心点的外槽壁为与转子铁心10的外周面平行的弧面，弧面与转子铁心10的外周面之间形成隔磁段161。在一些实施例中，空气槽13的远离转子铁心10的中心点的外槽壁包括两个平面和一个弧面，弧面连接两个平面，两个平面与转子铁心10的外周面之间分别形成隔磁段161。

在本发明的实施例中，第一槽体11和第二槽体17既可以在双层内置式永磁电机转子100(例如图1-图4所示)中作为其转子槽，也可以在满足几何约束要求的前提下，在更多层内置式永磁电机转子100(例如图5所示)中作为其中的两层转子槽。

这里所说的双层永磁体结构和多层永磁体结构，是指在转子100的径向截面内，永磁体结构为双层或者多层。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1内的第一永磁体20构成其中一层永磁体结构，同一个槽组1内的第二永磁体30构成其中另一层永磁体结构。

在多层永磁体结构包括三层或者三层以上的永磁体结构的实施例中，除第一永磁体20外的其他永磁体结构均关于前文所说的对称线对称，以更大程度上提高磁阻转矩的峰值，从而显著增大电机的峰值转矩和转矩密度。

例如，在一些具体实施例中，如图5所示，每个槽组1还包括第三槽体41，第三槽体41位于第二槽体17的靠近转子铁心10的中心点的一侧。转子100还包括第三永磁体40，第三永磁体40位于第三槽体41内，且第三槽体41和第三永磁体40均关于前文所说的对称线对称。通过设置第三永磁体40能够提高磁阻转矩的峰值，进而提高转子100的合成转矩。第三永磁体40构成多层永磁体结构中的其中一层永磁体结构，该多层永磁体结构为如图5所示的三层永磁体结构或者为更多层永磁体结构。

在本发明的实施例中，如图2所示，同一槽组1内的第一永磁体20和第二永磁体30所产生的气隙磁场相互增强。具体地，磁场在第一永磁体20和第二永磁体30内部由其外表征的S极指向N极方向，同一槽组1内的第一永磁体20和第二永磁体30对应同一极，同一极下的第一永磁体20和第二永磁体30产生在气隙中具有相同径向方向的磁通，使得同一槽组1内的第一永磁体20和第二永磁体30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1内的第一永磁体20的充磁方向相反，相邻槽组1内的第二永磁体30的充磁方向相反，以利于形成闭合磁路。

在第一永磁体20(或第二永磁体30)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(或第二永磁体30)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，槽组1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1以及该槽组1内的第一永磁体20和第二永磁体30，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，并且相应的第一槽体11、第二槽体17、第一永磁体20、第二永磁体30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，通过对称结构和不对称结构相结合，能够在保证较高的磁阻转矩峰值的前提下，显著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，增强电机的转矩密度的效果更好。

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，通过对称结构和不对称结构相结合，能够在保证较高的磁阻转矩峰值的前提下，显著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，增强电机的转矩密度的效果更好。

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，每个所述槽组包括第一槽体和第二槽体，所述第一槽体位于所述第二槽体的远离所述转子铁心的中心点的一侧，所述第一槽体包括安装槽和空气槽，所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第一隔磁结构，所述安装槽和所述空气槽之间形成有第二隔磁结构；

多个第一永磁体和多个第二永磁体，所述第一永磁体安装于所述安装槽内，所述第二永磁体安装于所述第二槽体内，其中，

所述第二槽体具有沿所述转子铁心的径向延伸的对称线，且所述第二永磁体关于所述对称线对称，所述第一永磁体垂直于所述对称线延伸，沿着所述转子的第一转动方向，所述安装槽超前于所述空气槽，所述安装槽的超前端部的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第三隔磁结构，

所述第三隔磁结构的超前端点和滞后端点分别与所述转子铁心的中心点连线的夹角为α，

所述第一隔磁结构的超前端点和滞后端点分别与所述转子铁心的中心点连线的夹角为β且β大于α，或者，所述安装槽的滞后端部的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第四隔磁结构，所述第四隔磁结构的超前端点和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连线的夹角为γ且γ大于α。

2.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第一隔磁结构包括一个隔磁段，所述隔磁段沿所述空气槽的远离所述转子铁心的中心点的一侧边沿延伸，

其中，沿着所述第一转动方向，所述隔磁段的超前端点为所述第一隔磁结构的超前端点，所述隔磁段的滞后端点为所述第一隔磁结构的滞后端点。

3.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第一隔磁结构包括沿所述转子铁心的周向分布的多个隔磁段，

其中，在多个所述隔磁段中，沿着所述第一转动方向，位置超前的所述隔磁段的超前端点为所述第一隔磁结构的超前端点，位置滞后的所述隔磁段的滞后端点为所述第一隔磁结构的滞后端点。

4.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第一隔磁结构包括至少一个隔磁段，所述隔磁段为位于所述空气槽与所述转子铁心的外周面之间的第一磁桥；和/或，所述隔磁段为所述空气槽在所述转子铁心的外周面形成的第一槽口。

5.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第一隔磁结构包括至少一个隔磁段，所述隔磁段为位于所述空气槽与所述转子铁心的外周面之间的第一磁桥，所述第一磁桥在所述转子铁心的径向上的尺寸小于或者等于3mm。

6.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，

所述第二隔磁结构为设于所述安装槽和所述空气槽之间的第二磁桥，或者，所述第二隔磁结构为连通所述安装槽和所述空气槽的连通口；和/或，

所述第三隔磁结构为位于所述安装槽的超前端部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超前端部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所述安装槽的滞后端部与所述转子铁心的外周面之间的第四磁桥，或者，所述第四隔磁结构为所述安装槽的滞后端部在所述转子铁心的外周面形成的第三槽口。

7.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设于所述安装槽和所述空气槽之间的第二磁桥，所述第二磁桥沿所述第一转动方向的厚度小于或者等于3mm；和/或，

所述第三隔磁结构为位于所述安装槽的超前端部与所述转子铁心的外周面之间的第三磁桥，所述第三磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度小于或者等于3mm；和/或，

所述第四隔磁结构为位于所述安装槽的滞后端部与所述转子铁心的外周面之间的第四磁桥，所述第四磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度小于或者等于3mm。

8.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所述第一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小于或者等于150°/K，或者，所述第三隔磁结构的滞后端点和所述第四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小于或者等于150°/K。

9.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，所述第二槽体的超前端部的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第五隔磁结构，所述第二槽体的滞后端部的远离所述转子铁心的中心点的一侧形成有第六隔磁结构。

10.根据权利要求9所述的电机的转子，其特征在于，所述第五隔磁结构为位于所述第二槽体的超前端部与所述转子铁心的外周面之间的第五磁桥，或者，所述第五隔磁结构为所述第二槽体的超前端部在所述转子铁心的外周面形成的第四槽口；和/或，

所述第六隔磁结构为位于所述第二槽体的滞后端部与所述转子铁心的外周面之间的第六磁桥，或者，所述第六隔磁结构为所述第二槽体的滞后端部在所述转子铁心的外周面形成的第五槽口。

11.根据权利要求9所述的电机的转子，其特征在于，所述第五隔磁结构为位于所述第二槽体的超前端部与所述转子铁心的外周面之间的第五磁桥，所述第五磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度小于或者等于3mm；和/或，

所述第六隔磁结构为位于所述第二槽体的滞后端部与所述转子铁心的外周面之间的第六磁桥，所述第六磁桥沿所述转子铁心的径向的厚度小于或者等于3mm。

12.根据权利要求9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，所述第五隔磁结构的超前端点和所述第六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小于或者等于170°/K。

13.根据权利要求1-12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和所述第二永磁体构成其中两层所述永磁体结构。

14.根据权利要求13所述的电机的转子，其特征在于，在多层永磁体结构中，除所述第一永磁体外的其他永磁体结构均关于所述对称线对称。

15.根据权利要求13所述的电机的转子，其特征在于，每个所述槽组还包括第三槽体，所述第三槽体位于所述第二槽体的靠近所述转子铁心的中心点的一侧，所述转子还包括第三永磁体，所述第三永磁体安装于所述第三槽体内，所述第三永磁体构成其中一层所述永磁体结构，所述第三槽体及所述第三永磁体均关于所述对称线对称。

16.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，同一所述槽组内的所述第一永磁体和所述第二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，相邻所述槽组内的所述第二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，所述槽组的数量为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。

Images