CN113489183B - 一种自斜极的永磁电机转子冲片及永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自斜极的永磁电机转子冲片，包括转子冲片本体，转子冲片本体划分为若干对磁极，所述磁极周向阵列分布；在转子冲片本体上周向设有减重孔、连接孔和磁钢槽，每个磁极匹配有一组磁钢槽；其特征在于：单组所述磁钢槽包括两条斜边磁钢槽，两条斜边磁钢槽布设在磁极中线的两侧，且均由n/2个长度为a、宽度为b的矩形磁钢槽组成，n≥4，且为偶数；相邻两个所述矩形磁钢槽相通且呈平行阶梯状布置。本发明通过矩形磁钢槽平行阶梯状分布，并在磁钢槽内插入大小一致的磁钢块，能够实现转子等效斜极，满足汽车驱动系统的噪音振动要求；同时，磁钢槽的相通设计可以有效的减小磁钢的涡流损耗，降低磁钢温升。

Description

一种自斜极的永磁电机转子冲片及永磁电机
技术领域
本发明涉及驱动电机技术领域，尤其涉及一种自斜极的永磁电机转子冲片及永磁电机。
背景技术
电机的定转子冲片是一套模具同时冲压出来的，即一种定子冲片匹配一种转子冲片。而在后续电机制作时需要通过对转子铁芯进行分段错位，增加了工艺复杂性及人工成本。
专利CN108599421A提出了沿周向间隔布置的一字型结构，可以使磁极倾斜一定角度。但该结构存在以下问题，一是在保证转子冲片强度的情况下，由于某些磁钢与转子外圆的隔磁桥较宽，扭矩会损失较多，磁钢利用率不高；二是转子冲片外圆开有凹槽，会增加电机转子的摩擦损耗，增加转子温升。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足提供一种磁钢利用率高且转子温升低的自斜极的永磁电机转子冲片及永磁电机。
本发明所采用的技术方案为：一种自斜极的永磁电机转子冲片，包括转子冲片本体，转子冲片本体划分为若干对磁极，所述磁极周向阵列分布；在转子冲片本体上周向设有减重孔、连接孔和磁钢槽，每个磁极匹配有一组磁钢槽；其特征在于：单组所述磁钢槽包括两条斜边磁钢槽，两条斜边磁钢槽布设在磁极中线的两侧，且均由n/2个长度为a、宽度为b的矩形磁钢槽组成，n≥4，且为偶数；相邻两个所述矩形磁钢槽相通且呈平行阶梯状布置。
按上述技术方案，单组所述磁钢槽的形状采用单V结构、倒三角形结构或者双V结构。
按上述技术方案，所述磁钢槽的形状采用单V结构，且n为4；磁极中线左、右两侧分别为第一和第二、第三和第四矩形磁钢槽。
按上述技术方案，位于圆周最外侧的第一和第三矩形磁钢槽对称布设在磁极中线的两侧，且第一和第三矩形磁钢槽的中线与磁极中线的夹角为α和-α，交点为O；第二和第四矩形磁钢槽分别与第一和第三矩形磁钢槽呈平行阶梯状，第二矩形槽径向外侧边线的中点与O点的连线与第一矩形磁钢槽中线的夹角为γ，第四矩形槽径向外侧边线的中点与O点的连线与第三矩形磁钢槽中线的夹角为β，γ和β的角度大小由斜极的角度决定。
按上述技术方案，γ＝360°/NC/n；NC是转子每一转出现的齿槽转矩基波周期数等于定子槽数Z和极数2P的最小公倍数。
按上述技术方案，γ＝β，两条斜边磁钢槽内侧的矩形磁钢槽不对称。
按上述技术方案，γ＝-β，两条斜边磁钢槽内侧的矩形磁钢槽对称。
按上述技术方案，所述斜边磁钢槽两端设有磁障，磁障是根据与之相连的磁钢槽的错位而随动；圆周内侧的磁障之间设有宽度为L2的隔磁桥，外周外侧磁障与圆周边缘之间设有宽度为L1的隔磁桥。
按上述技术方案，一种永磁电机，其特征在于，包括上述的自斜极的永磁电机转子冲片。
本发明所取得的有益效果为：
1、将斜边磁钢槽分割为相互连通的多个大小相同的矩形磁钢槽，利用磁钢槽的平行阶梯状分布实现电机的斜极效果，无需再进行分段错位，工艺性简单，节省样机制作时间和人工成本；以上措施使得插入磁钢槽内的磁钢是大小一致的小块，有利于减小磁钢的涡流损耗，降低磁钢温升，而且每小块的磁钢尺寸相同，可以减少磁钢加工的种数，也可以防止磁钢插错磁钢槽。
2、由于本发明的矩形磁钢槽是相互连通的，使得相连两个磁钢槽之间不需要加工隔磁桥，没有隔磁桥可以避免磁饱和；另外矩形磁钢槽的相通设计可以减少漏磁，以保证气隙磁密大小及电机动力性能。
3、冲片自带斜极效果，能够减小扭矩波动，无需在转子外圆上开凹槽，有利于降低电机附加损耗及转子温升。
附图说明
图1为本发明提供实施例的结构示意图；
图2为本发明提供某一种实施例的磁极的示意图；
图3为本发明提供另一种实施例的磁极的示意图；
图中：1、转子冲片本体；2、减重孔；3、连接孔；4、磁钢槽；5、斜边磁钢槽；6-1、第一矩形磁钢槽；6-2、第二矩形磁钢槽；6-3、第三矩形磁钢槽；6-4、第四矩形磁钢槽；7、磁障；8-1、中间隔磁桥；8-2、外部隔磁桥。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-2所示，本发明提供了一种自斜极的永磁电机转子冲片，包括转子冲片本体1，转子冲片本体划分为若干对磁极，所述磁极周向阵列分布。在转子冲片本体上周向设有减重孔2、连接孔3和磁钢槽4；冲片内部开有一定数量的，不限形状的减重孔，有利于减小电机的转动惯量和整机的重量；连接孔用于连接多个转子冲片；每个磁极匹配有一组磁钢槽，单组所述磁钢槽包括两条斜边磁钢槽5，磁钢槽的形状种类有单V结构、倒三角形结构或者双V结构。两条斜边磁钢槽布设在磁极中线的两侧，且均由n/2个长度为a、宽度为b的矩形磁钢槽组成，n≥4，且为偶数；相邻两个矩形磁钢槽相通且呈平行阶梯状布置，使得插入磁钢槽的磁钢分为多个小块，也有利于减小插入磁钢槽内磁钢的涡流损耗，降低磁钢温升。由于每小块的磁钢尺寸相同，可以减少磁钢加工的种数，也可以防止磁钢插错磁钢槽；相邻两个磁钢槽是相连通的，一是不需要加工磁钢槽之间的隔磁桥，二是没有隔磁桥，可以避免磁饱和，二是减少漏磁，以保证气隙磁密大小及电机动力性能。
在一些实施例中，磁钢槽采用单V结构，矩形磁钢槽的数量选用4个，第一矩形磁钢槽6-1和第二矩形磁钢槽6-2位于磁极中线的左侧，第三矩形磁钢槽6-3和第四矩形磁钢槽6-4位于磁极中线的右侧。其中位于圆周外侧的第一和第三磁钢槽对称布设在磁极中线的两侧，二者中线与磁极中线的夹角分别为α和-α，且与磁极中线的交点为O，角度α的大小是根据电机性能来确定的。第二矩形磁钢槽与第一矩形磁钢槽平行设置且呈一定的阶梯状，第二矩形磁钢槽位于圆周外侧边线的中点与O点的连线与第一矩形磁钢槽的中线夹角为γ，第四矩形磁钢槽位于圆周外侧边线的中点与O点的连线与第三矩形磁钢槽的中线夹角为β。由于转子每一转出现的齿槽转矩基波周期数等于定子槽数Z和极数2P的最小公倍数NC，即一个齿槽转矩基波周期对应的机械角θ1＝360°/NC。因此，如果定子铁芯斜槽角或转子磁极斜角θSK和它相等(θ1＝θSK)，即可消除齿槽转矩的基波。转子磁钢分段错位近似斜极的效果，即n块磁钢相当于分了n小段，即每块错移角度θSS＝360°/NC/n。
在上述实施例中，对于第二和第四矩形磁钢槽的布置方式有两种。当γ＝β＝θSS时，第二矩形磁钢槽与第四矩形磁钢槽不呈磁极中线对称，在V型磁钢分块错位后，电机的动力性能基本保持不变；并且能够减小最高转速的线反电势幅值及反电势谐波；能够减小电机齿槽转矩；能够减小电机的扭矩波动，利于电机的噪音振动。当γ＝-β＝θSS，或γ＝-β＝-θSS时，第二矩形磁钢槽与第四矩形磁钢槽以磁极中线对称，此时电机的动力性能较不错位时会有些变化，但是也是能够减小电机齿槽转矩，减小电机的扭矩波动，利于电机的噪音振动的。
在一些实施例中，当n的数量选取6、8…时，在单边斜边磁钢槽内，内侧矩形磁钢槽圆周外侧边线中点到O点的连线与最外侧矩形磁钢槽的中线之间的夹角可以选取θSS的倍数，如θSS、-θSS、2θSS、-2θSS…。如图3所述，该转子冲片的转子极的两条斜边磁钢槽分别包括3个矩形磁钢槽；中间矩形磁钢槽圆周外侧边线中点到O点的连线与最外侧矩形磁钢槽的中线之间的夹角分别为θSS和-θSS；靠近圆心最内侧矩形磁钢槽圆周外侧边线中点到O点的连线与最外侧矩形磁钢槽的中线之间的夹角分别2θSS和-2θSS。
在一些实施例中，斜边磁钢槽的两端设置有磁障7，磁障的位置是根据斜边磁钢槽两端的矩形磁钢槽的位置随动。在斜边磁钢槽圆周外侧的磁障设有外部隔磁桥8-2，在斜边磁钢槽圆周内侧的磁障之间设置有中间隔磁桥8-1。外部隔磁桥的宽度L1等于斜边磁钢槽圆周外侧磁障的边缘到冲片外侧圆周的距离，中间隔磁桥的宽度L2等于斜边磁钢槽圆周内侧磁障边缘之间的距离。
一种永磁电机，包括上述的自斜极的永磁电机转子冲片
以上实例仅用于本发明的设计思想和特点，其目的在与使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施实例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自斜极的永磁电机转子冲片，包括转子冲片本体，转子冲片本体划分为若干对磁极，所述磁极周向阵列分布；在转子冲片本体上周向设有减重孔、连接孔和磁钢槽，每个磁极匹配有一组磁钢槽；
其特征在于：单组所述磁钢槽包括两条斜边磁钢槽，两条斜边磁钢槽布设在磁极中线的两侧，且均由n/2个长度为a、宽度为b的矩形磁钢槽组成，n≥4，且为偶数；相邻两个所述矩形磁钢槽相通且呈平行阶梯状布置；
位于圆周最外侧的第一和第三矩形磁钢槽对称布设在磁极中线的两侧，且第一和第三矩形磁钢槽的中线与磁极中线的夹角为α和-α，交点为O；第二和第四矩形磁钢槽分别与第一和第三矩形磁钢槽呈平行阶梯状，第二矩形槽径向外侧边线的中点与O点的连线与第一矩形磁钢槽中线的夹角为γ，第四矩形槽径向外侧边线的中点与O点的连线与第三矩形磁钢槽中线的夹角为β，γ和β的角度大小由斜极的角度决定；
γ＝β，两条斜边磁钢槽内侧的矩形磁钢槽不对称；或者γ＝-β，两条斜边磁钢槽内侧的矩形磁钢槽对称；
其中，γ＝360°/NC/n；NC是转子每一转出现的齿槽转矩基波周期数等于定子槽数Z和极数2P的最小公倍数。
2.根据权利要求1所述的自斜极的永磁电机转子冲片，其特征在于：单组所述磁钢槽的形状采用单V结构、倒三角形结构或者双V结构。
3.根据权利要求1或2所述的自斜极的永磁电机转子冲片，其特征在于：所述磁钢槽的形状采用单V结构，且n为4；磁极中线左、右两侧分别为第一和第二、第三和第四矩形磁钢槽。
4.根据权利要求1或2所述的自斜极的永磁电机转子冲片，其特征在于：所述斜边磁钢槽两端设有磁障，磁障是根据与之相连的磁钢槽的错位而随动；圆周内侧的磁障之间设有宽度为L2的隔磁桥，外周外侧磁障与圆周边缘之间设有宽度为L1的隔磁桥。
5.一种永磁电机，其特征在于，包括权利要求1所述的自斜极的永磁电机转子冲片。
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