CN113517770B - 一种可多组合式永磁电机转子冲片及永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可多组合式永磁电机转子冲片,包括转子冲片本体,转子冲片本体划分为多个周向阵列分布的转子极,在转子冲片本体上设有轴孔、减重孔和周向布设的倒三角型磁钢槽,每个转子极上匹配有一个倒三角型磁钢槽;所述倒三角型磁钢槽包括一字型磁钢槽和两个斜边磁钢槽,一字型磁钢槽由奇数个长度为a、宽度为b的矩形磁钢槽间隔布设组成,其数量为n;斜边磁钢槽的长度为n*a,宽度为b。本发明在合适的磁钢槽内插入永磁体以及配合不同小圆孔组成相应的斜极角度,满足电机不同的性能需求,使得冲片研发和生产周期缩短,也减少了物料管控、采购成本和工艺复杂性;同时也能够实现磁极不对称,以达到削弱谐波,减小扭矩波动的作用。

Description

一种可多组合式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,尤其涉及一种可多组合式永磁电机转子冲片及永磁电机。
背景技术
现有技术中,不对称磁极一般是通过磁极偏移一定的角度或是在转子上开不对称的小孔实现,转子斜极是通过同一种冲片的正反叠来实现。如文章《Electric MotorDesign of General Motors’Chevrolet Bolt Electric Vehicle》中bolt电机的转子冲片是通过磁极夹角不等和不对称小孔来实现转子极不对称;再如CN 208955765 U专利《一种基于单一模具实现转子分段错极的转子冲片》中的键槽方案来实现正反叠。
一般的转子冲片都是根据电机性能而特定设计的,不能满足不同的性能需求及噪音标准。现有转子冲片的通用性不足,不能同时适用于不同的性能需求,使得冲片研发和生产周期加长,也增加了物料管控、采购成本和工艺复杂性。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足提供一种通用性强的可多组合式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:一种可多组合式永磁电机转子冲片,包括转子冲片本体,转子冲片本体划分为多个周向阵列分布的转子极,在转子冲片本体上设有轴孔、减重孔和周向布设的倒三角型磁钢槽,每个转子极上匹配有一个倒三角型磁钢槽;其特征在于:所述倒三角型磁钢槽包括一字型磁钢槽和两个斜边磁钢槽,一字型磁钢槽由奇数个长度为a、宽度为b的矩形磁钢槽间隔布设组成,其数量为n;斜边磁钢槽的长度为n*a,宽度为b。
按上述技术方案,所述转子冲片本体还设有周向均匀布设的用于实现不同斜极角度的开口,所述开口由若干个相连的小圆孔组成。
按上述技术方案,所述矩形磁钢槽布设在同一条直线上且与电机的d轴垂直,矩形磁钢槽按照间距L1和L2依次交替布设,位于中间位置的矩形磁钢槽设在电机的d轴上且以之对称;所述斜边磁钢槽对称布设在电机d轴的两侧。
按上述技术方案,所述矩形磁钢槽的间距L1≠L2,使得一字型磁钢槽不对称,实现磁极的偏移。
按上述技术方案,所述矩形磁钢槽的间距L1=L2,在一字型磁钢槽内插入若干个磁钢且磁钢不以d轴对称,实现磁极的偏移。
按上述技术方案,所述开口内相连的小圆孔的数量最少为2个,小圆孔圆心到转子冲片本体圆心的距离均相等。
按上述技术方案,所述小圆孔的圆心均未落在电机q轴上,小圆孔圆心和转子冲片本体圆心的连线与电机q轴的夹角由所需的斜极的角度决定。
按上述技术方案,一个所述小圆孔的圆心落在了q轴上;其余未落在电机q轴上的小圆孔圆心和转子冲片本体圆心的连线与电机q轴的夹角由所需的斜极的角度决定。
按上述技术方案,单个所述转子极的外圆面设有一对用于减小电机的扭矩波动的凹槽,凹槽对称分布在电机d轴的两侧。
按上述技术方案,一种的永磁电机,其特征在于,所述电机包括上述的转子冲片。
本发明所取得的有益效果为:
1、采用由奇数个矩形磁钢槽间隔组成的一字型磁钢槽的结构形式,相比于现有技术,可以通过在合适的矩形磁钢槽内插入永磁体或者将矩形磁钢槽采用两种间隔交替布置,形成不对称的磁极,使得磁极偏移;本发明通过调整矩形磁钢槽内插入的永磁体,可以实现多种磁极偏移的角度,满足不同性能的电机的需求,通用性强;本发明还采用多个相连的小圆孔的结构,将多个转子冲片按不同的小圆孔对齐后进行叠加,根据一定数量的分段数可实现不斜极、线性斜极、V型斜极、Z型斜极;将上述两种方式配合使用实现转子冲片的多样性。
2、一字型磁钢槽中处于中间的矩形磁钢槽布设在电机的d轴上,无论该矩形磁钢槽空着或者放入磁钢块,都能够增加电机的凸极比,增加电机的输出转矩。
3、转子冲片外圆上开有凹槽,也有利于减小电机的扭矩波动,改善电机的噪音振动。
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。
附图说明
图1为本发明提供的一种实施例的结构示意图;
图2为本发明提供的一种实施例的转子极的示意图;
图3为本发明提供的一种实施例的矩形磁钢槽的布置示意图;
图4为本发明提供的一种实施例插入磁钢块的布置示意图;
图5为本发明提供的一种实施例开口的布置示意图;
图6为本发明提供的一种实施例的一种斜极方式;
图7为本发明提供的一种实施例的另一种斜极方式;
图中:1、转子冲片本体;2、轴孔;3、减重孔;4、转子极;5、倒三角型磁钢槽;5-1、一字型磁钢槽;5-2、斜边磁钢槽;5-3、矩形磁钢槽;6、开口;7、凹槽;A1/A2/A3/A4/A5、矩形磁钢槽;B1/B2/B3、小圆孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种可多组合式永磁电机转子冲片,其中一些实施例如图1-3所示,包括圆形的转子冲片本体1,转子冲片本体被划分为多个周向阵列分布的转子极4;在转子冲片本体上设有轴孔2、减重孔3和周向布设的周向布设的倒三角型磁钢槽5。轴孔置于转子冲片本体的中部;减重孔采用一种或者多种形状的孔洞均匀分布在转子冲片本体的周向,用来减小电机的转动惯量和整机的重量。单个转子极上设有一组倒三角型磁钢槽,倒三角型磁钢槽设在转子冲片本体的外侧周向,减重孔设在转子冲片本体的内侧周向。倒三角型磁钢槽包括一个一字型磁钢槽5-1和两个斜边磁钢槽5-2,一字型磁钢槽由奇数个长度为a、宽度为b的矩形磁钢槽5-3间隔布设组成,其数量为n;斜边磁钢槽的长度为n*a,宽度为b。在斜边磁钢槽内插入n个长度为a、宽度为b的磁钢块;在一字型磁钢槽内插入若干个磁钢块,可以根据所需要的电机性能,选择在部分的矩形磁钢槽内插入磁钢块,剩余的矩形磁钢槽不插入磁钢块。转子极是轴向阵列分布的,相邻两个转子极内的矩形磁钢槽插入磁钢块的布置方案是近似关于q轴位置对称布设的,即某一个转子极在Am号磁钢槽插入磁钢,则其相邻转子极在An-m+1号磁钢槽插入磁钢。
在一些实施例中,转子冲片本体还设有周向均匀布设的用于实现不同斜极方式的开口6,所述开口由若干个相连的小圆孔组成,小圆孔的直径均相等且小圆孔圆心到转子冲片本体圆心的距离相等。
在一些实施例中,矩形磁钢槽布设在同一条直线上且与电机的d轴垂直,矩形磁钢槽的数量为n(奇数),对单个转子极上的矩形磁钢槽依次进行标号(标号A1,A2…An-1,An),位于中间位置的A(n+1)/2号磁钢槽置于电机的d轴上。矩形磁钢槽按照间距L1和L2依次交替布设,即A1号磁钢槽与A2号磁钢槽间距为L1,A2号磁钢槽与A3号磁钢槽间距为L2,A3号磁钢槽与A4号磁钢槽间距为L1,A4号磁钢槽与A5号磁钢槽间距为L2,依次间隔布置至An号磁钢槽。A(n+1)/2号磁钢槽处于电机d轴上,空着或者放入磁钢块,都能够增加电机的凸极比,增加电机的输出转矩。当L1≠L2时,由于A(n+1)/2号磁钢槽两侧的矩形磁钢槽的间距不一致,当A(n+1)/2号两侧的矩形磁钢槽空着或者在相应位置插入磁钢块时,都能够实现磁极偏移的作用,也有利于增大电机转矩、改善转矩波动和噪音振动。当L1=L2时,由于A(n+1)/2号磁钢槽两侧的矩形磁钢槽的间距一致,A(n+1)/2号两侧的矩形磁钢槽对称分布在电机d轴两侧,可以通过在A(n+1)/2号两侧的矩形磁钢槽中布设不对称的磁钢块(即A(n+1)/2号两侧的磁钢的数量不一致,或者数量一致但位置不对称),能够实现磁极偏移的作用,也有利于增大电机转矩、改善转矩波动和噪音振动。如图4所示,以一字型磁钢槽5-1由5个矩形磁钢槽组成为例,此时在某个转子极A1和A2内放入磁钢块,其相邻转子极A5和A4放入磁钢块,以此类推,得到所需要的磁极偏移角度转子冲片;如若需要调整磁极偏移角度可以插入或者取出相应矩形磁钢槽内的磁钢块,不需要重新研发新的转子冲片,使得冲片研发和生产周期减少,使物料管控、采购成本和工艺复杂性也得到了改善。
在一些实施例中,所述开口内相连的小圆孔的数量最少为2个,各个小圆孔的圆心到转子冲片本体的圆心之间的距离相等。小圆孔有两类布置方式,分别如下:一是开口内小圆孔的轴心落在电机的q轴上;二是开口内小圆孔的轴心不落在电机的q轴上。两类布置方式中,未落在电机q轴上的小圆孔的圆心和转子冲片本体圆心的连线均与电机的q轴有一定的夹角,角度大小根据所需的斜极的角度决定。斜极角度确定过程如下: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,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,如若确定电机分为m段,即每段错移角度θSS=360°/NC/m;那么小圆孔的圆心和转子冲片本体圆心的连线与q轴的夹角即可为θSS
转子冲片通过铆钉穿过小圆孔连接,所以小圆孔的直径与铆钉的直径一致,小圆孔的直径范围为4-20mm。以3个相连的小圆孔组成的开口为例,如图5所述,本实施例开口的小圆孔的数量为三个(B1/B2/B3),根据一定数量的分段数可有不斜极、线性斜极、V型斜极、Z型斜极等。如图6和7所示,将4块和6块转子冲片按照小圆孔B2 B3 B3 B2和B3 B1 B2 B2B1B3的顺序对齐后进行叠加,再通过铆钉进行铆接,形成两种斜极方式。
在一些实施例中,在每个转子极上均设有一对凹槽7,该凹槽的对称布设在电机d轴的两侧,凹槽用于减小电机的扭转波动,从而实现改善电机的噪声震动。
一种的永磁电机,所述电机包括上述的转子冲片。
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 (7)

1.一种可多组合式永磁电机转子冲片,包括转子冲片本体,转子冲片本体划分为多个周向阵列分布的转子极,在转子冲片本体上设有轴孔、减重孔和周向布设的倒三角型磁钢槽,每个转子极上匹配有一个倒三角型磁钢槽;
其特征在于:所述倒三角型磁钢槽包括一字型磁钢槽和两个斜边磁钢槽,一字型磁钢槽由奇数个长度为a、宽度为b的矩形磁钢槽间隔布设组成,其数量为n;斜边磁钢槽的长度为n*a,宽度为b;
所述矩形磁钢槽布设在同一条直线上且与电机的d轴垂直,矩形磁钢槽按照间距L1和L2依次交替布设,位于中间位置的矩形磁钢槽设在电机的d轴上且以之对称;所述斜边磁钢槽对称布设在电机d轴的两侧;
其中,所述矩形磁钢槽的间距L1≠L2,使得一字型磁钢槽不对称,实现磁极的偏移L1≠L2;或者所述矩形磁钢槽的间距L1=L2,在一字型磁钢槽内插入若干个磁钢且磁钢不以d轴对称,实现磁极的偏移。
2.根据权利要求1所述的可多组合式永磁电机转子冲片,其特征在于:所述转子冲片本体还设有周向均匀布设的用于实现不同斜极角度的开口,所述开口由若干个相连的小圆孔组成。
3.根据权利要求2所述的可多组合式永磁电机转子冲片,其特征在于:所述开口内相连的小圆孔的数量最少为2个,小圆孔圆心到转子冲片本体圆心的距离均相等。
4.根据权利要求3所述的可多组合式永磁电机转子冲片,其特征在于:所述小圆孔的圆心均未落在电机q轴上,小圆孔圆心和转子冲片本体圆心的连线与电机q轴的夹角由所需的斜极的角度决定。
5.根据权利要求3所述的可多组合式永磁电机转子冲片,其特征在于:一个所述小圆孔的圆心落在了q轴上;其余未落在电机q轴上的小圆孔圆心和转子冲片本体圆心的连线与电机q轴的夹角由所需的斜极的角度决定。
6.根据权利要求1或2所述的可多组合式永磁电机转子冲片,其特征在于:单个所述转子极的外圆面设有一对用于减小电机的扭矩波动的凹槽,凹槽对称分布在电机d轴的两侧。
7.一种的永磁电机,其特征在于,所述电机包括权利要求1所述的转子冲片。
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