CN114285198A - 一种电动汽车及其电机、电机转子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电动汽车及其电机、电机转子，该电机转子包括套装在电机轴上的转子铁芯，所述转子铁芯为分段斜极式结构，每段斜极铁芯由内置有磁钢的硅钢片依次叠压形成；所述硅钢片的外周表面对应每个极开设有轴向贯通的两个辅助槽，且两个所述辅助槽沿周向间隔布置。本方案具有较高的集成度，采用采用斜极和辅助槽耦合电磁方案，使得反电动势更正弦，从而径向电磁力及转矩脉动均得到降低，可确保NVH效果最佳。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车及其电机、电机转子。
背景技术
为了提升新能源汽车的NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能，驱动电机的NVH研究已经成为汽车行业研究的热点与重点。众所周知，电机的NVH优化方向主要包括电磁仿真优化、逆变及PWM控制、定子模态分析、电机壳体优化、悬置隔震等。其中，电磁仿真优化所进行的转矩波动优化，即优化电机定转子结构，是本领域关注的重点之一。
目前，现有磁同步电机转子采用对称斜极方式进行NVH优化，然而，新能源汽车驱动电机具有转速高、扭矩大特点，采用对称斜极的方式无法完全解决电机NVH问题。
有鉴于此，亟待另辟蹊径针对现有电动汽车的电机转子结构进行方案优化，以克服现有技术存在的上述缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车及其电机、电机转子，通过电机转子结构的优化，可确保NVH效果最佳。
本发明提供的电机转子，包括套装在电机轴上的转子铁芯，所述转子铁芯为分段斜极式结构，每段斜极铁芯由内置有磁钢的硅钢片依次叠压形成；所述硅钢片的外周表面对应每个极开设有轴向贯通的两个辅助槽，且两个所述辅助槽沿周向间隔布置。
优选地，所述辅助槽为等边的“V”字型槽。
优选地，所述辅助槽的两侧槽壁夹角为135°～145°，所述辅助槽的中心角为7°～9°，所述辅助槽的槽深为1.0mm～1.5mm。
优选地，沿轴向，奇数段斜极铁芯和偶数段斜极铁芯之间为镜像对称斜极式结构；并配置为：奇数段斜极铁芯的斜极角相同，偶数段斜极铁芯的斜极角相同。
优选地，所述斜极角为2°～3°。
优选地，所述斜极铁芯为四段。
优选地，所述硅钢片的磁钢槽为“V一”型结构，其中的“V”字型部分的夹角为112°～116°。
优选地，对应每个极开设的两个所述辅助槽，相对于所述“V一”型结构的径向对称中心线对称布置。
本发明还提供一种电机，包括转子，所述转子为如前所述的电机转子。
本发明还提供一种电动汽车，包括驱动电机，所述驱动电机采用如前所述的电机。
与现有技术相比，本方案另辟蹊径针对电机转子结构进行方案优化，采用采用斜极和辅助槽耦合电磁方案。具体地，其转子铁芯为分段斜极式结构，且硅钢片的外周表面对应每个极开设有间隔布置的两个辅助槽。本方案提供的转子结构具有较高的集成度，能够同时满足电机性能和NVH要求；如此设置，可缩短电机及整车开发周期，为节约时间成本提供了可靠的技术保障。
在本发明的优选方案中，辅助槽为等边“V”字型槽，使得反电动势更正弦，从而径向电磁力及转矩脉动均得到降低，NVH效果最佳。
在本发明的另一优选方案中，其对应每个极开设的两个辅助槽，相对于硅钢片的“V一”型磁钢槽的径向对称中心线对称布置；如此设置，全部分段斜极铁芯可通过一套模具制成，从而可大大降低转子制造成本。
在本发明的又一优选方案中，该辅助槽的两侧槽壁夹角为135°～145°，辅助槽的中心角为7°～9°，辅助槽的槽深为1.0mm～1.5mm。经生产试制，该结构能够使齿槽转矩、转矩波动、磁密畸变率均到达最小值。同时，对方案优化前后的整车效果进行NVH测试评估数据表明，局部优化效果达10dB，平均提升3-5dB。
附图说明
图1为具体实施方式所述电机转子的转子铁芯与电机轴的装配关系示意图；
图2为具体实施方式所述电机转子的整体结构示意图；
图3为图1的A向视图；
图4示出了位于硅钢片外周表面的辅助槽的局部示意图；
图5为图2中所示奇数段斜极铁芯的B-B剖面图；
图6为图2中所示偶数段斜极铁芯的C-C剖面图；
图7示出了位于硅钢片上的磁钢槽的局部示意图。
图中：
转子铁芯10、奇数段斜极铁芯10a、偶数段斜极铁芯10b、电机轴20、转子压板30、铁芯固定环40；
硅钢片1、磁钢槽11、辅助槽12、磁钢2。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
不失一般性，本实施方式以图中所示电机转子作为描述基础，详细说明针对其转子结构的创新解决方案。其中，图1示出了转子铁芯10与电机轴20的装配关系，图2为本实施方式所述电机转子的整体结构示意图。
如图所示，该转子斜极铁芯为四段(10a、10b)，依次套装在电机轴20上，且两端分别配置有转子压板30，一端的转子压板30与电机轴20的限位台阶轴向相抵，另一端的转子压板30通过铁芯固定环40实现整体轴向固定。这里，为了清楚描述相邻斜极铁芯的结构匹配关系，可沿轴向将上述斜极铁芯依次定义为：奇数段斜极铁芯10a和偶数段斜极铁芯10b。显然，并非不局限于图所示的方向进行“奇”、“偶”定义。
应当理解，上述转子铁芯10与电机轴20的套装关系非本申请的核心发明点所在，且对本申请请求保护的电机转子未构成实质性限制。
本方案中，转子铁芯10为分段斜极式结构，请一并参见图3，该图为图1的A向视图。每段斜极铁芯(10a、10b)由内置有磁钢2的硅钢片1依次叠压形成。需要说明的是，为了清楚示出相邻斜极铁芯间的镜像对称配置关系，图3中所示磁钢槽11中未示出置于其中的磁钢。
其中，在硅钢片1的外周表面，对应每个极开设有轴向贯通的两个辅助槽12，且两个辅助槽12沿周向间隔布置。基于该辅助槽12与斜极耦合形式，转子结构整体上具有较高的集成度，能够同时满足电机性能和NVH要。具体请一并参见图4，该图示出了硅钢片1外周表面的辅助槽12局部示意图。
为了获得更佳的NVH效果，可以对辅助槽12作进一步优化。请一并参见图5和图6，其中，图5为图2中所示奇数段斜极铁芯的B-B剖面图，图6为图2中所示偶数段斜极铁芯的C-C剖面图。该辅助槽12为等边的“V”字型槽。与现有矩形槽、半圆形槽相比，同等条件下，本方案的转子强度更高，齿槽转矩和转矩波动更小，对电机本体性能影响较小。
作为进一步优选，辅助槽12的两侧槽壁夹角α为135°～145°，辅助槽12的中心角β为7°～9°，辅助槽12的槽深δ为1.0mm～1.5mm；经生产试制，如此设置反电动势更正弦，从而径向电磁力及转矩脉动均得到降低。该结构能够使齿槽转矩、转矩波动、磁密畸变率均到达最小值。同时，对方案优化前后的整车效果进行NVH测试评估数据表明，局部优化效果达10dB，平均提升3-5dB。这里，“槽深δ”是指，沿辅助槽12的径向对称中心线，硅钢片1外轮廓至槽底的尺寸；“中心角β”是指，辅助槽12的径向对称中心线与极间分隔线的夹角。
通常，磁钢2在转子硅钢片1中的布置形式包括“V”型、双“V”型、“V一”型等。本方案中，硅钢片1的磁钢槽11为“V一”型结构，也即采用“V”+“一”型的结构，其中的“V”字型部分的夹角θ优选为112°～116°。请一并参见图7，该图为硅钢片1上磁钢槽11的局部示意图。
结合图5和图6所示，奇数段斜极铁芯10a和偶数段斜极铁芯10b之间为镜像对称斜极式结构；并配置为：奇数段斜极铁芯10a的斜极角γ相同，偶数段斜极铁芯10b的斜极角γ相同。作为优选，斜极角γ为2°～3°。
另外，对应每个极开设的两个辅助槽12，相对于“V一”型结构的径向对称中心线对称布置。如此设置，全部分段斜极铁芯可通过一套模具制成，从而可大大降低转子制造成本。同时适应性强，易于规模产业化实现的有机结合。
除前述电机转子外，本实施方式还提供一种包括该电机转子的电机，可用于新能源电动汽车的驱动电机，也可用于家用电器类驱动电机。其中，该电机的定子结构等其他功能构成非本申请的核心发明点所在，本领域技术人员能够基于现有技术实现，故本文不再赘述。
除前述电机外，本实施方式还提供一种包括采用上述电机作为驱动电机的电动汽车。同样需要说明的是，该电动汽车的其他主要功能构成非本申请的核心发明点所在，本领域技术人员能够基于现有技术实现，故本文不再赘述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“轴向”、“径向”和“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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.电机转子，包括套装在电机轴上的转子铁芯，所述转子铁芯为分段斜极式结构，每段斜极铁芯由内置有磁钢的硅钢片依次叠压形成；其特征在于，所述硅钢片的外周表面对应每个极开设有轴向贯通的两个辅助槽，且两个所述辅助槽沿周向间隔布置。
2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述辅助槽为等边的“V”字型槽。
3.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述辅助槽的两侧槽壁夹角为135°～145°，所述辅助槽的中心角为7°～9°，所述辅助槽的槽深为1.0mm～1.5mm。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的电机转子，其特征在于，沿轴向，奇数段斜极铁芯和偶数段斜极铁芯之间为镜像对称斜极式结构；并配置为：奇数段斜极铁芯的斜极角相同，偶数段斜极铁芯的斜极角相同。
5.根据权利要求4所述的电机转子，其特征在于，所述斜极角为2°～3°。
6.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述斜极铁芯为四段。
7.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述硅钢片的磁钢槽为“V一”型结构，其中的“V”字型部分的夹角为112°～116°。
8.根据权利要求7所述的电机转子，其特征在于，对应每个极开设的两个所述辅助槽，相对于所述“V一”型结构的径向对称中心线对称布置。
9.电机，包括转子，其特征在于，所述转子为权利要求1至8中任一项所述的电机转子。
10.电动汽车，包括驱动电机，其特征在于，所述驱动电机采用权利要求9所述的电机。
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