CN114400803B - 一种交错磁极的永磁电机转子冲片结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交错磁极的永磁电机转子冲片结构，包括转子冲片本体，转子冲片本体中心处设有轴孔，其特征在于：在转子冲片本体上周向设有若干组单元磁极；单元磁极包括第一磁钢槽、第二V型磁钢槽以及位于第二V型磁钢槽之间的空气槽，第一磁钢槽和第二V型磁钢槽内的磁钢关于d轴中心线对称布设，第二V型磁钢槽的其中一边与空气槽相连。单元磁极为d轴中心线非对称，相邻磁极为q轴中心线对称，使得转子磁极整体成周向交错，利于减小电机的扭矩脉动和反电势谐波，减小磁钢漏磁系数，可以适当降低所用部分磁钢的牌号，从而降低电机成本。合理的分段斜极叠制，又可使转子成轴向分段交错，有利于减小电机轴向力和轴向端部边缘效应。

Description

一种交错磁极的永磁电机转子冲片结构
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种交错磁极的永磁电机转子冲片结构。
背景技术
中国专利CN110798039A公开了一种应用于电动汽车永磁同步电机的双V型电机，如图1所示，该专利中提出了转子冲片双V拓扑结构。如下图1所示，其大V在d轴中心线上设有空气槽。其小V为径向充磁，大V为切向充磁；并且磁钢都为同一种高剩磁稀土永磁材料。由于大V和小V的充磁方向的不同，使得磁钢制作的复杂性增加，从而导致电机制作的工艺成本增加。另外，磁钢块全部使用高剩磁磁钢的材料成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种交错磁极的永磁电机转子冲片结构，可以适当降低电机所用的磁钢牌号，以达到降低电机成本的目的。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种交错磁极的永磁电机转子冲片结构，包括转子冲片本体，转子冲片本体中心处设有轴孔，其特征在于：在转子冲片本体上周向设有若干组单元磁极；单元磁极包括第一磁钢槽、位于第一磁钢槽内侧的第二V型磁钢槽、以及位于第二V型磁钢槽之间的空气槽，第一磁钢槽和第二V型磁钢槽内的磁钢关于d轴中心线对称布设，第二V型磁钢槽的其中一边与空气槽相连，使得单元磁极为d轴中心线非对称布设；在转子冲片本体上任意两个相邻的单元磁极均关于q轴中心线对称布设。
按上述技术方案，在轴孔上设有一对键槽，键槽的中心线相对于q轴的偏移角度其中Q为定子槽数，n为不含0°的轴向分段数。
按上述技术方案，在轴孔上还设有两个半圆形的第一标记孔，其中一个第一标记孔落在垂直于键槽所在的q轴的d轴上，另一个第一标记孔与第一个第一标记孔轴线的夹角为2α，第一标记孔半径的取值范围是0.5mm≤R_1≤1mm。
按上述技术方案，还包括减重孔，减重孔数量为电机极数的两倍，减重孔关于q轴或d轴对称布设。
按上述技术方案，在关于q轴对称布设的减重孔上设有第二标记孔，第二标记孔关于q轴对称布设。
按上述技术方案，第二标记孔分为矩形第二标记孔和半圆形第二标记孔，矩形第二标记孔设在与空气槽连为一体的磁钢槽之间的减重孔上，半圆形第二标记孔设在未与空气槽连为一体的磁钢槽之间的减重孔上。
按上述技术方案，还包括铆钉孔，铆钉孔数量和电机极数相同，铆钉孔关于q轴对称布设。
按上述技术方案，还包括谐波槽，谐波槽布设在转子冲片本体外圈上，且位于第一磁钢槽的外侧，关于d轴对称布设。
按上述技术方案，第一磁钢槽和第二V型磁钢槽组成双V结构，倒三角形结构、或者单V结构。
本发明具有以下有益效果：
1、采用第二V型磁钢槽的其中一边与空气槽的相连的结构形式，磁钢都为平行充磁，使得电机的漏磁系数减小，在满足电机扭矩输出及反电动势要求的情况下，可以适当降低电机所用的磁钢牌号，以达到降低电机成本的目的。转子冲片上采用周向交错的单元磁极的布置方式，有利于减小电机的扭矩脉动和反电势谐波。
2、合理的分段斜极叠制，又可使转子磁极成轴向分段交错，有利于减小电机轴向力和轴向端部边缘效应。
3、电机转子采用双V型磁钢槽设置，能够提高电机的磁阻转矩利用率，并且双V型磁钢槽中间的隔磁桥(加强筋)使得电机更适宜于高速运行。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图；
图2是本发明提供实施例的结构示意图；
图3是本发明提供实施例的冲片拓扑图；
图4是本发明提供实施例的单元磁极图；
图5是本发明提供实施例的相邻磁极结构图；
图6是本发明提供实施例的轴孔细节图；
图7是本发明提供实施例的斜极实施图；
图8是本发明提供实施例的四段V型斜极效果图；
图9是本发明提供实施例的两种牌号磁钢入槽示意图；
图中，1：转子冲片本体，2：第一磁钢槽，3：第二V型磁钢槽，4：铆钉孔，5：减重孔，6：谐波槽，7：第二标记孔，8：键槽，9：第一标记孔，10：空气槽，A：d轴中心线，B：q轴中心线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图2～图6所示，本发明提供的一种交错磁极的永磁电机转子冲片结构，包括转子冲片本体1，转子冲片本体中心处设有轴孔，在转子冲片本体上周向设有若干组单元磁极(图中实施例选用6极电机)。单元磁极包括第一磁钢槽2、位于第一磁钢槽内侧的第二V型磁钢槽3、以及位于第二V型磁钢槽之间的空气槽10，第一磁钢槽和第二V型磁钢槽内的磁钢关于d轴中心线A对称布设，第二V型磁钢槽的其中一边与空气槽相连，本实施方式在保证转子冲片强度的同时，增大了电机的磁阻转矩，从而提高电机的总转矩。其中一边磁钢槽与空气槽相连，使得单元磁极为d轴中心线A非对称布设，在转子冲片本体上任意两个相邻的单元磁极均关于q轴中心线B对称布设，使得转子冲片上的单元磁极在周向上整体成交错排布。
在上述一些实施例中，在轴孔上设有一对键槽8，键槽的中心线相对于q轴的偏移角度其中Q为定子槽数，n为不含0°的轴向分段数。
在上述一些实施例中，在轴孔上还设有两个半圆形的第一标记孔9，其中一个第一标记孔落在垂直于键槽所在的q轴的d轴上，另一个第一标记孔与第一个第一标记孔轴线的夹角为2α，第一标记孔半径的取值范围是0.5mm≤R_1≤1mm。
在上述一些实施例中，还包括减重孔5，减重孔数量为电机极数的两倍，减重孔关于q轴或d轴对称布设。
在上述一些实施例中，在关于q轴对称布设的减重孔上设有第二标记孔7，第二标记孔关于q轴对称布设。
在上述一些实施例中，第二标记孔分为矩形第二标记孔和半圆形第二标记孔，矩形第二标记孔设在与空气槽连为一体的磁钢槽之间的减重孔上，半圆形第二标记孔设在未与空气槽连为一体的磁钢槽之间的减重孔上。
在上述一些实施例中，还包括铆钉孔4，铆钉孔数量和电机极数相同，铆钉孔关于q轴对称布设。
在上述一些实施例中，还包括谐波槽6，谐波槽布设在转子冲片本体外圈上，且位于第一磁钢槽的外侧，关于d轴对称布设。有利于改善电机的谐波及转矩脉动，从而降低电机的NVH。
在上述一些实施例中，第一磁钢槽和第二V型磁钢槽组成双V结构，倒三角形结构、或者单V结构。
本发明的工作原理：
如图1和图8所示，斜极实施(如n＝4，斜极角度为α、-α、-α、α)，如下图7所示：第一段冲片正叠，第二段冲片要先反过来(竖直轴线镜像)，再旋转180°+2α，第三段、第四段同第二段和第一段，最后将四段叠在一起，此时键槽和内孔上的两个第一标记孔同时对齐，即完成转子四段V型斜极；此时，转子的单元磁极成轴向交错排布，如图8所示，能够减小电机的轴向力，减小轴向端部的边缘效应，能够减小电机损耗，利于电机效率的提升。
如图9所示，在满足电机扭矩输出及反电动势要求的情况下，可以降低电机所用的磁钢牌号，电机可以使用两种牌号磁钢，以达到降低成本的目的。在与空气槽连为一体的磁钢槽内可以设置为低一牌号的磁钢(例如N40UH)，由于与空气槽连为一体，故其漏磁会减小；在未连为一体的磁钢槽内保持为原电机牌号的磁钢(例如N42UH)，磁钢都为平行充磁，能够使用两种不同牌号的磁钢，可以降低电机成本。
本发明具有以下有益效果：
1、采用第二V型磁钢槽的其中一边与空气槽的相连的结构形式，磁钢都为平行充磁，使得电机的漏磁系数减小，在满足电机扭矩输出及反电动势要求的情况下，可以适当降低电机所用的磁钢牌号，以达到降低电机成本的目的。
2、转子冲片上采用周向交错的单元磁极的布置方式，有利于减小电机的扭矩脉动和反电势谐波。合理的分段斜极叠制，又可使转子磁极成轴向分段交错，有利于减小电机轴向力和轴向端部边缘效应。
3、电机转子采用双V型磁钢槽设置，能够提高电机的磁阻转矩利用率，并且双V型磁钢槽中间的隔磁桥(加强筋)使得电机更适宜于高速运行。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种交错磁极的永磁电机转子冲片结构，包括转子冲片本体，转子冲片本体中心处设有轴孔，其特征在于：在转子冲片本体上周向设有若干组单元磁极；单元磁极包括第一磁钢槽、位于第一磁钢槽内侧的第二V型磁钢槽、以及位于第二V型磁钢槽之间的空气槽，第一磁钢槽和第二V型磁钢槽内的磁钢关于d轴中心线对称布设，第二V型磁钢槽的其中一边与空气槽相连，使得单元磁极为d轴中心线非对称布设；在转子冲片本体上任意两个相邻的单元磁极均关于q轴中心线对称布设；
在轴孔上设有一对键槽，键槽的中心线相对于q轴的偏移角度其中Q为定子槽数，n为不含0°的轴向分段数；
在轴孔上还设有两个半圆形的第一标记孔，其中一个第一标记孔落在垂直于键槽所在的q轴的d轴上，另一个第一标记孔与第一个第一标记孔轴线的夹角为2α，第一标记孔半径的取值范围是0.5mm≤R_1≤1mm；
在n段冲片中，第一段冲片正叠，第二段冲片先以竖直轴线镜像反过来，再旋转180°+2α；以此类推第三段、第四段同第二段和第一段，直至最后将n段叠在一起；键槽和内孔上的两个第一标记孔同时对齐，完成转子n段V型斜极；转子的单元磁极成轴向交错排布。
2.根据权利要求1所述的交错磁极的永磁电机转子冲片结构，其特征在于：还包括减重孔，减重孔数量为电机极数的两倍，减重孔关于q轴或d轴对称布设。
3.根据权利要求2所述的交错磁极的永磁电机转子冲片结构，其特征在于：在关于q轴对称布设的减重孔上设有第二标记孔，第二标记孔关于q轴对称布设。
4.根据权利要求3所述的交错磁极的永磁电机转子冲片结构，其特征在于：第二标记孔分为矩形第二标记孔和半圆形第二标记孔，矩形第二标记孔设在与空气槽连为一体的磁钢槽之间的减重孔上，半圆形第二标记孔设在未与空气槽连为一体的磁钢槽之间的减重孔上。
5.根据权利要求1所述的交错磁极的永磁电机转子冲片结构，其特征在于：还包括铆钉孔，铆钉孔数量和电机极数相同，铆钉孔关于q轴对称布设。
6.根据权利要求1所述的交错磁极的永磁电机转子冲片结构，其特征在于：还包括谐波槽，谐波槽布设在转子冲片本体外圈上，且位于第一磁钢槽的外侧，关于d轴对称布设。
7.根据权利要求1所述的交错磁极的永磁电机转子冲片结构，其特征在于：第一磁钢槽和第二V型磁钢槽组成双V结构、或者倒三角形结构。
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