CN115425784A - 转子、盘式电机、电机驱动系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种转子、盘式电机、电机驱动系统及车辆。转子包括：固定套，包括沿所述固定套的周向设置的2P个收容槽，所述P为大于或等于1的整数；及聚磁结构，包括2P个复合聚磁部件，每个复合聚磁部件固定收容于一个对应的所述收容槽内，所述复合聚磁部件包括相互嵌设的永磁结构与软磁结构。聚磁结构通过2P个复合聚磁部件沿固定套的周向拼成，而非通过卷绕而成的整体结构，这样一来，各个复合聚磁部件的外壁能够很好地与收容槽的内壁配合连接在一起，提高了聚磁结构与固定套(或者其它转子结构件，例如转轴)之间的连接稳定性，进而提升了转子的强度。
Description
技术领域
本申请涉及驱动技术领域，特别涉及一种转子、盘式电机、电机驱动系统及车辆。
背景技术
盘式电机也称为轴向永磁电机(axial flux permanent magnet machine,AFPMM)。盘式电机具有结构紧凑、转矩密度高、效率高、功率密度大等优点。盘式电机可应用于电动车辆、可再生能源系统、储能系统和工业设备等。
对于传统表贴式盘式电机结构，随着转子的运行频率的增加，传统表贴式永磁转子结构的涡流损耗明显增加，会使得电机性能下降，同时转子磁阻转矩分量小，高速下功率下降快。
对于现有内置式盘式电机结构，在制造盘式电机时，将硅钢片卷绕而成一个整体的环形转子铁芯，再将磁钢内嵌于转子铁芯之中。然而，将硅钢片卷绕而成一个整体的环形转子铁芯时，转子铁芯的内环壁与外环壁均呈阿基米德渐开线而非圆形，造成这种转子铁芯内环壁与外环壁难以和其它电机转子结构件实现有效配合，使得磁钢的内环壁与电机轴之间连接不可靠，影响盘式电机的结构强度。
发明内容
本申请实施例提供了一种能够提高结构强度的转子、盘式电机、电机驱动系统及车辆。
第一方面，本申请实施例提供一种转子，应用于盘式电机，包括：固定套，包括沿所述固定套的周向设置的2P个收容槽，所述P为大于或等于1的整数；及聚磁结构，包括2P个复合聚磁部件，每个复合聚磁部件固定收容于一个对应的所述收容槽内，所述复合聚磁部件包括相互嵌设的永磁结构与软磁结构。
复合聚磁部件包括相互嵌设的永磁结构与软磁结构，软磁结构能够进行有效导磁。聚磁结构能够有效减小涡流损耗，有利于增加转子的输出转矩，及减小转矩波动，进而提高转子的性能。
聚磁结构通过2P个复合聚磁部件沿固定套的周向拼成，而非通过卷绕而成的整体结构，这样一来，各个复合聚磁部件的外壁能够很好地与收容槽的内壁配合连接在一起，提高了聚磁结构与固定套(或者其它转子结构件，例如转轴)之间的连接稳定性，进而提升了转子的强度。
复合聚磁部件可以视为整体环形结构的一部分，在制备聚磁结构时，无需将硅钢片卷绕成整体的环形结构，也无需对转子的内环壁与外环壁进行精加工以保证转子的同轴度，因此降低了聚磁结构的制备难度及组装难度。
固定套由不导磁材料、不导电材料制成。聚磁结构固定于固定套上，固定套可以减少转子的漏磁，进而提高转子的输出转矩。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述永磁结构包括中间轴向永磁单元及沿所述转子的轴向方向分布在所述中间轴向永磁单元一侧或者两侧的侧部永磁单元。所述中间轴向永磁单元与每个所述侧部永磁单元共同形成第一收容空间，所述软磁结构嵌设在所述第一收容空间内。
通过聚磁式永磁体排列方式，配合特殊的转子铁心结构，实现永磁体内置结构，相比表贴式永磁转子，电机凸极效应明显，具有产生磁阻转矩大的优点，提高转子的输出转矩。每一对磁极下由多块软磁材料和永磁材料拼接而成，工艺简单；采用不同形状和充磁方式的永磁体组合的方法，形成复合聚磁结构，且设置了较大的凸极率，磁路通过软磁材料、永磁体和定子形成完整磁回路，增大主磁通，减小漏磁，达到聚磁的目的，提高气隙磁密；且永磁体实现内置式结构，电机凸极效应明显、弱磁性能好、磁阻转矩大。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述侧部永磁单元包括内侧永磁件及两个外侧永磁件。沿所述转子的周向方向，所述中间轴向永磁单元以及所述内侧永磁件均位于两个所述外侧永磁件之间。沿所述转子的轴向方向，所述内侧永磁件与所述中间轴向永磁单元间隔设置。所述中间轴向永磁单元、所述内侧永磁件、两个所述外侧永磁件共同围成所述第一收容空间。所述软磁结构包括第一软磁体，所述第一软磁体嵌设在所述第一收容空间内。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述内侧永磁件包括侧部轴向永磁体及两个内侧永磁体，沿所述转子的周向方向，所述侧部轴向永磁体连接于两个所述内侧永磁体之间，所述侧部轴向永磁体背离所述中间轴向永磁单元的一面与两个所述内侧永磁体共同围成第二收容空间，所述软磁结构还包括第二软磁体，所述第二软磁体嵌设在所述第二收容空间内。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述收容槽为沿所述转子的轴向方向贯穿所述固定套的通槽，所述侧部永磁单元的数量为两个，沿所述转子的轴向方向，两个所述侧部永磁单元分别位于所述中间轴向永磁单元的两侧。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，沿所述转子的轴向方向，位于中间轴向永磁单元两侧的两个所述侧部永磁单元关于所述中间轴向永磁单元对称，有利于提高转子输出转矩的稳定性。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述固定套还包括2P个隔层，每个隔层位于所述收容槽内且用于将所述收容槽沿所述转子的轴向分隔成第一收容子槽与第二收容子槽，每个复合聚磁部件包括第一磁构件与第二磁构件，所述第一磁构件固定收容于所述第一收容子槽内，所述第二磁构件固定收容于所述第二收容子槽内，所述第一磁构件与所述第二磁构件均包括相互嵌设的永磁结构与软磁结构。在所述转子的轴向方向，所述隔层位于所述第一磁构件的中间轴向永磁单元与所述第二磁构件的中间轴向永磁单元之间，所述第一磁构件的侧部永磁单元位于所述第一磁构件的中间轴向永磁单元背离所述隔层的一侧，所述第二磁构件的侧部永磁单元位于所述第二磁构件的中间轴向永磁单元背离所述隔层的一侧。隔层的设置，有利于增强固定套的整体强度，提高转子及盘式电机的可靠性。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，沿所述转子的轴向方向，所述第一磁构件的结构与所述第二磁构件的结构关于所述隔层对称，有利于提高转子输出转矩的稳定性。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述固定套包括内环、外环及2P个筋条，所述外环套设于所述内环外，2P个所述筋条固定连接于所述内环与所述外环之间，2P个所述筋条沿所述固定套的周向间隔设置，每相邻的两个筋条、所述内环及所述外环共同围成所述收容槽。
固定套包括内环、外环及2P个筋条，使得固定套结构简单，并方便固定套的制造。根据第一方面，在一种可能的实现方式中，每个所述筋条包括定位柱及凸设于所述定位柱朝向所述收容槽的侧面上的限位筋，所述限位筋用于对所述复合聚磁部件进行限位。
定位柱用于在复合聚磁部件组装于对应的收容槽时进行定位，提高了复合聚磁部件组装于固定套上的组装便利性，提高了转子的组装效率及组装精度。限位筋用于限定复合聚磁部件沿转子的轴向方向上的运动，提高了复合聚磁部件与固定套之间的位置稳定性，从而提高了转子的稳定性与可靠性。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，每个所述复合聚磁部件设有限位槽，所述限位筋收容于所述限位槽内。收容槽为贯穿所述固定套的通槽，以方便固定套的制造。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述固定套上还设有冷却通道，用于流通冷却介质。
由于固定套可以流通冷却介质，提高了转子的散热性能，进而提高了转子的可靠性。
第二方面，本申请实施例还提供一种盘式电机，包括两个定子、根据第一方面所述的转子、转轴及外壳，所述转子在沿所述盘式电机的轴向方向位于两个所述定子之间，所述转轴穿设于两个所述定子与所述转子，所述转轴与所述转子连接以能够随同所述转子转动，所述外壳套设在两个所述定子、所述转子及所述转轴外。
转子的聚磁结构通过2P个复合聚磁部件沿固定套的周向拼成，而非通过卷绕而成的整体结构，这样一来，各个复合聚磁部件的外壁能够很好地与收容槽的内壁配合连接在一起，提高了聚磁结构与固定套(或者其它转子结构件，例如转轴)之间的连接稳定性，进而提升了转子的强度，提高了盘式电机的结构强度及稳定性。
第三方面，本申请实施例还提供一种电机驱动系统，包括第二方面所述的盘式电机、控制器和电池，所述控制器与所述盘式电机电连接，所述电池与所述盘式电机电连接。
第四方面，本申请实施例还一种车辆，包括第三方面所述的电机驱动系统及车架，所述电机驱动系统安装于所述车架上。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的一种车辆的应用场景示意图；
图2a为本申请一实施例提供的一种盘式电机的立体示意图；
图2b为图2a所示的盘式电机的立体分解示意图；
图2c为盘式电机的转子与定子的立体组装示意图；
图3a为本申请一实施例提供的一种分布绕组式的盘式电机的部分结构的立体示意图；
图3b为图3a所示的盘式电机的侧视图；
图4为本申请一实施例提供的转子的立体组装示意图；
图5a为图4所示的转子的固定套的立体示意图；
图5b为图5a所示的固定套的局部区域放大示意图；
图6为本申请一实施例提供的聚磁结构的立体示意图；
图7为本申请一实施例提供的复合聚磁部件的立体示意图；
图8为本申请一实施例提供的永磁结构的立体示意图；
图9为本申请一实施例提供的软磁结构的立体示意图；
图10为本申请一实施例提供的中间轴向永磁单元、侧部轴向永磁体的立体示意图；
图11为两个复合聚磁部件的立体示意图；
图12为复合聚磁部件的侧视图；
图13为同一对磁极下的永磁结构的充磁方向磁路图；
图14a为采用表贴式的盘式电机的气隙磁密波形图；
图14b为本申请一实施例提供的盘式电机的气隙磁密波形图；
图15a为本申请一可能实现方式所提供的同一对磁极下永磁结构的充磁方向的磁路图；
图15b为本申请一可能实现方式所提供的同一对磁极下的永磁结构的充磁方向的磁路图；
图15c为本申请一可能实现方式所提供的同一对磁极下的永磁结构的充磁方向的磁路图；
图15d为本申请一可能实现方式所提供的同一对磁极下的永磁结构的充磁方向的磁路图；
图15e为本申请一可能实现方式所提供的同一对磁极下的永磁结构的充磁方向的磁路图；
图16为本申请一实施例的固定套的立体示意图；
图17为本申请一实施例提供的复合聚磁部件的永磁结构的示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1为本申请一实施例提供的一种车辆1000的应用场景示意图，车辆1000可以为电动车/电动汽车(Electric Vehicle，简称EV)、纯电动汽车(Pure ElectricVehicle/Battery Electric Vehicle，简称：PEV/BEV)、混合动力汽车(Hybrid ElectricVehicle，简称：HEV)、增程式电动汽车(Range Extended Electric Vehicle，简称REEV)、插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，简称：PHEV)、新能源汽车(NewEnergy Vehicle)中的一种。
车辆1000包括车架1001和电机驱动系统1003，电机驱动系统1003安装在车架1001上，车架1001作为车辆1000的结构骨架，用于支撑、固定和连接各个系统，承受车辆1000内部和来自外部环境的载荷。
电机驱动系统1003是由一系列部件构成、用于生产动力并将动力传递到路面的系统，其中，参见图1所示，电机驱动系统1003可以包括盘式电机100、控制器200和电池400。控制器200与盘式电机100电连接，用于控制盘式电机100的工作。电池400和盘式电机100电连接，电池400用于向盘式电机100提供电能。电机驱动系统1003还可以包括减速器500，减速器500用于与盘式电机100连接，以实现对车辆1000速度的调节。
车辆1000还包括设置在车架1001上的车轮1005。盘式电机100的转轴通过传动部件与车轮1005相连，这样盘式电机100的转轴输出动力，传动部件将动力传递给车轮1005，使车轮1005转动。车轮1005包括前车轮与后车轮。其中，在本申请实施例中，电机驱动系统1003所包括的盘式电机100的数量可以是一个，也可以是两个，当盘式电机100的数量为一个时，此时盘式电机100通过传动部件与两个前车轮或两个后车轮相连，当盘式电机100数量为两个时，则其中一个盘式电机通过传动件与两个前车轮相连，另一个盘式电机通过另一传动件与两个后车轮相连。
请参阅图2a、图2b及图2c，本申请一实施例提供一种盘式电机100，包括定子10、转子30、转轴50及外壳70。定子10与转子30沿盘式电机100的轴向排列设置。转轴50穿设于定子10与转子30。转轴50与转子30连接，以能够随同转子30连接。外壳70套设于定子10、转子30及转轴50外，用于保护定子10与转子30。转轴50转动地穿设于外壳70并通过传动件与车轮相连。
本申请的一些实施例中，定子10的数量为两个，转子30的数量为一个，即盘式电机100为双定子单转子结构。由于盘式电机100为双定子单转子结构，相较于单定子单转子结构，作用于转子30上的电磁转矩增加，从而提高盘式电机100整体的转矩密度和功率密度。沿盘式电机100的轴向上，转子30位于两个定子10之间。定子10包括定子主体11及绕设于定子主体11上的绕组13。绕组13通电后可产生作用于转子30的旋转磁场，进而使转子30相对定子10转动。绕组13可以为集中式绕组(又称集中绕组)。
外壳70包括第一壳体71、第二壳体72及第三壳体73，第一壳体71套设于定子10与转子30外。沿盘式电机100的轴向上，第二壳体72与第一壳体71的第一端固定连接，第三壳体73与第一壳体71的第二端固定连接，第二壳体72与第三壳体73相对设置。
第一壳体71、第二壳体72及第三壳体73共同围成收容定子10与转子30的收容空间。两个定子10中靠近第二壳体72的一个定子10固定于第二壳体72上，两个定子10中靠近第三壳体73的另一个固定于第三壳体73上。由于盘式电机100的转子30位于两个定子10之间，定子10可直接固定于第二壳体72或第三壳体73上，方便了转子30的组装及拆卸。
本申请的一些实施方式中，定子10可通过卡接的方式固定于第二壳体72或第三壳体73上。可以理解，本申请对于第二壳体72或第三壳体73与定子10之间的固定方式不作限定。
由于第一壳体71、第二壳体72及第三壳体73分体设置，方便了盘式电机100的组装与维护。第二壳体72上设有第一通孔722，转轴50的一端穿设于第一通孔722。第三壳体73上设有第二通孔732，转轴50穿设于第二通孔732。
盘式电机100还包括连接件62、第一轴承64、第二轴承66及位置检测器68。连接件62设于第二壳体72上并位于第二壳体72朝向第三壳体73的一侧。第一轴承64安装于连接件62上，转轴50的一端穿设于第一轴承64，使得转轴50与第二壳体72转动连接。第二轴承66安装于第三壳体73上，转轴50的一端穿设于第二轴承66上，使得转轴50与第三壳体73转动连接。位置检测器68固定于第二壳体72上，转轴50转动地穿设于位置检测器68。位置检测器68用于检测转子30的位置。
在本申请的其他实施例中，如图3a与图3b所示，定子10包括定子主体11及绕设于定子主体11上的绕组13，绕组13也可以为分布式绕组(又称分布绕组)。
本申请的一些实施例中，转子30为充磁型永磁体内置式转子。请参阅图4、图5a及图6，转子30包括固定套31及固定于固定套31上的聚磁结构33。固定套31包括沿固定套31的周向设置的2P个收容槽310，其中，P为大于或等于1的整数。聚磁结构33包括2P个复合聚磁部件330。每个复合聚磁部件330固定收容于一个对应的收容槽310内。每个复合聚磁部件330包括相互嵌设的永磁结构332与软磁结构334。软磁结构334由软磁复合材料(softmagnetic composite，SMC)制成，软磁结构334也可由其他导磁材料制成。本申请的实施例中，软磁结构334由SMC材料制成，永磁结构332由磁钢材料制成。相邻的复合聚磁部件330的极性不同。
收容槽310大致呈扇形空间。本申请的一些实施方式中，收容槽310为沿转子30的轴向贯穿固定套31的通槽，以方便固定套31的制造。
复合聚磁部件330大致呈扇形结构，复合聚磁部件330与收容槽310相适配。每个复合聚磁部件330还包括沿转子30的径向相对设置的内壁3301与外壁3303。垂直转子30的轴向的横截面上，内壁3301的轮廓呈圆弧形，外壁3303的轮廓呈圆弧形。2P个复合聚磁部件330沿固定套31的周向拼成环形结构的聚磁结构33。2P个复合聚磁部件330的内壁3301拼接成聚磁结构33的内环壁，2P个复合聚磁部件330的外壁3303拼接成聚磁结构33的外环壁。
一种常规技术中，在制备盘式电机时，将硅钢片卷绕而成一个整体的环形转子铁芯，再将磁钢内嵌于转子铁芯之中。然而，将硅钢片卷绕而成一个整体的环形转子铁芯时，转子铁芯的内环壁与外环壁呈阿基米德渐开线而非圆弧形。这样一来，还需对转子铁芯的内环壁与外环壁进行精加工(例如精磨)以保证转子的同轴度，以使转子铁芯能够与其他转子结构件(例如转子固定套)进行配合。
聚磁结构33通过2P个复合聚磁部件330沿固定套31的周向拼成，而非通过卷绕而成的整体结构，这样一来，各个复合聚磁部件330的内壁3301与外壁3303均能够很好地与收容槽310的侧壁配合连接在一起，提高了聚磁结构33与固定套31(或者其它转子结构件，例如转轴)之间的连接稳定性，进而提升了转子30的强度。由于无需将硅钢片卷绕成整体的环形结构，也无需对转子的内环壁与外环壁进行精加工以保证转子的同轴度，因此降低了聚磁结构33的制备难度及组装难度。
固定套31由不导磁、不导电的高强度材料制成。聚磁结构33固定于固定套31上，固定套31可以减少转子30的漏磁，进而提高转子30的输出转矩。
固定套31大致呈圆环状。请结合参阅图5a与图5b，固定套31包括内环312、外环314及2P个筋条316。内环312用于限制复合聚磁部件330沿径向朝向固定套31的内部(即外环314朝向内环312的方向)移动。外环314套设于内环312外，外环314用于限制复合聚磁部件330沿径向朝向固定套31的外部(即内环312朝向外环314的方向)移动。2P个筋条316固定连接于内环312与外环314之间。2P个筋条沿固定套31的周向间隔设置，每相邻的两个筋条316、内环312及外环314共同围成一个收容槽310。换而言之，固定套31包括沿固定套31的周向设置的2P个收容槽310。
筋条316沿固定套31的径向延伸。本申请中，所谓的径向是指直径方向。每个筋条316包括定位柱3162及凸设于定位柱3162朝向收容槽310的侧面上的限位筋3164。定位柱3162用于在复合聚磁部件330组装于对应的收容槽310内时进行定位，提高了复合聚磁部件330组装于固定套31上的组装便利性，亦提高了转子30的组装效率及组装精度。限位筋3164用于限定复合聚磁部件330沿转子30的轴向方向上的运动，以提高复合聚磁部件330与固定套31之间的位置稳定性，从而提高了转子30的稳定性与可靠性。
固定套31上还设有冷却通道318，用于流通冷却介质(例如冷却油)。本申请的一些实施方式中，冷却通道318的数量为2P个，冷却通道318的一个开口位于外环314背离内环312的一侧上，冷却通道318的一个开口位于内环312背离外环314的一侧上，冷却通道318沿定位柱3162延伸，以将冷却介质从外环314输送至内环312一侧。本申请的其他实施方式中，冷却通道318的数量不作限定，冷却通道318设有多个相互连通的子通道，各个子通道可以设于内环312、外环314及筋条316上。由于固定套31可以流通冷却介质，提高了转子30的散热性能，进而提高了转子30的可靠性。
每个复合聚磁部件330固定收容于一个对应的收容槽310内。请参阅图7、图8及图9，为方便区分，图7中的永磁结构332为灰色区域，永磁结构332包括中间轴向永磁单元3322及两个侧部永磁单元3324。沿转子30的轴向方向，中间轴向永磁单元3322位于两个侧部永磁单元3324之间。本申请的一些实施方式中，沿转子30的轴向方向，位于中间轴向永磁单元3322两侧的两个侧部永磁单元3324关于所述中间轴向永磁单元3322对称，有利于提高转子30输出转矩的稳定性。本申请的其它实施方式中，位于中间轴向永磁单元3322两侧的两个侧部永磁单元3324可以不关于所述中间轴向永磁单元3322对称。中间轴向永磁单元3322与每个侧部永磁单元3324共同形成收容空间300，用于嵌设软磁结构334。
每个侧部永磁单元3324包括内侧永磁件3326及两个外侧永磁件3328。收容空间300包括第一收容空间301与第二收容空间303。
沿转子30的轴向方向，内侧永磁件3326间隔中间轴向永磁单元3322设置。外侧永磁件3328与中间轴向永磁单元3322相垂直设置。沿转子30的轴向方向，中间轴向永磁单元3322位于两个侧部永磁单元3324的内侧永磁件3326之间。沿转子30的周向方向，中间轴向永磁单元3322及内侧永磁件3326均位于两个外侧永磁件3328之间，中间轴向永磁单元3322、内侧永磁件3326、两个外侧永磁件3328共同围成第一收容空间301。第一收容空间301用于填充软磁结构334。本申请的其他实施方式中，外侧永磁件3328可以不与中间轴向永磁单元3322相垂直。
每个内侧永磁件3326包括侧部轴向永磁体3329及两个内侧永磁体3330。每个内侧永磁件3326中，沿转子30的周向方向，侧部轴向永磁体3329固定连接两个内侧永磁体3330之间。换而言之，沿转子30的周向方向，侧部轴向永磁体3329的第一端与一个内侧永磁体3330固定连接，侧部轴向永磁体3329的第二端与另一个内侧永磁体3330固定连接。侧部轴向永磁体3329与内侧永磁体3330相垂直设置。本申请的一些其他实施方式中，侧部轴向永磁体3329可以不与内侧永磁体3330相垂直设置。
侧部轴向永磁体3329背离中间轴向永磁单元3322的一面与两个内侧永磁体3330共同围成第二收容空间303。第二收容空间303用于嵌设软磁结构334。本申请的一些实施方式中，内侧永磁体3330与侧部轴向永磁体3329相垂直。本申请的一些其他实施方式中，内侧永磁体3330可以不与侧部轴向永磁体3329相垂直。
每个复合聚磁部件330中，沿转子30的周向方向，两个侧部永磁单元3324位于中间轴向永磁单元3322同一端的外侧永磁件3328与中间轴向永磁单元3322共同围成限位槽305，限位筋3164收容于限位槽305内，使得复合聚磁部件330无法在转子30的轴向上移动，提高了复合聚磁部件330在固定套31上的稳定性。
软磁结构334包括两个第一软磁体3344与两个第二软磁体3346。每个第一软磁体3344嵌设在对应的一个第一收容空间301内，每个第二软磁体3346嵌设在第二收容空间303内。
中间轴向永磁单元3322、外侧永磁件3328、侧部轴向永磁体3329、两个内侧永磁体3330、两个第一软磁体3344与两个第二软磁体3346均可直接压制成型，再将中间轴向永磁单元3322、外侧永磁件3328、侧部轴向永磁体3329及两个内侧永磁体3330组合而成复合聚磁部件330，这样一来，有利于简化复合聚磁部件330、转子30的制备及组装难度。
如图10所示，设中间轴向永磁单元3322的弧度为a1°，设侧部轴向永磁体3329的弧度为a2°。如图11所示，外侧永磁件3328的弧度为b1°，内侧永磁体3330的弧度为b2°。每相邻的两个复合聚磁部件330中，沿转子30的周向，每相邻的两个复合聚磁部件330的两个内侧永磁体3330的弧度为c1°，第一个复合聚磁部件330第一侧的外侧永磁件3328与第二个复合聚磁部件330的第二侧的外侧永磁件3328之间的弧度为c2°。
请参阅图12，侧部轴向永磁体3329沿转子30的轴向的厚度为L1，中间轴向永磁单元3322沿转子30的轴向的厚度为L2。内侧永磁体3330沿转子30的轴向的厚度为d1，外侧永磁件3328沿转子30的轴向的厚度为d2。位于第二收容空间303的第二软磁体3346沿转子30的轴向厚度为e1。位于侧部轴向永磁体3329与中间轴向永磁单元3322之间的第一软磁体3344的部分沿转子30的轴向厚度为e2。可以根据需要，设置参数a1°、a2°、b1°、b2°、c1°、c2°、L1、L2、e1及e2。因其众多可优化参数，使转子30的优化空间大，设计更加灵活。在对各参数确定其取值范围，可得到各种参数配合下得到的电机的永磁体用量、转矩输出、交直轴电感等结果。
每相邻的两个复合聚磁部件330组成一对磁极，(即一个完整磁路回路N-S)，其中，一个复合聚磁部件330为N极，另一个复合聚磁部件330为S极，同一极下的充磁方向相同。请参阅图13，图13为同一对磁极下的永磁结构的充磁方向磁路图。
由于转子30采用聚磁结构，中间轴向永磁单元3322的侧部还设有侧部永磁单元3324，使得盘式电机100的气隙磁密波形接近正弦波，可增加输出转矩，减小转矩波动，相较于同规格的表贴式盘式电机的气隙磁密的峰值约为0.69T(如图14a)所示，本申请实施方式提供的盘式电机100的气隙磁密的峰值可达到1.15T(如图14b)所示。
轴向永磁体(包括中间轴向永磁单元3322与侧部轴向永磁体3329)的数量为N(N为奇数)，同一极下充磁方向都相同。沿转子30的轴向方向，轴向永磁体沿固定套31的限位筋3164呈对称分布，轴向永磁体之间设有软磁复合材料，且越靠近中间轴向永磁单元3322的弧度越大，即a(N-1)/a1＞1。
软磁体(包括第一软磁体3344与第二软磁体3346)的数量为N±1(N为轴向永磁体的数量)，嵌于轴向永磁体之间。
本申请的其他实施方式中，如图15a所示，内侧永磁体3330可以省略，中间轴向永磁单元3322与外侧永磁件3328垂直设置，侧部轴向永磁体3329与中间轴向永磁单元3322大致相平行。
本申请的其他实施方式中，如图15b所示，外侧永磁件3328与中间轴向永磁单元3322非垂直设置，沿转子的周向上，位于一个中间轴向永磁单元3322同一端的两个外侧永磁件3328固定连接，限位槽可以省略。内侧永磁体3330与侧部轴向永磁体3329倾斜相交，内侧永磁体3330与侧部轴向永磁体3329形成钝角。
本申请的其他实施方式中，如图15c所示，外侧永磁件3328可以省略，侧部轴向永磁体3329与内侧永磁体3330大致相垂直设置，侧部轴向永磁体3329与中间轴向永磁单元3322大致相平行。
本申请的其他实施方式中，如图15d所示，侧部永磁单元3324可以省略，外侧永磁件3328与中间轴向永磁单元3322大致相垂直设置。
本申请的其他实施方式中，如图15e所示，外侧永磁件3328、内侧永磁体3330均可以省略，沿转子的轴向方向，中间轴向永磁单元3322位于两个侧部轴向永磁体3329之间。
本申请的其他实施方式中，如图16所示，收容槽310不为沿转子的轴向贯穿固定套31的通槽，固定套31还包括2P个隔层319，每个隔层319固定连接于相邻的两个筋条316，每个隔层319收容于对应的一个收容槽310内用于将收容槽310沿转子的轴向分隔成第一收容子槽3110与第二收容子槽(图中未示出)。应当知道的是，在转子的轴向方向，第一收容子槽3110和第二收容子槽分别形成于隔层319的两侧。
请结合图17，每个复合聚磁部件330包括第一磁构件3305与第二磁构件3306，第一磁构件3305固定收容于第一收容子槽3110内，第二磁构件3306固定收容于第二收容子槽内，第一磁构件与第二磁构件均包括相互嵌设的永磁结构与软磁结构。永磁结构包括中间轴向永磁单元3322及侧部永磁单元3324。沿转子的轴向方向，中间轴向永磁单元3322与侧部永磁单元3324排列设置。隔层319位于第一磁构件3305的中间轴向永磁单元3322与第二磁构件3306的中间轴向永磁单元3322之间。沿转子的轴向方向，第一磁构件3305的侧部永磁单元3324位于第一磁构件3305的中间轴向永磁单元3322背离隔层319的一侧，第二磁构件3306的侧部永磁单元3324位于第二磁构件3306的中间轴向永磁单元3322背离隔层319的一侧。沿转子30的轴向方向，第一磁构件3305的结构与第二磁构件3306的结构关于隔层319对称，有利于提高转子输出转矩的稳定性。本申请的其它实施方式中，第一磁构件3305的结构与第二磁构件3306的结构可以不关于隔层319对称。中间轴向永磁单元3322与侧部永磁单元3324共同形成第一收容空间301，用于嵌设部分软磁结构。
侧部永磁单元3324还包括内侧永磁件3326及两个外侧永磁件3328。侧部轴向永磁体3329背离中间轴向永磁单元3322的一面与两个内侧永磁体3330共同围成第二收容空间303，用于嵌设部分软磁结构。
前述实施例相当于是沿固定套31的轴向分上下两层，每层有2P个收容子槽，永磁结构与软磁结构形成的磁构件可通过粘接固定在收容子槽内就行，然后进行整体灌封。固定套31还包括2P个隔层319，能够加强固定套31的整体强度，提高转子及盘式电机的可靠性。
可以理解，本申请对永磁结构及软磁结构的结构不作限定，永磁结构与软磁结构相互嵌设即可。
本申请中，通过聚磁式永磁体排列方式，配合特殊的转子铁芯结构，实现永磁体内置结构，相比表贴式永磁转子，电机凸极效应明显，具有产生磁阻转矩大的优点，提高转子的输出转矩。每一对磁极下由多块软磁材料和永磁材料拼接而成，工艺简单；采用不同形状和充磁方式的永磁体组合的方法，形成复合聚磁结构，且设置了较大的凸极率，磁路通过软磁材料、永磁体和定子形成完整磁回路，增大主磁通，减小漏磁，达到聚磁的目的，提高气隙磁密；且永磁体实现内置式结构，电机凸极效应明显、弱磁性能好、磁阻转矩大。
应当理解的是，可以在本申请中使用的诸如“包括”以及“可以包括”之类的表述表示所公开的功能、操作或构成要素的存在性，并且并不限制一个或多个附加功能、操作和构成要素。在本申请中，诸如“包括”和/或“具有”之类的术语可解释为表示特定特性、数目、操作、构成要素、组件或它们的组合，但是不可解释为将一个或多个其它特性、数目、操作、构成要素、组件或它们的组合的存在性或添加可能性排除在外。
此外，在本申请中，表述“和/或”包括关联列出的词语中的任意和所有组合。例如，表述“A和/或B”可以包括A，可以包括B，或者可以包括A和B这二者。
在本申请中，包含诸如“第一”和“第二”等的序数在内的表述可以修饰各要素。然而，这种要素不被上述表述限制。例如，上述表述并不限制要素的顺序和/或重要性。上述表述仅用于将一个要素与其它要素进行区分。例如，第一用户设备和第二用户设备指示不同的用户设备，尽管第一用户设备和第二用户设备都是用户设备。类似地，在不脱离本申请的范围的情况下，第一要素可以被称为第二要素，类似地，第二要素也可以被称为第一要素。
当组件被称作“连接”或“接入”其他组件时，应当理解的是：该组件不仅直接连接到或接入到其他组件，而且在该组件和其它组件之间还可以存在另一组件。另一方面，当组件被称作“直接连接”或“直接接入”其他组件的情况下，应该理解它们之间不存在组件。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种转子，应用于盘式电机，其特征在于，包括：
固定套，包括沿所述固定套的周向设置的2P个收容槽，所述P为大于或等于1的整数；及
聚磁结构，包括2P个复合聚磁部件，每个复合聚磁部件固定收容于一个对应的所述收容槽内，所述复合聚磁部件包括相互嵌设的永磁结构与软磁结构。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述永磁结构包括中间轴向永磁单元及沿所述转子的轴向方向分布在所述中间轴向永磁单元一侧或者两侧的侧部永磁单元，
所述中间轴向永磁单元与所述侧部永磁单元共同形成第一收容空间，所述软磁结构嵌设在所述第一收容空间内。
3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述侧部永磁单元包括内侧永磁件及两个外侧永磁件，
沿所述转子的周向方向，所述中间轴向永磁单元以及所述内侧永磁件均位于两个所述外侧永磁件之间；沿所述转子的轴向方向，所述内侧永磁件与所述中间轴向永磁单元间隔设置；
所述中间轴向永磁单元、所述内侧永磁件、两个所述外侧永磁件共同围成所述第一收容空间；所述软磁结构包括第一软磁体，所述第一软磁体嵌设在所述第一收容空间内。
4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，所述内侧永磁件包括侧部轴向永磁体及两个内侧永磁体，沿所述转子的周向方向，所述侧部轴向永磁体连接于两个所述内侧永磁体之间，所述侧部轴向永磁体背离所述中间轴向永磁单元的一面与两个所述内侧永磁体共同围成第二收容空间，
所述软磁结构还包括第二软磁体，所述第二软磁体嵌设在所述第二收容空间内。
5.根据权利要求2至4任一项所述的转子，其特征在于，所述收容槽为沿所述转子的轴向方向贯穿所述固定套的通槽，所述侧部永磁单元的数量为两个，沿所述转子的轴向方向，两个所述侧部永磁单元分别位于所述中间轴向永磁单元的两侧。
6.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，沿所述转子的轴向方向，位于中间轴向永磁单元两侧的两个所述侧部永磁单元关于所述中间轴向永磁单元对称。
7.根据权利要求2至4任一项所述的转子，其特征在于，所述固定套还包括2P个隔层，每个隔层位于所述收容槽内且用于将所述收容槽沿所述转子的轴向分隔成第一收容子槽与第二收容子槽，
每个复合聚磁部件包括第一磁构件与第二磁构件，所述第一磁构件固定收容于所述第一收容子槽内，所述第二磁构件固定收容于所述第二收容子槽内，所述第一磁构件与所述第二磁构件均包括相互嵌设的永磁结构与软磁结构；
在所述转子的轴向方向，所述隔层位于所述第一磁构件的中间轴向永磁单元与所述第二磁构件的中间轴向永磁单元之间，所述第一磁构件的侧部永磁单元位于所述第一磁构件的中间轴向永磁单元背离所述隔层的一侧，所述第二磁构件的侧部永磁单元位于所述第二磁构件的中间轴向永磁单元背离所述隔层的一侧。
8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，沿所述转子的轴向方向，所述第一磁构件的结构与所述第二磁构件的结构关于所述隔层对称。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的转子，其特征在于，所述固定套包括内环、外环及2P个筋条，所述外环套设于所述内环外，2P个所述筋条固定连接于所述内环与所述外环之间，2P个所述筋条沿所述固定套的周向间隔设置，每相邻的两个筋条、所述内环及所述外环共同围成所述收容槽。
10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，每个所述筋条包括定位柱及凸设于所述定位柱朝向所述收容槽的侧面上的限位筋，所述限位筋用于对所述复合聚磁部件进行限位。
11.根据权利要求10所述的转子，其特征在于，每个所述复合聚磁部件设有限位槽，所述限位筋收容于所述限位槽内。
12.根据权利要求1-11任意一项所述的转子，其特征在于，所述固定套上还设有冷却通道，用于流通冷却介质。
13.一种盘式电机，其特征在于，包括两个定子、根据权利要求1-12任意一项所述的转子、转轴及外壳，所述转子在沿所述盘式电机的轴向方向位于两个所述定子之间，所述转轴穿设于两个所述定子与所述转子，所述转轴与所述转子连接以能够随同所述转子转动，所述外壳套设在两个所述定子、所述转子及所述转轴外。
14.一种电机驱动系统，其特征在于，包括根据权利要求13所述的盘式电机、控制器和电池，所述控制器与所述盘式电机电连接，所述电池与所述盘式电机电连接。
15.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求14所述的电机驱动系统及车架，所述电机驱动系统安装于所述车架上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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