CN209786893U - 一种转子冲片、转子及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转子冲片、转子及电机，冲片的外轮廓包括有若干段外凸曲线和若干段磁桥对应线，外凸曲线与磁桥对应线依次交替连接；外凸曲线包括有依次连接且相切过渡的第一弧线、第二弧线、第三弧线、第四弧线和第五弧线；磁桥对应线为直线段；冲片内沿周向上设置有若干磁体槽，磁体槽与外凸曲线沿径向上一一对应；转子包括有采用若干冲片重叠组成的转子铁芯，还包括有转轴和若干磁体，磁体分别插装于磁体槽内；电机包括定子和转子；本实用新型的转子每个磁极对应5段圆弧，构成不均匀气隙消除更多高次谐波，只留下5次谐波，反电动势的正弦度较高，使电机控制器的设计更为简单且易控制。

Description

一种转子冲片、转子及电机

技术领域

本实用新型涉及电动汽车压缩机技术领域，尤其涉及一种转子冲片、转子及电机。

背景技术

永磁电机具有功率密度高、低噪音和运行效率高等优点，从而广泛应用于电动汽车领域，现有电机的转子外轮廓多为圆形，即气隙是均匀的，因此电机的反电动势正弦度较低，气隙磁场中含有较多的高次谐波，电机在运行过程中就会导致转矩波动较大，一般会超过20％，电磁噪声也较大，更有甚者会导致电机温升过高而损坏电机，较低的正弦度也会增加控制器的设计难度，使电机在运行中的可控性难度加大。理论上每个磁极对应的转子外圆可以有很多段圆弧组成，形成不均匀气隙，从而得到正弦反向电动势，这样可以更大限度的消除谐波，但是这样的设计加工工艺很复杂，不便于生产且对谐波削弱过多，会减少电机输出转矩；同时，现有设计中磁极之间多为V字型连接，会有较大的漏磁和较低的磁桥机械强度，影响电机的效率和寿命，因此，合理设计电机的不均匀气隙，使得电机综合具有较少的高次谐波、较低的扭矩波动、保持较大的输出转矩、较好的机械强度和较低的控制器设计难度是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种能够减少高次谐波、生产工艺简单且有较好的机械强度的转子及电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种冲片，包括有冲片，所述冲片的外轮廓包括有若干段外凸曲线和若干段磁桥对应线，所述外凸曲线与所述磁桥对应线依次交替连接且相切过渡；所述外凸曲线包括有依次连接且相切过渡的第一弧线、第二弧线、第三弧线、第四弧线和第五弧线，所述第一弧线与所述第五弧线轴对称，所述第二弧线和所述第四弧线轴对称；所述磁桥对应线为直线段；所述冲片内沿周向上均匀设置有若干磁体槽，所述磁体槽与所述外凸曲线沿径向上一一对应。

进一步，所述磁体槽包括有设置于两端的隔磁槽，所述隔磁槽与所述磁桥对应线的最小距离在0.5-1mm之间。

进一步，所述冲片内沿周向上均匀设置有若干减重槽和减重孔。

进一步，所述冲片沿径向上由轴心向外依次的设置顺序为所述减重槽、所述减重孔和所述磁体槽。

进一步，若干所述减重槽、所述减重孔和所述磁体槽分别中心对称。

一种转子，包括采用若干所述冲片重叠组成的转子铁芯，还包括有转轴和若干磁体，所述磁体分别插装于所述磁体槽内。

进一步，所述磁体为长方体磁钢。

一种电机，包括有定子和转子。

进一步，所述定子跟所述转子之间的最小气隙是0.3mm。

本实用新型的有益效果是：本实用新型为内嵌式永磁同步电机，转子径向截面的外轮廓上，每个磁极对应设计有一段外凸曲线，外凸曲线包括有依次连接且相切过渡的五段弧线，本转子的外轮廓设计可以显著降低电机反电动势的各谐波分量，仅保留已降低的5次谐波，使得电机控制器的设计因仅需考虑5次谐波的消除而更加简化，同时有效降低电机的转矩脉动并且保持较大的输出转矩，并且此种结构的加工工艺简单易生产；磁桥对应线设计为直线段保证了冲片有较好的机械强度且避免漏磁。

附图说明

下面附图是对本实用新型的进一步说明。

图1为本实用新型中冲片的结构示意图；

图2为本实用新型中所述外凸曲线的结构示意图；

图3为现有技术中电机的反电动势波形图；

图4为现有技术中电机的反电动势谐波占比柱状图；

图5为本实用新型中电机的反电动势波形图；

图6为本实用新型中电机的反电动势谐波占比柱状图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：

参照图1-2，一种冲片，包括有冲片1，所述冲片1的外轮廓包括有若干段外凸曲线2和若干段磁桥对应线3，所述外凸曲线2与所述磁桥对应线3依次交替连接且相切过渡；所述外凸曲线2包括有依次连接且相切过渡的第一弧线21、第二弧线22、第三弧线23、第四弧线24和第五弧线25，所述第一弧线21与所述第五弧线25轴对称，所述第二弧线22和所述第四弧线24轴对称；所述磁桥对应线3为直线段；所述冲片1内沿周向上均匀设置有若干磁体槽4，所述磁体槽4与所述外凸曲线2沿径向上一一对应。

根据永磁电机中永磁体的空间几何分布，永磁电机可分为表贴式永磁电机和内嵌式永磁电机。表贴式永磁电机的永磁体在高转速下容易发生碎断故障，机械强度较差，内嵌式永磁电机转子可对力学性能相对较低的永磁体进行保护，并可根据需要增大永磁体的尺寸，因此本设计方案设计为内嵌式永磁同步电机。此种5段相切圆弧的所述冲片1的结构加工工艺比较简单易生产，通过仿真模拟和实测数据，所述磁桥对应线3设计为直线段且与所述隔磁槽41的最小距离在0.5-1mm之间，当所述磁桥对应线3与所述隔磁槽41的最小距离小于0.5mm时，所述冲片1的强度较弱，在电机高速转动时容易产生断裂，当所述磁桥对应线3与所述隔磁槽41的最小距离大于1mm时，会产生较大漏磁问题，因此，0.5-1mm的距离设计保证了所述冲片1有较好的机械强度且避免漏磁，所述磁桥对应线3设计为直线段也增强了磁桥的机械强度。

所述冲片1内沿周向上设置有若干减重槽5和减重孔6，并且沿径向上由轴心向外依次的设置顺序为所述减重槽5、所述减重孔6和所述磁体槽4，若干所述减重槽5、若干所述减重孔6和若干所述磁体槽4分别中心对称，所述减重槽5和所述减重孔6为减重和配平衡的作用，避免因不平衡而产生的震动和噪音。所述减重槽5需要设计在所述减重孔6沿径向上的内侧，否则会产生漏磁问题。

实施例二：

一种转子，包括有采用实施例一中若干所述冲片1重叠组成的转子铁芯，还包括有转轴和若干磁体，所述磁体分别插装于所述磁体槽4内，所述磁体为长方体磁钢且插装固定于所述磁体槽4，使所述磁体槽4两端留下充满空气的隔磁槽41。所述转子沿径向切面的外轮廓由若干所述外凸曲线2组成，由于反电动势谐波中，3次谐波比较靠近基波，在电机控制器设计时，滤波器提取3次谐波的难度和精度相对于5次谐波较大，因此，在本实用新型中，所述外凸曲线2的轮廓由正弦的基波和5次谐波拟合，通过有限元仿真并优化对应系数，得到由5段依次连接且相切过渡的圆弧组成的所述外凸曲线2，此种设计的所述外凸曲线2的轮廓可以显著降低电机运行时反电动势的各谐波分量，仅保留已降低的5次谐波。参考图3-4，为现有技术中圆形转子外轮廓的电机的反电动势波形和各次谐波占比，可以很明显的看出，现有技术的电机中明显含有幅值较大的5次和7次谐波，反电动势的波形正弦度较差；参考图5-6，为本实用新型中采用所述转子的电机的反电动势波形和各次谐波占比，可以看出谐波中仅含有少量5次谐波，其他次谐波明显被削弱，反电动势波形的正弦度也相对较好，使得电机控制器在设计时仅需考虑5次谐波的消除，无需考虑其他次谐波的问题，同时由于5次谐波相较3次谐波更容易提取且不影响基波，使得设计和制造更加简化且成本更低，同时有效降低电机的转矩脉动，所述转子的外轮廓合理的设计，使电机具有不均匀气隙，综合实现了降低高次谐波和扭矩波动、保持较大的输出转矩、较好的所述冲片1机械强度和较低的控制器设计难度。

实施例三：

一种电机，包括有采用实施例二中的所述转子和定子。所述电机为突出5次谐波且削弱其他次谐波，使得电机控制器设计时仅需考虑5次谐波的提取和反向注入，大大提高控制器的效率和控制精度，同时，电机的运行也明显降低了震动和噪音。为避免所述转子与所述定子之间产生转动摩擦，具体的，在本实施例中，所述定子跟所述转子之间的最小气隙是0.3mm。

以上所述只是本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种冲片，其特征在于，包括有冲片(1)，所述冲片(1)的外轮廓包括有若干段外凸曲线(2)和若干段磁桥对应线(3)，所述外凸曲线(2)与所述磁桥对应线(3)依次交替连接且相切过渡；所述外凸曲线(2)包括有依次连接且相切过渡的第一弧线(21)、第二弧线(22)、第三弧线(23)、第四弧线(24)和第五弧线(25)，所述第一弧线(21)与所述第五弧线(25)轴对称，所述第二弧线(22)和所述第四弧线(24)轴对称；所述磁桥对应线(3)为直线段；所述冲片(1)内沿周向上均匀设置有若干磁体槽(4)，所述磁体槽(4)与所述外凸曲线(2)沿径向上一一对应。

2.根据权利要求1所述的一种冲片，其特征在于，所述磁体槽(4)包括有设置于两端的隔磁槽(41)，所述隔磁槽(41)与所述磁桥对应线(3)的最小距离在0.5-1mm之间。

3.根据权利要求1所述的一种冲片，其特征在于，所述冲片(1)内沿周向上均匀设置有若干减重槽(5)和减重孔(6)。

4.根据权利要求3所述的一种冲片，其特征在于，所述冲片(1)沿径向上由轴心向外依次的设置顺序为所述减重槽(5)、所述减重孔(6)和所述磁体槽(4)。

5.根据权利要求3所述的一种冲片，其特征在于，若干所述减重槽(5)、所述减重孔(6)和所述磁体槽(4)分别中心对称。

6.一种转子，其特征在于，包括采用若干权利要求1-5中任一所述冲片(1)重叠组成的转子铁芯，还包括有转轴和若干磁体，所述磁体分别插装于所述磁体槽(4)内。

7.根据权利要求6所述的一种转子，其特征在于，所述磁体为长方体磁钢。

8.一种电机，其特征在于，包括有定子和采用权利要求6-7中任一所述的一种转子。

9.根据权利要求8所述的一种电机，其特征在于，所述定子跟所述转子之间的最小气隙是0.3mm。