CN212033851U

CN212033851U - 电机的转子、电机、动力总成和车辆

Info

Publication number: CN212033851U
Application number: CN202020319501.7U
Authority: CN
Inventors: 方亮; 陈金涛
Original assignee: Anhui Welling Auto Parts Co Ltd
Current assignee: Anqing Weiling Auto Parts Co ltd; Guangdong Welling Auto Parts Co Ltd; Anhui Welling Auto Parts Co Ltd
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2030-03-13

Abstract

本实用新型公开了一种电机的转子、电机、动力总成和车辆，转子包括：转子铁心；多个第一永磁体，第一永磁体安装于转子铁心，多个第一永磁体沿转子铁心的周向分布，第一永磁体沿转子铁心的径向延伸且适于沿切向充磁；多个第二永磁体，第二永磁体安装于转子铁心，相邻两个第一永磁体之间设有一个第二永磁体，第二永磁体沿转子铁心的切向延伸且适于沿径向充磁。转子铁心的半径为R，第一永磁体沿转子铁心径向的长度为L₁，L₁≤R/3。根据本实用新型实施例的转子，利用第一永磁体的聚磁效果，通过第一磁体与第二磁体合理的磁路设计和尺寸设计，使后充磁工艺有效进行，实现了更高的单位磁钢电磁转矩性能、更高的转矩密度，其充磁效果可以媲美先充磁工艺。

Description

电机的转子、电机、动力总成和车辆

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，更具体地，涉及一种电机的转子、电机、动力总成和车辆。

背景技术

永磁电机产品，在电机装配过程中大多采用先充磁永磁体再插入转子铁心。由于永磁体具有的强磁性，插入铁心的过程需要特制的工装，而且转子线整体的洁净度要求较高，以防止铁质细屑粘附在铁心表面造成严重的质量隐患。

因此，提出了后充磁工艺，将未充磁的永磁体插入转子铁心中，无需额外工装和较高的清洁度要求，而后通过励磁线圈对完成装配的转子组件进行整体充磁，从而保证了永磁材料性能的一致性，并大大简化了转子转配线的设计。但是，现有技术中采用后充磁工艺充磁的转子，尤其是某些复杂的磁路设计，其后充磁的效果往往较差，与先充磁工艺的充磁效果相差甚远。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电机的转子，所述转子保证整体后充磁工艺的有效进行，且实现更高的转矩密度。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述转子的电机。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述电机的动力总成。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述动力总成的车辆。

根据本实用新型实施例的电机的转子，所述转子包括：转子铁心；多个第一永磁体，所述第一永磁体安装于所述转子铁心，多个所述第一永磁体沿所述转子铁心的周向分布，所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向延伸且适于沿切向充磁；多个第二永磁体，所述第二永磁体安装于所述转子铁心，相邻两个所述第一永磁体之间设有一个所述第二永磁体，所述第二永磁体沿所述转子铁心的切向延伸且适于沿径向充磁，其中，所述转子铁心的半径为R，所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向的长度为L₁，且L₁≤R/3。

根据本实用新型实施例的电机的转子，将切向充磁的第一永磁体和径向充磁的第二永磁体相结合，利用第一永磁体的聚磁效果，并且通过第一永磁体和第二永磁体合理的磁路设计和尺寸设计，保证转子整体后充磁工艺的有效进行，保证了永磁材料性能的一致性，并且实现了更高的单位磁钢电磁转矩性能，实现更高的转矩密度，其充磁效果可以媲美先充磁工艺，但无需额外工装和较高的清洁度要求，大大降低了生产工艺的难度和生产成本。

另外，根据本实用新型上述实施例的电机的转子还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型一些实施例的电机的转子，L₁≥R/6。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二永磁体沿所述转子铁心的切向的长度为L₂，L₁≤L₂。

根据本实用新型的一些实施例，所述转子的极数为p，所述p为偶数且满足：6≤p≤18。

在本实用新型的一些实施例中，所述转子的极数为p，所述第二永磁体沿所述转子铁心的周向的两端分别与所述转子铁心的中心点的连线的夹角为α且所述α满足：19.2°≤α<(360°/p)。

在本实用新型的一些实施例中，相邻两个所述第一永磁体关于二者之间的所述第二永磁体对称设置，相邻两个所述第二永磁体关于二者之间的所述第一永磁体对称设置。

在本实用新型的一些实施例中，所述转子铁心具有气隙槽和用于容纳所述第一永磁体的第一安装槽，所述气隙槽位于所述第一安装槽的靠近所述转子铁心的中心点的一侧，所述气隙槽与所述第一安装槽之间形成有隔磁结构。

在本实用新型的一些实施例中，所述气隙槽为沿所述转子的周向延伸的弧形槽，所述第一永磁体具有沿所述转子铁心的径向延伸的对称线，所述弧形槽关于所述对称线对称。

在本实用新型的一些实施例中，所述转子的极数、所述第一永磁体的数量和所述第二永磁体的数量相等。

根据本实用新型实施例的电机包括根据本实用新型实施例的电机的转子。

根据本实用新型实施例的动力总成包括根据本实用新型实施例的电机。

根据本实用新型实施例的车辆包括根据本实用新型实施例的动力总成。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的转子的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的转子的部分结构示意图。

附图标记：

转子100；

转子铁心10；第一安装槽11；气隙槽12；第一外磁桥13；第二外磁桥14；

第一永磁体20；

第二永磁体30。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“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，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实用新型公开了一种能够用于永磁同步电机的转子100、包括该转子100的电机、包括该电机的动力总成、以及包括该动力总成的车辆(例如，电动车)。根据本实用新型实施例的转子100采用内置径向励磁永磁体与切向励磁永磁体结合的磁极结构，且永磁体适合通过后充磁工艺充磁。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电机的转子100。

参照图1所示，根据本实用新型实施例的电机的转子100包括：转子铁心10、第一永磁体20和第二永磁体30。根据本实用新型实施例的电机的转子100适于通过后充磁工艺充磁，即在制造过程中，先将第一永磁体20和第二永磁体30安装于转子铁心10，然后再进行充磁。

具体而言，第一永磁体20安装于转子铁心10，第一永磁体20沿转子铁心10的径向延伸且适于沿转子铁心10的切向充磁，以形成为辐式(spoke型)切向励磁磁钢，相邻两个第一永磁体20形成的最大磁极角为360°/p，p为电机磁极数。第一永磁体20的长度正比于其产生的磁场，该结构设计具有聚磁的特点，即同等永磁体用量形成更强的磁场，产生更大的电磁转矩，可以提高转子100的转矩密度。第二永磁体30安装于转子铁心10，第二永磁体30沿转子铁心10的切向延伸且适于沿转子铁心10的径向充磁，以形成为一字型径向励磁磁钢，第二永磁体30的磁极角为α，且α<360°/p。第二永磁体30的长度与其产生的转矩近似正比关系。第二永磁体30能够有效提高电磁性能交换的能力，进而提高永磁体两侧的抗退磁能力。

在转子铁心10的周向上，第一永磁体20和第二永磁体30相间设置，换言之，多个第一永磁体20沿转子铁心10的周向分布，相邻两个第一永磁体20之前设有一个第二永磁体30。

其中，多个第一永磁体20采用辐式排布方式，构成了并联磁路，即多个第一永磁体20分别构成不同的闭合磁路。第二永磁体30与第一永磁体20构成了串联磁路，即第二永磁体30与其相邻的两个第一永磁体20构成同一个闭合磁路。由此，转子100的磁路采用并联磁路和串联磁路相结合，使转子100既有串联磁路转矩大、漏磁小、永磁体不易退磁的优点，又拥有并联磁路气隙磁密大、转矩脉动小等优点。

另外，在转子制造过程中，大多采用先充磁永磁体再将永磁体插入转子铁心的先充磁工艺。但是先充磁的永磁体具有的强磁性，插入铁心的过程需要特制的工装，而且转子生产线整体的洁净度要求较高，以防止铁质细屑粘附在铁心表面，造成严重的质量隐患。近年，后充磁工艺在永磁电机中得到应用，即先将未充磁的永磁体插入转子铁心，插装过程无需额外工装和较高的清洁度要求，而后通过励磁线圈对完成转配的转子组件进行整体充磁，从而可以保证永磁材料性能的一致性，并大大简化了转子转配线的设计。但是，现有技术中的转子设计，尤其是某些复杂的磁路设计，其后充磁的效果往往与先充磁的效果相差甚远，不能达到所需的永磁体充磁性能。

而本实用新型中，切向充磁的第一永磁体20和径向充磁的第二永磁体30构成的复合励磁磁场的转子100结构，其磁路设计较为复杂，且第一永磁体20的布置结构具有不易后充磁的弱点，第一永磁体20的长度过长，第一永磁体20内端难以完全充磁，容易造成电机转矩性能下降。因此，为了使根据本实用新型实施例的转子100能够实现后充磁，且保证后充磁工艺的可靠性，在本实用新型中，如图2所示，转子铁心10的半径为R，第一永磁体20沿转子铁心10的径向的长度为L₁并且L₁和R满足：L₁≤R/3。

由此，第一永磁体20和第二永磁体30的设置位置与充磁头的距离更近，保证作用在永磁体局部的励磁磁场强度。在L₁和R满足上述条件时，后充磁的单位磁钢电磁转矩性能可以达到98％以上，其充磁效果可媲美先充磁工艺，实现了更高的单位磁钢电磁转矩性能，实现更高的转矩密度，满足电机的应用需求。

根据本实用新型实施例的电机的转子100，将切向充磁的第一永磁体20和径向充磁的第二永磁体30相结合，并且L₁≤R/3，利用第一永磁体20的聚磁效果，通过第一永磁体20和第二永磁体30合理的磁路设计和尺寸设计，保证转子100整体后充磁工艺的有效进行，保证了永磁材料性能的一致性，并且实现了更高的单位磁钢电磁转矩性能，实现更高的转矩密度，其充磁效果可以媲美先充磁工艺，但无需额外工装和较高的清洁度要求，大大降低了生产工艺的难度和生产成本。由于第一永磁体20的长度正比于其产生的磁场，因此，在本实用新型的一些实施例中，L₁和R进一步满足：L₁≥R/6。在上述尺寸范围内，第一永磁体20的聚磁效果更好，所产生磁场更强。

相邻两个第一永磁体20的磁极角360°/p与第二永磁体30的磁极角α形成磁角差，即(360°/p)–α。该磁极角差对应q-轴磁路的磁阻，进而影响电磁转矩的产生，需取值合适，转子100才可产生最大转矩。

磁极角差小，第二永磁体30的长度L₂较长。第二永磁体30本身产生转矩较大，但其增大了q-轴磁阻，减少了磁阻转矩的产生。磁阻转矩是由于转子100结构产生的额外转矩。总体而言，转子100产生的总转矩可能不是最大值，即转子100的转矩密度不是最高。同理，磁极角差大，第二永磁体30的长度L₂较短。第二永磁体30本身产生转矩较小，但其减小了q-轴磁阻，增加了磁阻转矩的产生。转子100产生的总转矩也可能不是最大。因此，需要对第二永磁体30的长度L₂进行优化。

本实用新型的实施例中，为了满足转子100的永磁体后充磁，以及实现更高的转矩密度，对第一永磁体20和第二永磁体30的长度和磁极角取值范围，第二永磁体30沿转子铁心10的切向的长度为L₂，L₂≥L₁。磁极角α，即第二永磁体30对应的圆心角α，换言之，第二永磁体30沿转子铁心10周向的两端分别与转子铁心10的中心点的连线的夹角α，满足：19.2°≤α<360°/p。在上述尺寸范围以及角度范围内，q-轴磁阻和磁阻转矩取值更佳，转子100能够得到更高的总转矩。

在本实用新型中，转子100的极数为p，若转子100的极数过多，例如p＞18时，会导致第一永磁体20和第二永磁体30过于密集，影响整体后充磁工艺的可行性，若转子100的极数过少，例如p＜6时，第一永磁体20间的聚磁效果差。因此，根据本实用新型的一些实施例，p为偶数且满足：6≤p≤18，换言之，转子100的极数p可以为，6极、8极、10极、12极、14极、16极和18极。在上述极数范围内，既保证了后充磁工艺的有效进行，又保证了充磁效果。

根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，转子铁心10具有第一外磁桥13，第一外磁桥13位于第一永磁体20沿转子铁心10的径向的外侧，即第一外磁桥13位于第一永磁体20与转子铁心10的外周面之间，第一外磁桥13沿转子铁心10的径向的厚度为L₃且L₃满足：1.0mm≤L₃≤2.0mm，R/6≤L₃+L₁。在该尺寸范围内，第一外磁桥13的厚度足够小，以减少漏磁，同时使第一永磁体20距离后充磁的充磁头更近，有利于提高充磁效果，也防止第一外磁桥13的厚度过小而影响结构强度。

根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，转子铁心10具有第二外磁桥14，第二外磁桥14位于第二永磁体30沿转子铁心10的径向的外侧，即第二外磁桥14位于第二永磁体30与转子铁心10的外周面之间。第二外磁桥14沿转子铁心10的径向的最小厚度为L₄，其中，0.5mm≤L₄≤1.5mm。在该尺寸范围内，第二外磁桥14的厚度足够小，以减少漏磁，同时使第二永磁体30距离后充磁的充磁头更近，有利于提高充磁效果。

根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，第一永磁体20沿转子铁心10的切向的宽度为L₅，第二永磁体30沿转子铁心10的径向的宽度为L₆，其中，2mm≤L₅≤L₁/4，2mm≤L₆≤L₂/8。

根据本实用新型的一些实施例，如图1和图2所示，相邻两个第一永磁体20关于二者之间的第二永磁体30对称设置，相邻两个第二永磁体30关于二者之间的第一永磁体对称设置。换言之，任意相邻的第一永磁体20和第二永磁体30的中心线的夹角都是360°/p。转子100的磁场分布更均匀，便于第一永磁体20和第二永磁体30的磁路设计和尺寸设计。

根据本实用新型的一些实施例，如图1和图2所示，转子铁心10具有气隙槽12和用于容纳第一永磁体20的第一安装槽11，气隙槽12位于第一安装槽11的靠近转子铁心10的中心点的一侧，即气隙槽12设于第一安装槽11和转子铁心10的轴孔之间。并且，气隙槽12和第一安装槽11之间形成有隔磁结构，例如磁桥，从而减小第一永磁体20的端部漏磁，使转子100形成更合理的磁路，且有利于第一永磁体20的充磁。

在一些实施例中，参照图1所示，第一永磁体20具有沿转子铁心10的径向延伸的对称线，且气隙槽12关于该对称线对称，有利于改善磁路分布。在一些实施例中，气隙槽12可以为弧形槽，弧形槽沿转子100的周向延伸，气隙槽12更易于加工，且在满足结构强度的前提下，每个气隙槽12沿转子100周向的延伸长度更长，有利于提高减少漏磁的效果。

根据本实用新型的一些实施例，转子100的极数、第一永磁体20的数量和第二永磁体30的数量相等。转子铁心10上每个磁极与其周向一侧的一个磁极共用一个第一永磁体20，该磁极与其周向另一侧的另一个磁极共用另一个第一永磁体20，转子100的每一个磁极下有一个第一永磁体20和一个第二永磁体30。减少了所需安装槽和永磁体的数量，使转子100的结构更简单，结构强度更高。

根据本实用新型实施例的电机包括根据本实用新型实施例的电机的转子100。由于根据本实用新型实施例的电机的转子100具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的电机，将切向充磁的第一永磁体20和径向充磁的第二永磁体30相结合，并且L₁≤R/3，利用第一永磁体20的聚磁效果，通过第一永磁体20和第二永磁体30合理的磁路设计和尺寸设计，保证转子100整体后充磁工艺的有效进行，保证了永磁材料性能的一致性，并且实现了更高的单位磁钢电磁转矩性能，实现更高的转矩密度，其充磁效果可以媲美先充磁工艺，但无需额外工装和较高的清洁度要求，大大降低了生产工艺的难度和生产成本。

根据本实用新型实施例的动力总成包括根据本实用新型实施例的电机。由于根据本实用新型实施例的电机具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的动力总成，将切向充磁的第一永磁体20和径向充磁的第二永磁体30相结合，并且L₁≤R/3，利用第一永磁体20的聚磁效果，通过第一永磁体20和第二永磁体30合理的磁路设计和尺寸设计，保证转子100整体后充磁工艺的有效进行，保证了永磁材料性能的一致性，并且实现了更高的单位磁钢电磁转矩性能，实现更高的转矩密度，其充磁效果可以媲美先充磁工艺，但无需额外工装和较高的清洁度要求，大大降低了生产工艺的难度和生产成本。

根据本实用新型实施例的车辆包括根据本实用新型实施例的动力总成。由于根据本实用新型实施例的动力总成具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的车辆，将切向充磁的第一永磁体20和径向充磁的第二永磁体30相结合，并且L₁≤R/3，利用第一永磁体20的聚磁效果，通过第一永磁体20和第二永磁体30合理的磁路设计和尺寸设计，保证转子100整体后充磁工艺的有效进行，保证了永磁材料性能的一致性，并且实现了更高的单位磁钢电磁转矩性能，实现更高的转矩密度，其充磁效果可以媲美先充磁工艺，但无需额外工装和较高的清洁度要求，大大降低了生产工艺的难度和生产成本。

根据本实用新型实施例的转子100、电机、动力总成和车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种电机的转子，其特征在于，所述转子包括：

转子铁心；

多个第一永磁体，所述第一永磁体安装于所述转子铁心，多个所述第一永磁体沿所述转子铁心的周向分布，所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向延伸且适于沿切向充磁；

多个第二永磁体，所述第二永磁体安装于所述转子铁心，相邻两个所述第一永磁体之间设有一个所述第二永磁体，所述第二永磁体沿所述转子铁心的切向延伸且适于沿径向充磁，其中，

所述转子铁心的半径为R，所述第一永磁体沿所述转子铁心的径向的长度为L₁，且L₁≤R/3。

2.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，L₁≥R/6。

3.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述第二永磁体沿所述转子铁心的切向的长度为L₂，L₁≤L₂。

4.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数为p，所述p为偶数且满足：6≤p≤18。

5.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数为p，所述第二永磁体沿所述转子铁心的周向的两端分别与所述转子铁心的中心点的连线的夹角为α，且所述α满足：19.2°≤α<(360°/p)。

6.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，相邻两个所述第一永磁体关于二者之间的所述第二永磁体对称设置，相邻两个所述第二永磁体关于二者之间的所述第一永磁体对称设置。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电机的转子，其特征在于，所述转子铁心具有气隙槽和用于容纳所述第一永磁体的第一安装槽，所述气隙槽位于所述第一安装槽的靠近所述转子铁心的中心点的一侧，所述气隙槽与所述第一安装槽之间形成有隔磁结构。

8.根据权利要求7所述的电机的转子，其特征在于，所述气隙槽为沿所述转子的周向延伸的弧形槽，所述第一永磁体具有沿所述转子铁心的径向延伸的对称线，所述弧形槽关于所述对称线对称。

9.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，所述转子的极数、所述第一永磁体的数量和所述第二永磁体的数量相等。

10.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电机的转子。

11.一种动力总成，其特征在于，包括根据权利要求10所述的电机。

12.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求11所述的动力总成。