CN215580598U - 转子、电机、汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转子、电机、汽车，其中的转子，包括转子铁芯，转子铁芯上具有沿其周向间隔设置的多个磁极，在同一磁极下，转子铁芯上具有第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽，其中第一磁钢槽为关于转子铁芯的第一径向线对称的第一V形结构，第二磁钢槽与第三磁钢槽关于第一径向线对称且形成第二V形结构，第一V形结构与第二V形结构皆朝向于转子铁芯的径向外侧，第一磁钢槽中装设关于第一径向线对称的第一侧磁钢、第二侧磁钢，第一侧磁钢与第二侧磁钢相近的端部夹设形成第一空气槽，第二磁钢槽与第三磁钢槽相近的端部形成第一隔磁桥。根据本实用新型，提高电机的输出转矩、降低转矩脉动以及谐波含量。

Description

转子、电机、汽车

技术领域

本实用新型属于电机设计技术领域，具体涉及一种转子、电机、汽车。

背景技术

随着人们对环境保护、能源高效利用的日趋重视，眼下汽车新四化已成为行业共识，汽车电动化的浪潮也越来越澎湃，驱动电机作为新能源汽车能量转换的关键一环，对新能源汽车有着很大的影响。永磁同步电机因为具有转矩密度大，效率高，稳态性好及可靠性高等优点而被广泛应用在纯电动或混动新能源汽车领域中。

在开发永磁同步电机时需要考虑电机输出转矩，以及转矩脉动和谐波含量对电机造成的NVH(Noise、Vibration、Harshness噪声、振动与声振粗糙度) 问题，另外也需要考虑到电机的机械强度，保证电机的可靠性和安全性。

实用新型内容

因此，本实用新型提供一种转子、电机、汽车，能够提高电机的输出转矩、降低转矩脉动以及谐波含量。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯上具有沿其周向间隔设置的多个磁极，在同一磁极下，所述转子铁芯上具有第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽，其中所述第一磁钢槽为关于所述转子铁芯的第一径向线对称的第一V形结构，所述第二磁钢槽与所述第三磁钢槽关于所述第一径向线对称且形成第二V形结构，所述第一V形结构与所述第二V形结构皆朝向于所述转子铁芯的径向外侧，所述第一磁钢槽中装设关于所述第一径向线对称的第一侧磁钢、第二侧磁钢，所述第一侧磁钢与所述第二侧磁钢相近的端部夹设形成第一空气槽，所述第二磁钢槽与所述第三磁钢槽相近的端部形成第一隔磁桥。

在一些实施方式中，所述第一磁钢槽的一侧径向外端与所述转子铁芯的外圆周壁之间形成第二隔磁桥，所述第一磁钢槽的另一侧径向外端与所述转子铁芯的外周圆壁之间形成第三隔磁桥，所述第二隔磁桥和/或第三隔磁桥的径向宽度为L，1mm≤L≤1.1mm。

在一些实施方式中，所述第一磁钢槽具有处于所述转子铁芯的径向外侧且 V字相交的第一槽壁与第二槽壁，还具有处于所述转子铁芯的径向内侧且V字相交的第三槽壁、第四槽壁，第一槽壁与第二槽壁的相交处圆角处理和/或所述第三槽壁与第四槽壁的相交处圆角处理。

在一些实施方式中，所述第一槽壁与所述第三槽壁平行设置且两者之间的间距为d，所述第一磁钢槽还具有第五槽壁、第六槽壁，所述第五槽壁处于所述第三槽壁的径向外侧形成对所述第一侧磁钢的径向内端的定位，所述第一侧磁钢的径向厚度为n，q＝(0.64～0.66)*n。

在一些实施方式中，q＝0.645*n；和/或，所述第二侧磁钢的径向厚度与所述第一侧磁钢的径向厚度相等。

在一些实施方式中，所述第一磁钢槽还包括处于所述第五槽壁的径向外侧的第七槽壁，处于所述第六槽壁的径向外侧的第八槽壁，所述第七槽壁与所述第八槽壁之间形成的夹角为c，30°≤c≤35°。

在一些实施方式中，c＝32°。

在一些实施方式中，所述第二磁钢槽中装设有第二磁钢，所述第三磁钢槽中装设有第三磁钢，所述第二磁钢的径向厚度为m，n＝m*0.425。

在一些实施方式中，7.2mm≤m≤7.5mm；和/或，所述第三磁钢的径向厚度与所述第二磁钢的径向厚度相等。

在一些实施方式中，所述第一侧磁钢具有靠近转子外圆的第一侧面，所述第二侧磁钢具有靠近转子外圆的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面彼此相对设置形成第一V形，所述第二磁钢槽具有第一内侧槽壁，所述第三磁钢槽具有与所述第一内侧槽壁关于所述第一径向线对称的第二内侧槽壁，所述第一内侧槽壁的延长线与所述第一隔磁桥邻近的第一径向边延长线形成第一交点，所述第二内侧槽壁的延长线与所述第一隔磁桥邻近的第二径向边延长线形成第二交点，所述第一交点与所述第二交点的连线为第一连线，所述第一V形的尖角与所述第一连线的中点之间的径向距离为h，h＝(m+n)*(2～2.5)。

在一些实施方式中，h＝(m+n)*2.25；和/或，所述第一V形的张角为a， 110°≤a≤115°。

在一些实施方式中，所述第二V形的张角为b，b＝a-(5°～8°)；和/或， a＝112°。

在一些实施方式中，所述第一内侧槽壁与所述第一隔磁桥的连接处为第一圆弧，所述第一圆弧的半径为ri，所述第一隔磁桥的周向宽度为w，ri＝(1.2～1.3) *w。

本实用新型还提供一种电机，包括电机转子，所述电机转子为上述的转子。

本实用新型还提供一种汽车，包括驱动电机，所述驱动电机为上述的电机。

本实用新型提供的一种转子、电机、汽车，能够在保证转矩脉动以及谐波含量较小的前提下，减少在所述第一磁钢槽处的漏磁，同时增加永磁转矩与磁阻转矩，进而进一步提升电机的输出转矩。

附图说明

图1为本实用新型实施例的转子的轴向投影结构示意图；

图2为图1中一磁极下的局部结构示意图，图中主要示出各个部件结构；

图3为图1中一磁极下的局部结构示意图，图中主要示出各个相关尺寸；

图4为图1中一磁极下的局部结构示意图，图中主要示出另一些相关尺寸。

附图标记表示为：

1、转子铁芯；11、第一磁钢槽；111、第一槽壁；112、第二槽壁；113、第三槽壁；114、第四槽壁；115、第五槽壁；116、第六槽壁；117、第七槽壁； 118、第八槽壁；12、第二磁钢槽；121、第一内侧槽壁；13、第三磁钢槽；131、第二内侧槽壁；21、第一侧磁钢；22、第二侧磁钢；23、第二磁钢；24、第三磁钢；31、第一空气槽；41、第一隔磁桥；42、第二隔磁桥；43、第三隔磁桥。

具体实施方式

结合参见图1至图4所示，根据本实用新型的实施例，提供一种转子，包括转子铁芯1，所述转子铁芯1上具有沿其周向间隔设置的多个磁极，在同一磁极下，所述转子铁芯1上具有第一磁钢槽11、第二磁钢槽12、第三磁钢槽 13，其中所述第一磁钢槽11为关于所述转子铁芯1的第一径向线对称的第一 V形结构，所述第二磁钢槽12与所述第三磁钢槽13关于所述第一径向线对称且形成第二V形结构，所述第一V形结构与所述第二V形结构皆朝向于所述转子铁芯1的径向外侧，所述第一磁钢槽11中装设关于所述第一径向线对称的第一侧磁钢21、第二侧磁钢22，所述第一侧磁钢21与所述第二侧磁钢22 相近的端部夹设形成第一空气槽31，所述第二磁钢槽12与所述第三磁钢槽13 相近的端部形成第一隔磁桥41。该技术方案中，所述第一磁钢槽11作为外圈V形磁钢槽，所述第二磁钢槽12以及第三磁钢槽13共同作为内圈V形磁钢槽，其中所述外圈V形磁钢槽在所述第一径向线处形成所述第一空气槽31，而与所述第一空气槽31相对应的所述内圈V形磁钢槽处则设有所述第一隔磁桥 41，如此设置与相关技术中的外圈V形磁钢槽设置隔磁桥、内圈V形磁钢槽设置空气槽的技术方案相比较，本实用新型的技术方案能够在保证转矩脉动以及谐波含量较小的前提下，减少在所述第一磁钢槽11处的漏磁，同时增加永磁转矩与磁阻转矩，进而进一步提升电机的输出转矩。具体如下表所示，验证了所述外圈V形磁钢槽有空气槽的输出转矩更大，而转矩脉动相近，谐波含量相近，具体的，保持其他参数一致，有空气槽(本实用新型)和有隔磁桥(相关技术)的最大输出转矩分别为1834.2、1806.6，转矩脉动分别为2.3％、2.28 ％，谐波含量分别为1.12％、1.13％。

而所述内V形磁钢槽中具有所述第一隔磁桥41处于所述第一空气槽31 的内侧位置，则能够在保证漏磁较低的前提下保证所述转子铁芯1的结构强度，有效防止转子铁芯1在高速旋转时结构可能产生的破坏现象发生。

在一些实施方式中，所述第一磁钢槽11的一侧径向外端与所述转子铁芯1 的外圆周壁之间形成第二隔磁桥42，所述第一磁钢槽11的另一侧径向外端与所述转子铁芯1的外周圆壁之间形成第三隔磁桥43，所述第二隔磁桥42和/ 或第三隔磁桥43的径向宽度为L，1mm≤L≤1.1mm。所述第二隔磁桥42、第三隔磁桥43的宽度可以在保证转子的机械强度的前提下，减少漏磁，增加电机的永磁转矩，提高电机的输出能力。

在一些实施方式中，所述第一磁钢槽11具有处于所述转子铁芯1的径向外侧且V字相交的第一槽壁111与第二槽壁112，还具有处于所述转子铁芯1 的径向内侧且V字相交的第三槽壁113、第四槽壁114，第一槽壁111与第二槽壁112的相交处圆角处理和/或所述第三槽壁113与第四槽壁114的相交处圆角处理，也即所述第一槽壁111与第二槽壁112的相交处以及所述第三槽壁113 与第四槽壁114的相交处分别具有圆弧，而非直边相交，能够减少应力集中，提高转子铁芯的机械强度。

在一些实施方式中，所述第一槽壁111与所述第三槽壁113平行设置且两者之间的间距为d，所述第一磁钢槽11还具有第五槽壁115、第六槽壁116，所述第五槽壁115处于所述第三槽壁113的径向外侧形成对所述第一侧磁钢21 的径向内端的定位，所述第一侧磁钢21的径向厚度为n，q＝(0.64～0.66)*n；所述第二侧磁钢22的径向厚度与所述第一侧磁钢21的径向厚度相等，具体的，所述第六槽壁116处于所述第四槽壁114的径向外侧形成对所述第二侧磁钢22 的径向内端的定位，所述第二侧磁钢22的径向厚度为n，q＝0.64～0.66*n，最好的，q＝0.645*n。对前述q进行约束的目的是在确保能够固定所述第一侧磁钢 21、第二侧磁钢22的前提下，使q具有一个适当的相对较大的值，防止q值过小会导致对应位置的气隙变小，从而加大了第一磁钢槽正中间这部分(也即所述第一空气槽31)的漏磁，降低电机的输出能力。

在一些实施方式中，所述第一磁钢槽11还包括处于所述第五槽壁115的径向外侧的第七槽壁117，处于所述第六槽壁116的径向外侧的第八槽壁118，所述第七槽壁117与所述第八槽壁118之间形成的夹角为c，30°≤c≤35°，也即所述第一磁钢槽11的V形外侧张角为c，优选地，c＝32°。夹角c增大会导致所述第一磁钢槽11的周向两端与相邻的第二磁钢槽12或者第三磁钢槽 13之间的间距变小，进而导致相邻区域内磁密增加，磁阻增大、磁密不均匀，导致输出转矩变小、转矩脉动增大、谐波含量增大，夹角c过小会使所述第二隔磁桥42、第三隔磁桥43的周向宽度太小，导致漏磁增加。

在一些实施方式中，所述第二磁钢槽12中装设有第二磁钢23，所述第三磁钢槽13中装设有第三磁钢24，所述第二磁钢23的径向厚度为m，n＝ m*0.425。在一个具体的实施例中，7.2mm≤m≤7.5mm，最好的，m＝7.3mm。该技术方案中通过对m与n的大小关系进行限定，能够在保证输出转矩的前提下，降低转矩脉动，降低谐波含量。在一些实施方式中，所述第三磁钢24的径向厚度与所述第二磁钢23的径向厚度相等。

在一些实施方式中，所述第一侧磁钢21具有靠近转子外圆的第一侧面，所述第二侧磁钢22具有靠近转子外圆的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面彼此相对设置形成第一V形，所述第二磁钢槽12具有第一内侧槽壁121，所述第三磁钢槽13具有与所述第一内侧槽壁121关于所述第一径向线对称的第二内侧槽壁131，所述第一内侧槽壁121的延长线与所述第一隔磁桥41邻近的第一径向边延长线形成第一交点，所述第二内侧槽壁131的延长线与所述第一隔磁桥41邻近的第二径向边延长线形成第二交点，所述第一交点与所述第二交点的连线为第一连线，所述第一V形的尖角与所述第一连线的中点之间的径向距离为h，h＝(m+n)*(2～2.5)，最好的，h＝(m+n)*2.25，以能够通过优化h进一步提高电机的输出转矩，具体的，参见图4所示，所述第一V形的尖角为K，所述第一连线的中点为J，J与K之间的距离即为h，点J与转子铁芯具有的转轴孔的孔壁之间的最小径向距离则为O2，在点K与所述转轴孔的孔壁之间的最小径向距离保持不变的前提下(也即为常数)，O2的取值越大则h的取值将越小，实用新型人对O2的取值对电机输出转矩的影响进行了研究(如下表)，得出，随着O2取值的增大，h减小、电机输出转矩也将逐渐增大，但与此同时h过小会影响其他结构(第一隔磁桥41、第二磁钢槽12、第三磁钢槽13)的分布、形状，综合考虑选择前述范围最优。

在一些实施方式中，所述第一V形的张角为a，110°≤a≤115°，最好的，a＝112°，所述第二V形的张角为b，b＝a-(5°～8°)。张角a、b可提高电机的输出转矩，降低电机的转矩脉动，减低电机的谐波含量，降低电机振动，减少电机噪音，提高电机性能。

在一些实施方式中，所述第一内侧槽壁121与所述第一隔磁桥41的连接处为第一圆弧，所述第一圆弧的半径为ri，所述第一隔磁桥41的周向宽度为w， ri＝(1.2～1.3)*w，在一些实施方式中，ri＝1.25*w。将所述第一内侧槽壁与所述第一隔磁桥41采用第一圆弧连接，并对所述第一圆弧的半径与第一隔磁桥 41的周向宽度进行关联，可以增加所述第一隔磁桥41的机械强度。需要说明的是，以上各张角a、b、c的单位皆采用°，以上各长度的单位皆采用mm即可。

本实用新型通过电机转子的磁钢槽设计、隔磁桥设计、转子磁极设计，提供了一种低谐波、低转矩脉动的转子拓扑结构，并对转子拓扑结构的关键尺寸给出约束，该拓扑结构可降低电机的谐波含量、转矩脉动，从而降低转子损耗，增加电机的输出转矩，从总体上提高了电机效率。

根据本实用新型的实施例，还提供一种电机，包括电机转子，所述电机转子为上述的转子。

根据本实用新型的实施例，还提供一种汽车，包括驱动电机，所述驱动电机为上述的电机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (15)

1.一种转子，包括转子铁芯(1)，所述转子铁芯(1)上具有沿其周向间隔设置的多个磁极，其特征在于，在同一磁极下，所述转子铁芯(1)上具有第一磁钢槽(11)、第二磁钢槽(12)、第三磁钢槽(13)，其中所述第一磁钢槽(11)为关于所述转子铁芯(1)的第一径向线对称的第一V形结构，所述第二磁钢槽(12)与所述第三磁钢槽(13)关于所述第一径向线对称且形成第二V形结构，所述第一V形结构与所述第二V形结构皆朝向于所述转子铁芯(1)的径向外侧，所述第一磁钢槽(11)中装设关于所述第一径向线对称的第一侧磁钢(21)、第二侧磁钢(22)，所述第一侧磁钢(21)与所述第二侧磁钢(22)相近的端部夹设形成第一空气槽(31)，所述第二磁钢槽(12)与所述第三磁钢槽(13)相近的端部形成第一隔磁桥(41)。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一磁钢槽(11)的一侧径向外端与所述转子铁芯(1)的外圆周壁之间形成第二隔磁桥(42)，所述第一磁钢槽(11)的另一侧径向外端与所述转子铁芯(1)的外周圆壁之间形成第三隔磁桥(43)，所述第二隔磁桥(42)和/或第三隔磁桥(43)的径向宽度为L，1mm≤L≤1.1mm。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一磁钢槽(11)具有处于所述转子铁芯(1)的径向外侧且V字相交的第一槽壁(111)与第二槽壁(112)，还具有处于所述转子铁芯(1)的径向内侧且V字相交的第三槽壁(113)、第四槽壁(114)，第一槽壁(111)与第二槽壁(112)的相交处圆角处理和/或所述第三槽壁(113)与第四槽壁(114)的相交处圆角处理。

4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，所述第一槽壁(111)与所述第三槽壁(113)平行设置且两者之间的间距为d，所述第一磁钢槽(11)还具有第五槽壁(115)、第六槽壁(116)，所述第五槽壁(115)处于所述第三槽壁(113)的径向外侧形成对所述第一侧磁钢(21)的径向内端的定位，所述第一侧磁钢(21)的径向厚度为n，q＝(0.64～0.66)*n。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，q＝0.645*n；和/或，所述第二侧磁钢(22)的径向厚度与所述第一侧磁钢(21)的径向厚度相等。

6.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述第一磁钢槽(11)还包括处于所述第五槽壁(115)的径向外侧的第七槽壁(117)，处于所述第六槽壁(116)的径向外侧的第八槽壁(118)，所述第七槽壁(117)与所述第八槽壁(118)之间形成的夹角为c，30°≤c≤35°。

7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，c＝32°。

8.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述第二磁钢槽(12)中装设有第二磁钢(23)，所述第三磁钢槽(13)中装设有第三磁钢(24)，所述第二磁钢(23)的径向厚度为m，n＝m*0.425。

9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，7.2mm≤m≤7.5mm；和/或，所述第三磁钢(24)的径向厚度与所述第二磁钢(23)的径向厚度相等。

10.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，所述第一侧磁钢(21)具有靠近转子外圆的第一侧面，所述第二侧磁钢(22)具有靠近转子外圆的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面彼此相对设置形成第一V形，所述第二磁钢槽(12)具有第一内侧槽壁(121)，所述第三磁钢槽(13)具有与所述第一内侧槽壁(121)关于所述第一径向线对称的第二内侧槽壁(131)，所述第一内侧槽壁(121)的延长线与所述第一隔磁桥(41)邻近的第一径向边延长线形成第一交点，所述第二内侧槽壁(131)的延长线与所述第一隔磁桥(41)邻近的第二径向边延长线形成第二交点，所述第一交点与所述第二交点的连线为第一连线，所述第一V形的尖角与所述第一连线的中点之间的径向距离为h，h＝(m+n)*(2～2.5)。

11.根据权利要求10所述的转子，其特征在于，h＝(m+n)*2.25；和/或，所述第一V形的张角为a，110°≤a≤115°。

12.根据权利要求11所述的转子，其特征在于，所述第二V形的张角为b，b＝a-(5°～8°)；和/或，a＝112°。

13.根据权利要求10所述的转子，其特征在于，所述第一内侧槽壁(121)与所述第一隔磁桥(41)的连接处为第一圆弧，所述第一圆弧的半径为ri，所述第一隔磁桥(41)的周向宽度为w，ri＝(1.2～1.3)*w。

14.一种电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子为权利要求1至13中任一项所述的转子。

15.一种汽车，包括驱动电机，其特征在于，所述驱动电机为权利要求14所述的电机。

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