CN216146168U - 一种转子冲片结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转子冲片结构，转子冲片结构包括冲片本体，所述冲片本体上设置有多个沿周向对称分布的磁极，每一磁极包括两个磁钢槽和一个空气槽；所述两个磁钢槽关于D轴中心线呈V形对称分布，两个磁钢槽内部分别安装一个磁钢；所述空气槽位于两个磁钢槽的近心端的中间；所述磁钢槽的远心端与冲片本体外圆形成第一磁桥，磁钢槽的近心端与空气槽之间形成第二磁桥。本实用新型的转子冲片结构，可有效的减小D轴电感，但对Q轴电感无影响，使得转子的凸极率明显大于传统转子，通过创新的设计，具有高效、高性能、低噪声、低成本的显著优点。

Description

一种转子冲片结构

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车电机领域，特别涉及一种转子冲片结构。

背景技术

永磁同步电机作为新能源汽车驱动电机最主要的电机种类，具有高效、高性能的突出优点，随着新能源汽车对驱动电机的成本、静音、转速要求越来越高，高效、高性能、低噪声、高转速、低成本的电磁方案是以后电磁方案设计的难点。

转子冲片作为永磁同步电机最核心部件，直接决定电机方案的性能、成本、噪声等关键指标。传统的永磁电机转子冲片往往无法兼顾上述所有关键指标。

已公开的专利文献1（公开号CN 111654133 A）公开了一种电机转子冲片以及电机转子总成系统，其电机转子冲片包括转子冲片本体，开设有多组磁钢槽、多组辅助槽以及多个去谐波孔，多组磁钢槽沿转子冲片本体的周向间隔排布，每一组磁钢槽包括第一磁钢槽和第二磁钢槽，第一磁钢槽和第二磁钢槽在自转子冲片本体的边缘至中心的方向上依次间隔布设，第二磁钢槽包括第一段和第二段，第一段和第二段之间设有磁桥；多组辅助槽对应多组磁钢槽设置，且每一组辅助槽包括对应位于一第一磁钢槽两端的两个开槽；多个去谐波孔对应分设于每相邻两个第一磁钢槽之间。

专利文献1的电机转子冲片方案，在转子冲片本体上设置有磁钢槽、辅助槽、磁桥以及去谐波孔，通过所述磁钢槽、辅助槽、磁桥以及去谐波孔的分布方式的设计提高了电机转子冲片的强度，在满足电机功率、扭矩性能的基础上，解决了电机在持续高度转动过程中，由于电机转子温度升高，转子冲片屈服强度下降带来强度弱、风险大的问题，但无法兼顾高效、低噪声、高转速和降低成本的问题。

实用新型内容

本实用新型目的是：从转子冲片设计出发，提出一种高效、高性能、低噪声、低成本的转子冲片结构。

本实用新型的技术方案是：

一种转子冲片结构，包括冲片本体，所述冲片本体上设置有多个沿周向对称分布的磁极，每一磁极包括两个磁钢槽和一个空气槽；

所述两个磁钢槽关于D轴中心线呈V形对称分布，两个磁钢槽内部分别安装一个磁钢；所述空气槽位于两个磁钢槽的近心端的中间；所述磁钢槽的远心端与冲片本体外圆形成第一磁桥，磁钢槽的近心端与空气槽之间形成第二磁桥；

每一磁极上的冲片圆周上还设有两个以D轴中心线呈对称分布的转子表面凹槽。

优选的，所述磁钢槽的远心端与冲片本体外圆相邻的侧边为与冲片本体外圆同圆心的圆弧线段，远心端的侧边与冲片本体外圆形成等宽度的第一磁桥。

优选的，所述磁钢槽的最外侧点到冲片中心点的连线与D轴中心线的夹角为20°～21.5°。

优选的，所述磁钢槽的最外侧点到冲片中心点的连线与D轴中心线的夹角为20.5°～21°。

优选的，所述空气槽为梯形结构，关于D轴中心线对称，空气槽两条侧边夹角为0°～10°；所述磁钢槽与空气槽相邻的侧边相互平行，形成等宽度的第二磁桥。

优选的，空气槽两条侧边夹角为5°。

优选的，所述第二磁桥宽度为第一磁桥宽度的1.4倍～1.6倍。

优选的，所述转子表面凹槽的中点到冲片本体中心点的连线和D轴中心线的夹角12.5°～13°。

优选的，转子表面凹槽的深度为冲片本体半径的0.4%～0.6%，宽度为冲片本体半径的2%～4%。

优选的，所述两个磁钢槽、一个空气槽以及转子表面凹槽的各侧边的线段连接处均设置导圆角结构。

本实用新型的优点是：

本专利的转子冲片结构，通过创新的设计，具有高效、高性能、低噪声、高转速、低成本的显著优点。其中：

（1）本实用新型设置空气槽位于两个磁钢槽的近心端的中间，可有效的减小D轴电感，但对Q轴电感无影响，使得转子的凸极率明显大于传统转子，可实现高性能、低成本的设计目标；

（2）本实用新型磁钢槽的最外侧点到冲片中心点的连线与D轴中心线的夹角经过精心设计，可有效减小第第一磁桥的应力，从而可以减小第一磁桥的宽度，减小磁钢的漏磁，提升磁钢的利用率。

（3）本实用新型通过设计第二磁桥与第一磁桥宽度比例，以及第二磁桥两侧边的夹角，再结合磁钢槽的最外侧点到冲片中心点的连线与D轴中心线的夹角的合理设计，可使第一磁桥和第二磁桥的应力相当；避免了出现其中一个磁桥应力过大而另一个磁桥应力过小导致材料浪费的情况。

（4）本实用新型设置转子表面凹槽，通过对转子表面凹槽设置导圆角结构，以及对凹槽深度、宽度进行设计，可以有效的减小谐波电磁力，也不至于对电机性能产生不利影响。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为转子冲片结构的整体示意图；

图2为转子冲片结构的一个磁极的示意图；

图3为转子凹槽设计示意图；

图4为实施例的定转子气隙径向电磁力FF2分解图；

图5为对比案例的定转子气隙径向电磁力FF2分解图；

图6为实施例的应力分布；

图7为对比案例的第一磁桥的应力云图。

附图中：1、磁钢槽；2、空气槽；3、磁钢；4、第一磁桥；5、第二磁桥；7、转子表面凹槽；12、D轴中心线；14、磁钢槽的最外侧点到冲片中心点的连线与D轴中心线的夹角。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案以及优点更加清楚明了，以下结合附图和实施例，对本实用新型进一步说明。

如图1和2所示，本实施例的转子冲片结构，包括半径为71.4mm的冲片本体，包含8个沿周向对称均布的磁极；包括两个磁钢槽1和一个空气槽2。所述两个磁钢槽1关于D轴中心线12呈V形对称分布，两个磁钢槽1内部分别安装一个磁钢3。所述空气槽2位于两个磁钢槽1的近心端的中间。每一磁极上的冲片圆周上还设有两个以D轴中心线12呈对称分布的转子表面凹槽7。

如图2所示，上述冲片结构组成的转子中，所述两个磁钢槽1的远心端与冲片本体外圆相邻的侧边为与冲片本体外圆同圆心的圆弧线段，远心端的侧边与冲片本体外圆形成等宽度的第一磁桥4。所述空气槽2为梯形结构，关于D轴中心线12对称；所述磁钢槽1与空气槽2相邻的侧边相互平行，形成等宽度的第二磁桥5。空气槽2可有效的减小D轴电感，但对Q轴电感无影响，因此本实用新型的转子的凸极率明显大于传统转子，因此可实现高性能、低成本的设计目标。

图3为本实施例的转子表面凹槽7设计示意图，初始凹槽如图中虚线所示的三角形凹槽，通过加入导圆角结构形成弧形凹槽，凹槽深度0.35mm，宽度2.1mm，合理的凹槽尺寸设计即可以有效的减小谐波电磁力，也不至于对电机性能产生不利影响。

上述冲片结构组成的转子中，转子表面凹槽7到冲片中心点的连线和D轴中心线的夹角12.6°，该凹槽可有效降低电机定转子气隙径向（0,48f）电磁力，从而有效的改善电机的噪声。图4为本实施例的峰值扭矩下定转子气隙径向电磁力的FFT2分解图，图5为去除转子表面凹槽的案例在相同工况下的电机定转子气隙径向电磁力FFT2分解图，本实施例的径向（0,48f）电磁力仅为对比案例的65%。

上述冲片结构组成的转子中，所述磁钢槽1的最外侧点到冲片中心点的连线与D轴中心线的夹角14为20°～21.5°，优选的为20.5°～21°。该角度可有效减小第一磁桥4的应力，从而可以减小第一磁桥4的宽度，减小磁钢的漏磁，提升磁钢的利用率。图6和图7分别为本实施例和夹角14为19°案例在相同工况下的第一磁桥应力分布，本实施例的最大应力为254Mpa，对比案例为380Mpa，对比案例比实施例高126Mpa。

上述冲片结构组成的转子中，第二磁桥5宽度是第一磁桥4宽度的1.5倍，第二磁桥5两侧边的夹角为0°～10°，优选的为5°，再结合磁钢槽1的最外侧点到冲片中心点的连线与D轴中心线的夹角14的合理设计，可使第一磁桥4和第二磁桥5的应力相当；图6所示的实施例在某转速下的转子冲片应力分布中，第二磁桥5的最大应力为254Mpa，第一磁桥4的最大应力为252Mpa，二者基本相当，避免了出现其中一个磁桥应力过大而另一个磁桥应力过小导致材料浪费的情况。

本实用新型实施例中所述磁钢槽1、空气槽2和转子表面凹槽7的各侧边的线段连接处均加设置导圆角结构，导圆角半径至少0.3mm，可根据各个槽的尺寸适当增加。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种转子冲片结构，其特征在于，包括冲片本体，所述冲片本体上设置有多个沿周向对称分布的磁极，每一磁极包括两个磁钢槽（1）和一个空气槽（2）；

所述两个磁钢槽（1）关于D轴中心线（12）呈V形对称分布，两个磁钢槽（1）内部分别安装一个磁钢（3）；所述空气槽（2）位于两个磁钢槽（1）的近心端的中间；所述磁钢槽（1）的远心端与冲片本体外圆形成第一磁桥（4），磁钢槽（1）的近心端与空气槽（2）之间形成第二磁桥（5）；

每一磁极上的冲片圆周上还设有两个以D轴中心线（12）呈对称分布的转子表面凹槽（7）；

所述转子表面凹槽（7）的中点到冲片本体中心点的连线和D轴中心线的夹角12.6°。

2.根据权利要求1所述的转子冲片结构，其特征在于，所述磁钢槽（1）的远心端与冲片本体外圆相邻的侧边为与冲片本体外圆同圆心的圆弧线段，远心端的侧边与冲片本体外圆形成等宽度的第一磁桥（4）。

3.根据权利要求2所述的转子冲片结构，其特征在于，所述磁钢槽（1）的最外侧点到冲片中心点的连线与D轴中心线（12）的夹角为20°～21.5°。

4.根据权利要求3所述的转子冲片结构，其特征在于，所述磁钢槽（1）的最外侧点到冲片中心点的连线与D轴中心线（12）的夹角为20.5°～21°。

5.根据权利要求4所述的转子冲片结构，其特征在于，所述空气槽（2）为梯形结构，关于D轴中心线（12）对称，空气槽（2）两条侧边夹角为0°～10°；所述磁钢槽（1）与空气槽（2）相邻的侧边相互平行，形成等宽度的第二磁桥（5）。

6.根据权利要求5所述的转子冲片结构，其特征在于，空气槽（2）两条侧边夹角为5°。

7.根据权利要求6所述的转子冲片结构，其特征在于，所述第二磁桥（5）宽度为第一磁桥（4）宽度的1.4倍～1.6倍。

8.根据权利要求1所述的转子冲片结构，其特征在于，转子表面凹槽（7）的深度为冲片本体半径的0.4%～0.6%，宽度为冲片本体半径的2%～4%。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的转子冲片结构，其特征在于，所述两个磁钢槽（1）、一个空气槽（2）以及转子表面凹槽（7）的各侧边的线段连接处均设置导圆角结构。

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