CN217486250U - 转子结构、电机、新能源车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转子结构、电机、新能源车，其中的转子结构，包括：转子冲片，转子冲片上构造有磁钢槽，磁钢槽内填充有磁钢且设置有第一填充部，磁钢槽具有第一侧壁，第一侧壁为磁钢槽远离转子冲片的中心的一端的槽壁，第一填充部处于第一侧壁上，第一填充部与磁钢的径向外端之间具有间隙。根据本实用新型，通过在磁钢槽内设置第一填充部，且第一填充部处于磁钢槽的第一侧壁上，第一填充部能够对谐波进行过滤，从而使得谐波含量由2.84％降低到了2.38％，降幅达到了16.2％，同时第一填充部还能够将转矩脉动控制在3％以内，由此降低了电机运行时的整体振动及噪音，提高了整车的安全性和舒适性。

Description

转子结构、电机、新能源车

技术领域

本实用新型属于新能源车技术领域，具体涉及一种转子结构、电机、新能源车。

背景技术

新能源汽车的核心动力装置大多为永磁同步电机，永磁同步电机需要用到永磁体，现如今永磁体材料性能的开发已经达到了较高的水平，其中，钕铁硼永磁体因磁能积、剩磁密度以及矫枉力等参数比较突出，在永磁同步电机中应用较多。相比电励磁电机，永磁同步电机不需要外加能量即可产生磁场，节约了励磁所需的能量，提高了效率，且省去了传统电励磁电机所需要的励磁绕组、电刷以及换向器等结构，使得电机结构得以简化，运行可靠性更高。但是，现有的永磁同步电机由于其内的转子冲片上的磁钢槽设计不够理想，致使电机的转矩脉动及谐波含量得不到进一步降低，从而使得电机运行时的震动和噪音无法进一步降低。

实用新型内容

因此，本实用新型提供一种转子结构，能够克服现有的永磁同步电机由于其内的转子冲片上的磁钢槽设计不够理想，致使电机运行时的谐波含量得不到进一步降低的不足。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种转子结构，包括：转子冲片，所述转子冲片上构造有磁钢槽，所述磁钢槽内填充有磁钢且设置有第一填充部，所述磁钢槽具有第一侧壁，所述第一侧壁为所述磁钢槽远离所述转子冲片的中心的一端的槽壁，所述第一填充部处于所述第一侧壁上，所述第一填充部与所述磁钢的径向外端之间具有间隙。

在一些实施方式中，所述转子冲片的任一径向截面为投影面，所述第一填充部在所述投影面内的投影为直角梯形，所述直角梯形的斜边处于所述第一侧壁上。

在一些实施方式中，所述磁钢槽还具有和所述第一侧壁相接的第二侧壁，且所述第二侧壁处于靠近d轴的一侧，所述直角梯形的下底处于所述第二侧壁和所述直角梯形的上底之间。

在一些实施方式中，所述第一侧壁和第二侧壁在所述投影面内的投影分别为第一线段和第二线段，所述第一线段的长度为L1，所述直角梯形的下底和所述第一线段相交的交点为第一交点，所述第一线段和第二线段相交的交点为第二交点，所述第一交点和第二交点之间的距离为L2，所述L2＝0.15L1-0.3L1。

在一些实施方式中，所述直角梯形的上底和所述第一线段之间形成的夹角为△1，所述55°≤△1≤65°。

在一些实施方式中，所述直角梯形的高为L3，所述L3＝0.2L1-0.25L1；和/或，所述磁钢槽还具有第三侧壁，所述第三侧壁和所述第二侧壁相向对立且平行，所述第三侧壁在所述投影面内的投影为第三线段，所述第三线段和第二线段之间的距离为L4，所述直角梯形的下底长为L5，所述L5＝0.3L4-0.5L4。

在一些实施方式中，所述转子冲片上还构造有沿着所述转子冲片的径向延伸的挖孔槽，所述挖孔槽和所述磁钢槽连通，且所述挖孔槽靠近d轴。

在一些实施方式中，所述挖孔槽从所述第二侧壁所处的一侧和所述磁钢槽连通，且所述挖孔槽沿着所述转子冲片的径向向外延伸。

在一些实施方式中，所述挖孔槽沿所述d轴方向上的高度为L6，所述L6＝4mm-4.5mm；和/或，所述挖孔槽沿垂直于所述d轴方向上的宽度为L7，所述L7＝5mm-5.4mm。

在一些实施方式中，所述转子冲片的半径为R1，所述磁钢槽还具有第四侧壁，所述第四侧壁的两端分别和所述第二侧壁以及所述第三侧壁相接，且所述第四侧壁靠近d轴，所述第四侧壁在所述投影面内的投影为第四线段，所述第三线段和第四线段相交的交点与所述转子冲片的圆心之间的距离为R2，所述R2＝0.68R1-0.72R1。

在一些实施方式中，所述磁钢槽内还设置有第二填充部，所述第二填充部处于所述第二侧壁和第四侧壁的交汇处。

在一些实施方式中，所述第二填充部沿垂直于d轴方向上的宽度为L8，所述L8＝0-4mm。

在一些实施方式中，所述转子冲片的q轴磁肋高度为L9，所述L9＝

0.019R1-0.02R1；和/或，所述转子冲片的q轴磁肋宽度的一半为L10，所述2L10＝0.103R1-0.106R1。

本实用新型还提供一种电机，包括上述的转子结构。

本实用新型还提供一种新能源车，包括上述的电机。

本实用新型提供一种转子结构、电机、新能源车，通过在磁钢槽内设置第一填充部，且第一填充部处于磁钢槽的第一侧壁上，第一填充部能够对谐波进行过滤，从而使得谐波含量由2.84％降低到了2.38％，降幅达到了16.2％，同时第一填充部还能够将转矩脉动控制在3％以内，由此降低了电机运行时的整体振动及噪音，提高了整车的安全性和舒适性。

附图说明

图1和图2为本实用新型实施例的转子结构的结构示意图；

图3为图1中本实用新型实施例的转子结构的A处放大示意图；

图4为现有技术的电机输出的转矩的波动示意图；

图5为本实用新型实施例的电机输出的转矩的波动示意图；

图6为现有技术的电机的谐波含量示意图；

图7为本实用新型实施例的电机的谐波含量示意图。

附图标记表示为：

1、转子冲片；2、磁钢槽；3、磁钢；4、第一填充部；5、第一侧壁；6、第二侧壁；7、第三侧壁；8、第四侧壁；9、挖孔槽；10、第二填充部；11、隔磁桥。

具体实施方式

结合参见图1至图7所示，根据本实用新型的实施例，提供一种转子结构，包括：转子冲片1，转子冲片1上构造有磁钢槽2，磁钢槽2内填充有磁钢3且设置有第一填充部4，磁钢槽2具有第一侧壁5，第一侧壁5为磁钢槽2远离转子冲片1的中心的一端的槽壁，第一填充部4处于第一侧壁5上，第一填充部4与磁钢3的径向外端之间具有间隙。该技术方案中，磁钢3为永磁体，第一填充部4连接在第一侧壁5上则是对磁钢槽2进行了优化，对磁钢槽2的优化就相当于优化了电机的空载反电动势波形的正弦度，第一填充部4能够对谐波进行过滤，从而使得谐波含量由2.84％降低到了2.38％，降幅达到了16.2％，同时第一填充部4还能够将转矩脉动控制在3％以内，由此降低了电机运行时的整体振动及噪音，提高了整车的安全性和舒适性。

作为一种具体的实施方式，转子冲片1的任一径向截面为投影面，第一填充部4在投影面内的投影为直角梯形，直角梯形的斜边处于第一侧壁5上。

在本实施例中，如图3所示，当第一填充部4在转子冲片1的任一径向截面内的投影为直角梯形且直角梯形的斜边处于第一侧壁5上时，第一填充部4在降低谐波含量时的效果最好。除此之外，直角梯形的直角边也可以是倾斜的线段或者是圆弧线段，只要该条边不接触到第三侧壁7即可。

具体的，磁钢槽2还具有和第一侧壁5相接的第二侧壁6，且第二侧壁6处于靠近d轴的一侧，直角梯形的下底处于第二侧壁6和直角梯形的上底之间。

在本实施例中，相比于直角梯形的上底，直角梯形的下底距离第二侧壁6更近一些，这样才能更好地过滤谐波。

具体的，第一侧壁5和第二侧壁6在投影面内的投影分别为第一线段和第二线段，第一线段的长度为L1，直角梯形的下底和第一线段相交的交点为第一交点，第一线段和第二线段相交的交点为第二交点，第一交点和第二交点之间的距离为L2，L2＝0.15L1-0.3L1。

在本实施例中，转子冲片1的半径R1为50mm-100mm，以下的的各个参数都是基于R1为50mm-100mm的前提下获取的。如图3所示，L1为4-5mm，为了使第一填充部4连接在第一侧壁5的恰当位置处，使得其在过滤谐波时能够发挥较佳的性能，需要第一交点和第二交点之间的距离L2为0.15L1-0.3L1。

作为一种具体的实施方式，直角梯形的上底和第一线段之间形成的夹角为△1，55°≤△1≤65°。

在本实施例中，为了使第一填充部4和第一侧壁5保持适当的夹角以使第一填充部4在过滤谐波时发挥较佳的性能，需要55°≤△1≤65°。

作为一种具体的实施方式，直角梯形的高为L3，L3＝0.2L1-0.25L1；和/或，磁钢槽2还具有第三侧壁7，第三侧壁7和第二侧壁6相向对立且平行，第三侧壁7在投影面内的投影为第三线段，第三线段和第二线段之间的距离为L4，直角梯形的下底长为L5，L5＝0.3L4-0.5L4。

在本实施例中，L4为5-6mm，当随着第一填充部4的体积慢慢增大时，其在降低谐波含量方面的效果也会跟着增长，当第一填充部4的体积增大到一定程度之后，随着体积的继续增大，其在降低谐波含量方面的效果又会慢慢减弱，由此可知第一填充部4的体积需要处在一个合理的范围内，才能使其发挥出较好的性能，因此需要直角梯形的高L3为0.2L1-0.25L1，直角梯形的的下底L5为0.3L4-0.5L4。

作为一种具体的实施方式，转子冲片1上还构造有沿着转子冲片1的径向延伸的挖孔槽9，挖孔槽9和磁钢槽2连通，且挖孔槽9靠近d轴。

在本实施例中，通过在靠近磁钢槽2的底部进行挖孔设计，即在转子冲片1上再构造和磁钢槽2连通的挖孔槽9，从而改变了磁路磁阻分布，优化了电机内的磁路，提高了电机的输出转矩，增大了电机的功率密度以及动态响应能力，同时挖孔槽9的设计也使得电机的使用材料减少，减轻了整机的重量。

作为一种具体的实施方式，挖孔槽9从第二侧壁6所处的一侧和磁钢槽2连通，且挖孔槽9沿着转子冲片1的径向向外延伸。

在本实施例中，相比将挖孔槽9从第三侧壁7所处的一侧和磁钢槽2连通，挖孔槽9从第二侧壁6所处的一侧和磁钢槽2连通对磁路的优化效果更好。

作为一种具体的实施方式，磁钢槽2的数量为两个，两个磁钢槽2对称构造且呈V字型排列，两个磁钢槽2的第四侧壁8相互靠近且不连通，未连通区域形成隔磁桥11。

在本实施例中，隔磁桥11的设计能够使磁通快速达到饱和，从而减少永磁体漏磁，提高永磁体的利用率。

作为一种具体的实施方式，隔磁桥11的宽度为L11，L11为0.9mm-1.1mm。

在本实施例中，隔磁桥11的宽度L3越大，漏磁越多，因此在满足转子冲片1强度的前提下，该设计尺寸越小越好，本实施例中L3的取值为0.9mm-1.1mm。

作为一种具体的实施方式，两个磁钢槽2之间形成的夹角为△2，△2为115°-120°。

在本实施例中，两个磁钢槽2之间的夹角为△2，△2则代表磁钢槽2内的磁钢3与定子之间的角度关系，该角度关系将会影响磁钢3与定子之间的磁场分布情况，在本实施例的转子冲片1的半径R1为50mm-100mm的情况下，△2为115°-120°时较为合理。

作为一种具体的实施方式，挖孔槽9的数量和磁钢槽2的数量相同且一一对应，挖孔槽9具有第五侧壁，第五侧壁和第四侧壁8相平齐。

在本实施例中，两个挖孔槽9分别和两个磁钢槽2相连通，且挖孔槽9的第五侧壁和磁钢槽2的第四侧壁8相平齐，在优化磁路的同时，还能增大隔磁桥11的长度，进一步减小了磁钢3的漏磁。当第五侧壁处于第四侧壁8的内侧时，则两个第五侧壁之间的区域形成的隔磁桥11宽度较窄，这样会影响转子冲片1的强度；当第五侧壁处于第四侧壁8的外侧时，则两个第五侧壁之间的区域形成的隔磁桥11宽度较宽，减少漏磁的效果势必会减弱，因此为了同时保证转子冲片1强度和减少漏磁效果，两个第五侧壁须分别与两个第四侧壁8相平齐。

作为一种具体的实施方式，挖孔槽9沿d轴方向上的高度为L6，L6＝4mm-4.5mm；和/或，挖孔槽9沿垂直于d轴方向上的宽度为L7，L7＝5mm-5.4mm。

在本实施例中，其中图4为转子冲片1上只构造呈V型排列的磁钢槽2时的输出转矩随时间变化的波动图，图5为在呈V型排列的磁钢槽2的第四侧壁8处进行挖孔设计时的输出转矩随时间变化的波动图，而且图4中的输出转矩波动图是挖孔槽9的高度L6和宽度L7均在其取值范围内时呈现出来的，从两张图的对比中可以看出，挖孔槽9的设计使得电机的输出转矩确实出现了一定的增加，由272.5Nm提高到284.7Nm，提高了4.5％。而当L1处于4mm-4.5mm之外或者L2处于5mm-5.4mm之外时，电机输出转矩的增加幅度则会有所下降。

作为一种具体的实施方式，转子冲片1的半径为R1，磁钢槽2还具有第四侧壁8，第四侧壁8的两端分别和第二侧壁6以及第三侧壁7相接，且第四侧壁8靠近d轴，第四侧壁8在投影面内的投影为第四线段，第三线段和第四线段相交的交点与转子冲片1的圆心之间的距离为R2，R2＝0.68R1-0.72R1。

在本实施例中，第三线段和第四线段相交的交点和转子冲片1的圆心之间的距离为R2，R2则代表了磁钢槽2内的磁钢3与电机输出轴以及定子之间的位置关系，在本实施例的转子冲片1的半径R1为50mm-100mm的情况下，R2为0.68R1-0.72R1较为合理。

作为一种具体的实施方式，磁钢槽2内还设置有第二填充部10，第二填充部10处于第二侧壁6和第四侧壁8的交汇处。

在本实施例中，挖孔槽9的设计使得转子冲片1上的镂空部分有所增大，转子冲片1的结构强度有所下降，为了弥补挖孔槽9带来的结构强度损失，又在磁钢槽2的底部倒角处设置了第二填充部10，第二填充部10虽然会减小隔磁桥11的长度，减少输出转矩的大小，但是相比挖孔槽9的影响更小，最终整体去除材料大于填补材料，电机整体重量减低，转矩也得到了较大提高。

作为一种具体的实施方式，第二填充部10沿垂直于d轴方向上的宽度为L8，L8＝0-4mm。

在本实施例中，由于第二填充部10处于磁钢槽2的底部倒角处，因此第二填充部10的宽度L6即可代表第二填充部10的体积大小，针对转子冲片1的半径R1为50mm-100mm的情况下，第二填充部10的宽度取0-4mm时较为合理。

作为一种具体的实施方式，转子冲片1的q轴磁肋高度为L9，L9＝

0.019R1-0.02R1；和/或，转子冲片1的q轴磁肋宽度的一半为L10，2L10＝0.103R1-0.106R1。

在本实施例中，该转子冲片1只是截取了一个完整的转子冲片1的八分之一，因此一个完整的转子冲片1上构造有八个同样的呈V型排列的磁钢槽2组。结合图1和图2所示，磁钢槽2的第一侧壁5和第三侧壁7之间还具有一段尺寸较小的侧壁，该段侧壁的高度为q轴磁肋高度L9，相邻的两组呈V型排列的磁钢槽2中，相邻的两个第一侧壁5之间的距离为q轴磁肋宽度2L10，其中，L9与2L10的尺寸是与转矩脉动及谐波含量相关的重要尺寸，其值的一点点改变都会对这两个指标产生较大的影响，其具体取值需要根据转子冲片1的实际尺寸及磁钢3布置等综合因素结合起来才能确定，在本实施例的转子冲片1的半径R1为50mm-100mm的情况下，L9的取值为0.019R1-0.02R1，2L10为0.103R1-0.106R1，L9和2L10的取值也保证了电机的整体转矩脉动及谐波含量均在3％以内。为了防止应力集中，磁钢槽2、挖孔槽9、第一填充部4和第二填充部10的尖角处均进行圆弧处理。

优选的，为了防止应力集中，磁钢槽2、挖孔槽9、第一填充部4和第二填充部10的尖角处均进行圆弧处理。

根据本实用新型的实施例，还提供一种电机，包括上述的转子结构。

由于本电机采用了上述转子结构，因此本电机的输出转矩会进一步提高，电机运行时的整体振动及噪音会进一步降低。

根据本实用新型的实施例，还提供一种新能源车，包括上述的电机。

由于本新能源车采用了上述电机，因此其整车的舒适性、安全性和加速能力均会进一步提升。

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)

1.一种转子结构，其特征在于，包括：转子冲片(1)，所述转子冲片(1)上构造有磁钢槽(2)，所述磁钢槽(2)内填充有磁钢(3)且设置有第一填充部(4)，所述磁钢槽(2)具有第一侧壁(5)，所述第一侧壁(5)为所述磁钢槽(2)远离所述转子冲片(1)的中心的一端的槽壁，所述第一填充部(4)处于所述第一侧壁(5)上，所述第一填充部(4)与所述磁钢(3)的径向外端之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述转子冲片(1)的任一径向截面为投影面，所述第一填充部(4)在所述投影面内的投影为直角梯形，所述直角梯形的斜边处于所述第一侧壁(5)上。

3.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述磁钢槽(2)还具有和所述第一侧壁(5)相接的第二侧壁(6)，且所述第二侧壁(6)处于靠近d轴的一侧，所述直角梯形的下底处于所述第二侧壁(6)和所述直角梯形的上底之间。

4.根据权利要求3所述的转子结构，其特征在于，所述第一侧壁(5)和第二侧壁(6)在所述投影面内的投影分别为第一线段和第二线段，所述第一线段的长度为L1，所述直角梯形的下底和所述第一线段相交的交点为第一交点，所述第一线段和第二线段相交的交点为第二交点，所述第一交点和第二交点之间的距离为L2，所述L2＝0.15L1-0.3L1。

5.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，所述直角梯形的上底和所述第一线段之间形成的夹角为△1，55°≤△1≤65°。

6.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，所述直角梯形的高为L3，所述L3＝0.2L1-0.25L1；和/或，所述磁钢槽(2)还具有第三侧壁(7)，所述第三侧壁(7)和所述第二侧壁(6)相向对立且平行，所述第三侧壁(7)在所述投影面内的投影为第三线段，所述第三线段和第二线段之间的距离为L4，所述直角梯形的下底长为L5，所述L5＝0.3L4-0.5L4。

7.根据权利要求3所述的转子结构，其特征在于，所述转子冲片(1)上还构造有沿着所述转子冲片(1)的径向延伸的挖孔槽(9)，所述挖孔槽(9)和所述磁钢槽(2)连通，且所述挖孔槽(9)靠近d轴。

8.根据权利要求7所述的转子结构，其特征在于，所述挖孔槽(9)从所述第二侧壁(6)所处的一侧和所述磁钢槽(2)连通，且所述挖孔槽(9)沿着所述转子冲片(1)的径向向外延伸。

9.根据权利要求7所述的转子结构，其特征在于，所述挖孔槽(9)沿所述d轴方向上的高度为L6，所述L6＝4mm-4.5mm；和/或，所述挖孔槽(9)沿垂直于所述d轴方向上的宽度为L7，所述L7＝5mm-5.4mm。

10.根据权利要求6所述的转子结构，其特征在于，所述转子冲片(1)的半径为R1，所述磁钢槽(2)还具有第四侧壁(8)，所述第四侧壁(8)的两端分别和所述第二侧壁(6)以及所述第三侧壁(7)相接，且所述第四侧壁(8)靠近d轴，所述第四侧壁(8)在所述投影面内的投影为第四线段，所述第三线段和第四线段相交的交点与所述转子冲片(1)的圆心之间的距离为R2，所述R2＝0.68R1-0.72R1。

11.根据权利要求10所述的转子结构，其特征在于，所述磁钢槽(2)内还设置有第二填充部(10)，所述第二填充部(10)处于所述第二侧壁(6)和第四侧壁(8)的交汇处。

12.根据权利要求11所述的转子结构，其特征在于，所述第二填充部(10)沿垂直于d轴方向上的宽度为L8，所述L8＝0-4mm。

13.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述转子冲片(1)的q轴磁肋高度为L9，所述L9＝0.019R1-0.02R1；和/或，所述转子冲片(1)的q轴磁肋宽度的一半为L10，2L10＝0.103R1-0.106R1。

14.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至13中任一项所述的转子结构。

15.一种新能源车，其特征在于，包括权利要求14所述的电机。

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