CN218678583U - 一种永磁同步电机铁芯叠片结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种永磁同步电机铁芯叠片结构，包括转子铁芯、定子齿部、定子轭部，定子齿部包括若干齿，若干齿的一端相连接形成圆环，该圆环内壁与转子铁芯外壁间具有气隙，转子铁芯端面设有若干磁钢槽，磁钢槽宽度与气隙宽度的比值为5.8~8.4，设定子轭部内圈在垂直于其轴心线的平面上的投影为正多边形A，正多边形A的边与齿的数量相同，定子轭部外圈半径与其圆心到正多边形A边的垂直距离的差值与齿的宽度的比值为0.8~1.2。本实用新型结构精确简洁，保证磁钢的抗退磁性能，避免电机励磁频率变化，防止磁场密度过饱和，确保电机内磁拉力平衡，保证转子铁芯转动稳定，减少有害振动，提高使用寿命，减少高频噪声，提高用户体验。

Description

一种永磁同步电机铁芯叠片结构

技术领域

本实用新型涉及一种永磁同步电机铁芯叠片结构，适用于电机技术领域。

背景技术

永磁同步电机是一种省去了容易出问题的集电环和电刷，并以永磁体提供励磁的电动机，其高效率和高功率密度等特性，使其被广泛应用于新能源汽车的各动力部件。然而，永磁同步电机在使用过程中很容易出现由于电机内各结构配合不佳，或者安装误差等原因导致的高频振动，例如磁钢在使用中由于退磁等磁化状态的改变而产生的微观应变，从而导致转子铁芯随励磁频率的变化而产生的周期性振动；再如定子齿部和轭部的磁密配合不均衡而导致磁场密度过饱和，从而造成磁场对转子铁芯的磁拉力不平衡，导致转子铁芯在转动中产生的高频振动等，上述问题不仅会造成电机在长期使用中易磨损，进而影响电机的使用寿命；还会由于振动而产生高频噪声，降低新能源汽车在驾乘过程中的舒适度。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提出了一种永磁同步电机铁芯叠片结构。

本实用新型采用的技术方案是：一种永磁同步电机铁芯叠片结构，包括转子铁芯、套设在转子铁芯外围的定子齿部、套设在定子齿部外围的定子轭部，定子齿部包括若干沿转子铁芯的周向均匀排布的齿。若干齿的靠近转子铁芯的端部相互连接形成圆环，通过该圆环使若干齿之间形成闭口槽，可以有效的削弱由齿谐波引起的径向电磁力谐波，改善永磁同步电机的齿槽转矩和转矩波动，从而降低电机噪音。该圆环的内壁与转子铁芯的外壁之间具有气隙，转子铁芯端面的边缘处开设有若干用于安装磁钢的磁钢槽，若干磁钢槽绕转子铁芯的轴心线呈圆周阵列分布，磁钢槽的深度方向沿转子铁芯的轴心线方向设置，磁钢槽的宽度方向沿转子铁芯的径向设置，具体的，这里所说的径向是指通过该磁钢槽的长边中点的半径的径向，磁钢槽的宽度与气隙的宽度的比值为5.8~8.4，可以有效的保证磁钢的抗退磁性能，避免由于磁钢退磁造成电机内励磁频率出现变化，确保转子铁芯转动的稳定性。设定子轭部的内圈在垂直于其轴心线的平面上的投影为正多边形A，正多边形A的边的数量与齿的数量相同，具体的，这里是指定子轭部内圈在该平面上的投影所在的图形为正多边形A，也即，正多边形A不考虑定子轭部内圈上开设装配槽（下文将要描述）所形成的轮廓线，而在计算正多边形A的边的数量时，不考虑开设装配槽对正多边形A的边所形成的截断，也即，正多边形A的两个顶角之间的边的数量为1。设定子轭部外圈的半径与其圆心到正多边形A的边的垂直距离的差值为L1，齿的宽度为L2，则L1与L2的比值为0.8~1.2，可以有效的保证定子齿部磁密与定子轭部磁密配合合理、均衡，防止出现磁场密度过饱和，确保转子铁芯的转动平稳，同时提高定子整体模态刚性，从而降低电机整体在运行过程中产生的振动，减少噪声，提高电机的使用寿命以及用户在驾乘安装该电机的新能源车时的舒适度。

进一步地，定子轭部的内壁沿其轴心线的方向开设有数量与正多边形A的边的数量相同的装配槽，且装配槽位于正多边形A的边的中部，当定子轭部套设在定子齿部时，每个齿靠近定子轭部的一端均嵌设在对应的装配槽内，且齿的一端与装配槽过盈配合，通过定子轭部与定子齿部相嵌合的装配方式，简化定子的加工工艺，提高生产效率；而无需通过焊接等方式装配定子轭部和定子齿部，可以提高定子的整体刚性，减少电机运行过程中的有害振动。

更进一步地，每个齿的嵌入装配槽的端部的两侧边均设置有固定肋，每个装配槽两侧壁的底部均设置有与固定肋对应的固定槽，当齿与对应的装配槽相连接时，每个固定肋均嵌设在对应的固定槽内且过盈配合，通过固定肋和固定槽的相扣合，进一步提高定子整体的结构钢性。

进一步地，转子铁芯的端面开设有若干减重孔，若干减重孔环绕转子铁芯的轴心线呈圆周阵列分布，减重孔的深度方向沿转子铁芯的轴心线方向设置，可以降低转子铁芯的整体重量，减少保持其动平衡所需的平衡块体积，进而降低电机的加工成本。可选的，减重孔均可设置为通孔，可以在起到减重作用的同时作为冷媒通孔供冷却液流过，便于带走电机运转时的热量，提高电机散热性能。可选的，若干减重孔中至少可以将一对呈中心对称的减重孔设置为不贯通的沉孔，且该对沉孔的开口分别位于转子铁芯的两端面，可以使转子铁芯自身的重量参与到平衡中，进一步降低保持其动平衡所需的平衡块体积。

进一步地，转子铁芯的端面开设有若干安装孔，若干安装孔绕转子铁芯的轴心线呈圆周阵列分布，安装孔的深度方向沿转子铁芯的轴心线方向设置，便于通过铆钉将转子铁芯的硅钢片进行固定，提高转子铁芯的结构强度。

更进一步地，每个减重孔分别位于相邻两个安装孔之间，可以防止安装孔影响电机的动平衡。

由于上述技术方案运用，本实用新型相较现有技术具有以下优点：

本实用新型中的永磁同步电机铁芯叠片结构，结构精确、简洁，可以有效的保证磁钢的抗退磁性能，避免电机内的励磁频率产生变化，同时防止磁场密度过饱和，确保磁场对转子铁芯的磁拉力相平衡，进而保证转子铁芯的转动稳定，减少电机工作中产生的有害振动，进而提高电机的使用寿命，同时减少电机运行的高频噪声，提高用户的使用体验。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的组件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本实用新型中一个实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例中A区域的结构放大图；

图3是图1所示实施例中定子轭部的结构示意图；

图4是现有技术中电机反向电动势的波形图；

图5是图1所示实施例中电机反向电动势的波形图；

图6是现有技术中电机齿槽转矩的波形图；

图7是图1所示实施例中电机齿槽转矩的波形图；

其中，附图标记说明如下：

1、转子铁芯；11、磁钢槽；12、减重孔；13、安装孔；2、定子齿部；21、齿；22、气隙；23、固定肋；3、定子轭部；31、装配槽；32、固定槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，有关方向描述的术语“内”、“外”是按照电机铁芯的结构来定义的，具体的，朝向电机铁芯轴心线的一侧为“内”，反之则为“外”。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参考附图1-7，本实施例中的永磁同步电机铁芯叠片结构，包括转子铁芯1、套设在转子铁芯1外围的定子齿部2、套设在定子齿部2外围的定子轭部3。

定子齿部2包括若干沿转子铁芯1的周向均匀排布的齿21，若干齿21的靠近转子铁芯1的端部相互连接形成圆环，通过该圆环使若干齿之间形成闭口槽，可以有效的削弱由齿谐波引起的径向电磁力谐波，改善永磁同步电机的齿槽转矩和转矩波动，从而降低电机噪音。该圆环的内壁与转子铁芯1的外壁之间具有气隙22，转子铁芯1端面的边缘处开设有若干用于安装磁钢的磁钢槽11，若干磁钢槽11绕转子铁芯1的轴心线呈圆周阵列分布，磁钢槽11的深度方向沿转子铁芯1的轴心线方向设置，磁钢槽11的宽度方向沿转子铁芯1的径向设置，具体的，这里所说的径向是指通过该磁钢槽11的长边中点的半径的径向，磁钢槽11的宽度与气隙22的宽度的比值为5.8~8.4，可以有效的保证磁钢的抗退磁性能，避免由于磁钢退磁造成电机内励磁频率出现变化，确保转子铁芯1转动的稳定性。设定子轭部3的内圈在垂直于其轴心线的平面上的投影为正多边形A，正多边形A的边的数量与齿21的数量相同，具体的，这里是指定子轭部3内圈在该平面上的投影所在的图形为正多边形A，也即，正多边形A不考虑定子轭部3内圈上开设装配槽31（下文将要描述）所形成的轮廓线，而在计算正多边形A的边的数量时，不考虑开设装配槽31对正多边形A的边所形成的截断，也即，正多边形A的两个顶角之间的边的数量为1，如附图3中标号为a、b的两段处于正多边形A的同一条边上，在计算正多边形A的边的数量时，a、b两段记为正多边形A的同一条边。设定子轭部3外圈的半径与其圆心到正多边形A的边的垂直距离的差值为L1，齿21的宽度为L2，如附图1中所示，则L1与L2的比值为0.8~1.2，可以有效的保证定子齿部2磁密与定子轭部3磁密配合合理、均衡，防止出现磁场密度过饱和，可使得电机反向电动势的波形趋近于正弦波（如附图4、附图5所示），确保转子铁芯1的转动平稳，同时提高定子整体模态刚性，削弱齿槽扭矩（如附图6、附图7所示），从而降低电机整体在运行过程中产生的振动，减少噪声，提高电机的使用寿命以及用户在驾乘安装该电机的新能源车时的舒适度。

在一种更为优选的实施方案中，定子轭部3的内壁沿其轴心线的方向开设有数量与正多边形A的边的数量相同的装配槽31，且装配槽31位于正多边形A的边的中部，当定子轭部3套设在定子齿部2时，每个齿21靠近定子轭部3的一端均嵌设在对应的装配槽31内，且齿21的一端与装配槽31过盈配合，通过定子轭部3与定子齿部2相嵌合的装配方式，简化定子的加工工艺，提高生产效率；而无需通过焊接等方式装配定子轭部3和定子齿部2，可以提高定子的整体刚性，减少电机运行过程中的有害振动。

在一种更为优选的实施方案中，每个齿21的嵌入装配槽31的端部的两侧边均设置有固定肋23，每个装配槽31两侧壁的底部均设置有与固定肋23对应的固定槽32，当齿21与对应的装配槽31相连接时，每个固定肋23均嵌设在对应的固定槽32内且过盈配合，通过固定肋23和固定槽32的相扣合，进一步提高定子整体的结构钢性。

在一种更为优选的实施方案中，转子铁芯1的端面开设有若干减重孔12，若干减重孔12环绕转子铁芯1的轴心线呈圆周阵列分布，减重孔12的深度方向沿转子铁芯1的轴心线方向设置，可以降低转子铁芯1的整体重量，减少保持其动平衡所需的平衡块体积，进而降低电机的加工成本。可选的，减重孔12均可设置为通孔，可以在起到减重作用的同时作为冷媒通孔供冷却液流过，便于带走电机运转时的热量，提高电机散热性能。可选的，若干减重孔12中至少可以将一对呈中心对称的减重孔12设置为不贯通的沉孔，且该对沉孔的开口分别位于转子铁芯1的两端面，可以使转子铁芯1自身的重量参与到平衡中，进一步降低保持其动平衡所需的平衡块体积。

在一种更为优选的实施方案中，转子铁芯1的端面开设有若干安装孔13，若干安装孔13绕转子铁芯1的轴心线呈圆周阵列分布，安装孔13的深度方向沿转子铁芯1的轴心线方向设置，便于通过铆钉将转子铁芯1的硅钢片进行固定，提高转子铁芯1的结构强度。

在一种更为优选的实施方案中，每个减重孔12分别位于相邻两个安装孔13之间，可以防止安装孔13影响电机的动平衡。

由于上述技术方案运用，本实用新型相较现有技术具有以下优点：

本实用新型中的永磁同步电机铁芯叠片结构，结构精确、简洁，可以有效的保证磁钢的抗退磁性能，避免电机内的励磁频率产生变化，同时防止磁场密度过饱和，确保磁场对转子铁芯的磁拉力相平衡，进而保证转子铁芯的转动稳定，减少电机工作中产生的有害振动，进而提高电机的使用寿命，同时减少电机运行的高频噪声，提高用户的使用体验。

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士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，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种永磁同步电机铁芯叠片结构，包括转子铁芯（1）、套设在所述转子铁芯（1）外围的定子齿部（2）、套设在所述定子齿部（2）外围的定子轭部（3），其特征在于：所述定子齿部（2）包括若干沿所述转子铁芯（1）的周向均匀排布的齿（21），若干所述齿（21）的靠近所述转子铁芯（1）的端部相互连接形成圆环，该圆环的内壁与所述转子铁芯（1）的外壁之间具有气隙（22），所述转子铁芯（1）端面的边缘处开设有若干用于安装磁钢的磁钢槽（11），若干所述磁钢槽（11）绕所述转子铁芯（1）的轴心线呈圆周阵列分布，所述磁钢槽（11）的深度方向沿转子铁芯（1）的轴心线方向设置，所述磁钢槽（11）的宽度方向沿所述转子铁芯（1）的径向设置，所述磁钢槽（11）的宽度与所述气隙（22）的宽度的比值为5.8~8.4，设所述定子轭部（3）的内圈在垂直于其轴心线的平面上的投影为正多边形A，所述正多边形A的边的数量与所述齿（21）的数量相同，设所述定子轭部（3）外圈的半径与其圆心到所述正多边形A的边的垂直距离的差值为L1，所述齿（21）的宽度为L2，则L1与L2的比值为0.8~1.2。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机铁芯叠片结构，其特征在于：所述定子轭部（3）的内壁沿其轴心线的方向开设有数量与所述正多边形A的边的数量相同的装配槽（31），且所述装配槽（31）位于所述正多边形A的边的中部，当所述定子轭部（3）套设在所述定子齿部（2）时，每个所述齿（21）靠近所述定子轭部（3）的一端均嵌设在对应的所述装配槽（31）内，且所述齿（21）的一端与所述装配槽（31）过盈配合。

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机铁芯叠片结构，其特征在于：每个所述齿（21）的嵌入所述装配槽（31）的端部的两侧边均设置有固定肋（23），每个所述装配槽（31）两侧壁的底部均设置有与所述固定肋（23）对应的固定槽（32），当所述齿（21）与对应的所述装配槽（31）相连接时，每个所述固定肋（23）均嵌设在对应的所述固定槽（32）内且过盈配合。

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机铁芯叠片结构，其特征在于：所述转子铁芯（1）的端面开设有若干减重孔（12），所述若干减重孔（12）环绕所述转子铁芯（1）的轴心线呈圆周阵列分布，所述减重孔（12）的深度方向沿转子铁芯（1）的轴心线方向设置。

5.根据权利要求1所述的永磁同步电机铁芯叠片结构，其特征在于：所述转子铁芯（1）的端面开设有若干安装孔（13），所述若干安装孔（13）绕所述转子铁芯（1）的轴心线呈圆周阵列分布，所述安装孔（13）的深度方向沿转子铁芯（1）的轴心线方向设置。

6.根据权利要求4所述的永磁同步电机铁芯叠片结构，其特征在于：所述转子铁芯（1）的端面开设有若干安装孔（13），所述若干安装孔（13）绕所述转子铁芯（1）的轴心线呈圆周阵列分布，每个所述减重孔（12）分别位于相邻两个安装孔（13）之间。

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