CN219875233U - 冲片结构、转子和永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种冲片结构、转子和永磁同步电机。冲片结构包括多个安装单元，多个安装单元依次沿圆周方向连接以形成中空圆环；安装单元包括减重孔和两个周向方向对称布置的磁体槽；沿安装单元的周向方向，安装单元的外周面两侧分别设置有调节凹槽，调节凹槽被配置为使得设置在磁体槽中的磁钢形成不均匀的气隙磁场，从而实现更优的气隙磁场波形正弦度。如此能够在现有的转子的基础上进行改进，从而改善现有技术中气隙磁场波形效果不佳的问题，改进小的同时具有更优的气隙磁场波形正弦度。

Description

冲片结构、转子和永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种冲片结构、转子和永磁同步电机。

背景技术

随着新能源技术的大规模运用，永磁同步电机作为新能源汽车关键部件，因此得到了广泛的应用。传统的永磁同步电机存在齿槽转矩大、气隙磁场波形差等问题，进而影响电机的转矩脉动和噪音、效率等。

针对此问题，一般的解决方法是采用转子错极，即将转子轴向分为多段进行装配。该装配方法可以一定程度降低齿槽转矩，改善气隙磁场波形。但错极装配对工艺要求极高，大大增加了工艺难度，且对气隙磁场波形效果一般。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种冲片结构、转子和永磁同步电机，其能够在现有的转子的基础上进行改进，从而改善现有技术中气隙磁场波形效果不佳的问题，改进小的同时具有更优的气隙磁场波形正弦度。

本实用新型的实施例可以这样实现：

第一方面，本实用新型提供一种冲片结构，包括：

多个安装单元，多个安装单元依次沿圆周方向连接以形成中空圆环；

所述安装单元包括减重孔和两个周向方向对称布置的磁体槽；

沿所述安装单元的周向方向，所述安装单元的外周面两侧分别设置有调节凹槽，所述调节凹槽被配置为使得设置在所述磁体槽中的磁钢形成不均匀的气隙磁场，从而实现更优的气隙磁场波形正弦度。

本方案的冲片结构具有多个周向方向首尾连接成环状结构的安装单元，每个安装单元上均具有两个调节凹槽。在每个安装单元中的磁铁槽中均用于设置能够产生磁场的磁钢。经过发明人的长期试验和研究，发现一般情况下磁钢在冲片附近产生的磁场的反电势波形的波峰、波谷部有缺失，且波形有明显的震荡。因此本方案通过安装单元上的调节凹槽能够使得磁钢形成不均匀的气隙磁场，从而实现更优的气隙磁场波形正弦度。因为每一个安装单元上的磁钢在调节凹槽的作用下都能够形成不均匀的气隙磁场，从而多个安装单元围合形成的冲片结构形成的磁场具有更好的反电势波形，使得波谷上升到波峰阶段反电势波形变得平滑，且波峰和波谷处均完备明显。这样的冲片结构形成的转子能够具有更为完整和平滑的反电势波形，因此转子与定子配合工作产生的磁场更加稳定和平顺，因此输出的动力也更加稳定和可靠，即获得动力平稳、顺畅和高效的永磁电机。

在可选的实施方式中，在所述安装单元中，两个所述调节凹槽对称布置，且所述调节凹槽与所述磁体槽一一对应。

在可选的实施方式中，沿所述安装单元的周向方向，所述调节凹槽正对所述减重孔的周向方向的边缘。

在可选的实施方式中，在所述安装单元中，两个所述磁体槽具有靠近的第一端，以及相互远离的第二端；

沿所述安装单元的径向方向，所述第一端靠近所述减重孔，所述第二端远离所述减重孔；

所述调节凹槽正对所述磁体槽的第二端。

在可选的实施方式中，所述安装单元采用硅钢片材质制作。

在可选的实施方式中，所述调节凹槽为弧形凹槽，所述弧形凹槽的中轴线与所述安装单元的径向方向具有夹角。

在可选的实施方式中，所述调节凹槽包括依次连接的第一过渡部、弧形槽和第二过渡部；

所述第一过渡部位于所述弧形槽远离所述安装单元的周向方向的中心的一侧；

所述第一过渡部与所述第二过渡部均为平滑的曲面。

在可选的实施方式中，沿所述安装单元的周向方向，所述第一过渡部的长度小于所述第二过渡部的长度。

第二方面，本实用新型提供一种转子，所述转子包括磁钢和多个层叠设置的前述实施方式中任一项所述的冲片结构；

所述磁钢设置在所述冲片结构中的磁体槽中。

第三方面，本实用新型提供一种永磁同步电机，所述永磁同步电机包括定子和前述实施方式所述的转子，所述定子与所述转子能够相对转动配合。

本实用新型实施例的有益效果包括，例如：

本方案的冲片结构包括依次沿圆周方向连接以形成中空圆环的多个安装单元；安装单元的外周面两侧分别设置有调节凹槽。即冲片结构上的每个安装单元都具有两个调节凹槽，冲片结构的外周上形成了多个调节凹槽。调节凹槽的设置能够使得磁钢形成不均匀的气隙磁场，从而实现更优的气隙磁场波形正弦度。具体的，冲片结构形成的磁场具有更好的反电势波形，其波谷上升到波峰阶段反电势波形变得平滑，且波峰和波谷处均完备明显。这样的冲片结构能够显著改善现有的转子装配时气隙磁场波形差的问题。综上，冲片结构的具有改进简单、改进成本低，对调整气隙磁场波形具有显著效果，因此具有显著的经济效益。

本方案的转子能够形成优良的气隙磁场波形，从而确保转子与定子能够配合顺畅。

本方案的永磁同步电机改善了现有技术气隙磁场波形差等问题，进而影响电机的转矩脉动和噪音、效率等的问题，从而获得了运行稳定、动力输出平稳的电机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的冲片结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的冲片结构的安装单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的安装单元的局部结构示意图。

图标：10-冲片结构；11-轴孔；100-安装单元；110-减重孔；120-磁体槽；121-第一端；122-第二端；200-调节凹槽；210-第一过渡部；220-弧形槽；230-第二过渡部。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

随着大力推广新能源汽车，永磁同步电机得到了广泛的应用，传统的永磁同步电机存在齿槽转矩大、气隙磁场波形差等问题，进而影响电机的转矩脉动和噪音、效率等。

针对此问题，一般的解决方法是采用转子错极，即将转子轴向分为多段进行装配。该装配方法可以一定程度降低齿槽转矩，改善气隙磁场波形，但错极装配对工艺要求极高，大大增加了工艺难度，且对气隙磁场波形效果一般。

经过研究发现，电机没有经过错极装配的转子所生成的反电势波形，在波谷上升到波峰阶段，波形有明显的震荡；在波谷和波峰处明显缺失一部分。经过错极装配后的反电势波形，在波谷上升到波峰阶段反电势波形变得平滑，改善明显，但波峰和波谷处依然有部分缺失。

为改善上述技术问题，在本实施例中提供一种冲片结构、转子和永磁同步电机。

请参考图1和图2，本实施例提供了一种冲片结构10，包括多个安装单元100。

多个安装单元100依次沿圆周方向连接以形成中空圆环；

安装单元100包括减重孔110和两个周向方向对称布置的磁体槽120；

沿安装单元100的周向方向，安装单元100的外周面两侧分别设置有调节凹槽200，调节凹槽200被配置为使得设置在磁体槽120中的磁钢形成不均匀的气隙磁场，从而实现更优的气隙磁场波形正弦度。

本方案的冲片结构10具有多个周向方向首尾连接成环状结构的安装单元100，每个安装单元100上均具有两个调节凹槽200。在每个安装单元100中的磁铁槽中均用于设置能够产生磁场的磁钢。经过发明人的长期试验和研究，发现一般情况下磁钢在冲片附近产生的磁场的反电势波形的波峰、波谷部有缺失，且波形有明显的震荡。

因此本方案通过安装单元100上的调节凹槽200能够使得磁钢形成不均匀的气隙磁场，从而实现更优的气隙磁场波形正弦度。因为每一个安装单元100上的磁钢在调节凹槽200的作用下都能够形成不均匀的气隙磁场，从而多个安装单元100围合形成的冲片结构10形成的磁场具有更好的反电势波形，使得波谷上升到波峰阶段反电势波形变得平滑，且波峰和波谷处均完备明显。这样的冲片结构10形成的转子能够具有更为完整和平滑的反电势波形，因此转子与定子配合工作产生的磁场更加稳定和平顺，因此输出的动力也更加稳定和可靠，即获得动力平稳、顺畅和高效的永磁电机。

请继续参阅图1至图3，以了解冲片结构10的更多结构细节。

图1示出了多个安装单元100形成完整的冲片结构10的情况。进一步的，图中示出了8个安装单元100周向布置并形成了冲片结构10。多个冲片依次叠压制作形成转子铁芯。

本方案的冲片结构10为多个安装单元100周向方向首尾连接成环状结构，环状结构的中心即为与电机轴连接的轴孔11。从图可以看出，安装单元100为扇形结构。即安装单元100具有周向方向对称布置的两个直边，以及径向方向布置的两个弧形边，且两个弧形边的圆心相同。磁体槽120和减重孔110均沿安装单元100的周向方向延伸。

可选的，安装单元100采用硅钢片材质制作。硅钢片，英文名称是siliconlamination，它是一种含碳极低的硅铁软磁合金，一般含硅量为0.5～4.5％。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗(铁损)和磁时效。

关于安装单元100的具体结构，本领域技术人员应当能够根据实际需求进行合理的选择和设计，这里不作具体限制，示例地，安装单元100可采用钢片、马口铁皮等以适用于不同的实际情况，这里仅仅是个示例，具体不做限定。

图2为本实施例中的安装单元100的结构示意，且示出了调节凹槽200、磁体槽120、减重孔110的位置关系。

从图2中可以看出，在安装单元100中，两个调节凹槽200对称布置，且调节凹槽200与磁体槽120一一对应。这样的布置方式，能够对安装单元100的周向方向调整气隙磁场波形，如此使得转子具有更好的磁性，进而减小电机的转矩脉动、噪音，提高运行效率。

从图2和图3中还可以看出，在本实施例中，沿安装单元100的周向方向，调节凹槽200正对减重孔110的周向方向的边缘。

进一步的，在安装单元100中，两个磁体槽120具有靠近的第一端121，以及相互远离的第二端122；沿安装单元100的径向方向，第一端121靠近减重孔110，第二端122远离减重孔110；调节凹槽200正对磁体槽120的第二端122。

即调整凹槽布置在安装单元100的外弧边的周向边缘，在保障冲片结构10的平稳性的同时，能够显著地改善气隙磁场波形不佳的技术问题。

如图2和图3所示，在本实施例中，调节凹槽200为弧形凹槽，弧形凹槽的中轴线与安装单元100的径向方向具有夹角。这样的布置方式使得每个调节凹槽200均形成不均匀的气隙磁场，从而实现更优的气隙磁场波形正弦度。

进一步的，如图3所示，在本实施例中，调节凹槽200包括依次连接的第一过渡部210、弧形槽220和第二过渡部230；第一过渡部210位于弧形槽220远离安装单元100的周向方向的中心的一侧；第一过渡部210与第二过渡部230均为平滑的曲面。

即调节凹槽200的各部分的弧度不同，因此能够增强调节凹槽200均形成不均匀的气隙磁场的情况，从而改善气隙磁场波形，以实现更优的气隙磁场波形正弦度。

可选的，第一过渡部210的弧度为20-30°，优选为26°。

弧形槽220的弧度为30-40°，优选为38°。

第二过渡部230的弧度为10-20°，优选为16°。

进一步的，沿安装单元100的周向方向，第一过渡部210的长度小于第二过渡部230的长度。即调节凹槽200的中心偏心布置。

第二方面，本实用新型提供一种转子，转子包括磁钢和多个层叠设置的前述实施方式中任一项的冲片结构10；磁钢设置在冲片结构10中的磁体槽120中。

这样的转子因为采用了上述的冲片结构10，因此其具有更好的气隙磁场波形正弦度，从而能够改善转子运行时转矩脉动和噪音、效率等情况。

需要说明的是，因为本方案是在冲片结构10本身对气隙磁场进行了改善，因此转子无论是采用直接装配或错极装配均能够获得更优的气隙磁场波形正弦度。

第三方面，本实用新型提供一种永磁同步电机，永磁同步电机包括定子和前述实施方式的转子，定子与转子能够相对转动配合。

本方案的永磁同步电机因为采用了具有更好优气隙磁场波形正弦度的冲片结构10，因此能够改善现有传统的永磁同步电机存在齿槽转矩大、气隙磁场波形差等问题，从而获得降低齿槽转矩、改善气隙磁场波形，具有更好的运行效果。

综上，本实用新型实施例提供了一种冲片结构10、转子和永磁同步电机，至少具有以下优点：

本方案的冲片结构10包括依次沿圆周方向连接以形成中空圆环的多个安装单元100；安装单元100的外周面两侧分别设置有调节凹槽200。即冲片结构10上的每个安装单元100都具有两个调节凹槽200，冲片结构10的外周上形成了多个调节凹槽200。调节凹槽200的设置能够使得磁钢形成不均匀的气隙磁场，从而实现更优的气隙磁场波形正弦度。具体的，冲片结构10形成的磁场具有更好的反电势波形，其波谷上升到波峰阶段反电势波形变得平滑，且波峰和波谷处均完备明显。这样的冲片结构10能够显著改善现有的转子装配时气隙磁场波形差的问题。综上，冲片结构10的具有改进简单、改进成本低，对调整气隙磁场波形具有显著效果，因此具有显著的经济效益。

本方案的转子能够形成优良的气隙磁场波形，从而确保转子与定子能够配合顺畅。

本方案的永磁同步电机改善了现有技术气隙磁场波形差等问题，进而影响电机的转矩脉动和噪音、效率等的问题，从而获得了运行稳定、动力输出平稳的电机。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种冲片结构，其特征在于，包括：

多个安装单元(100)，多个安装单元(100)依次沿圆周方向连接以形成中空圆环；

所述安装单元(100)包括减重孔(110)和两个周向方向对称布置的磁体槽(120)；

沿所述安装单元(100)的周向方向，所述安装单元(100)的外周面两侧分别设置有调节凹槽(200)，所述调节凹槽(200)被配置为使得设置在所述磁体槽(120)中的磁钢形成不均匀的气隙磁场，从而实现更优的气隙磁场波形正弦度。

2.根据权利要求1所述的冲片结构，其特征在于：

在所述安装单元(100)中，两个所述调节凹槽(200)对称布置，且所述调节凹槽(200)与所述磁体槽(120)一一对应。

3.根据权利要求1所述的冲片结构，其特征在于：

沿所述安装单元(100)的周向方向，所述调节凹槽(200)正对所述减重孔(110)的周向方向的边缘。

4.根据权利要求1所述的冲片结构，其特征在于：

在所述安装单元(100)中，两个所述磁体槽(120)具有靠近的第一端(121)，以及相互远离的第二端(122)；

沿所述安装单元(100)的径向方向，所述第一端(121)靠近所述减重孔(110)，所述第二端(122)远离所述减重孔(110)；

所述调节凹槽(200)正对所述磁体槽(120)的第二端(122)。

5.根据权利要求1所述的冲片结构，其特征在于：

所述安装单元(100)采用硅钢片材质制作。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的冲片结构，其特征在于：

所述调节凹槽(200)为弧形凹槽，所述弧形凹槽的中轴线与所述安装单元(100)的径向方向具有夹角。

7.根据权利要求6所述的冲片结构，其特征在于：

所述调节凹槽(200)包括依次连接的第一过渡部(210)、弧形槽(220)和第二过渡部(230)；

所述第一过渡部(210)位于所述弧形槽(220)远离所述安装单元(100)的周向方向的中心的一侧；

所述第一过渡部(210)与所述第二过渡部(230)均为平滑的曲面。

8.根据权利要求7所述的冲片结构，其特征在于：

沿所述安装单元(100)的周向方向，所述第一过渡部(210)的长度小于所述第二过渡部(230)的长度。

9.一种转子，其特征在于：

所述转子包括磁钢和多个层叠设置的权利要求1-8中任一项所述的冲片结构；

所述磁钢设置在所述冲片结构中的磁体槽(120)中。

10.一种永磁同步电机，其特征在于：

所述永磁同步电机包括定子和权利要求9所述的转子，所述定子与所述转子能够相对转动配合。