CN219960236U - 一种永磁同步电机定转子组件及永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁同步电机定转子组件及永磁同步电机，其中，永磁同步电机定转子组件包括定子铁芯，所述定子铁芯等间距设有若干定子槽，相邻两所述定子槽之间形成定子齿。所述定子铁芯的外径R₁为360‑450mm，定子铁芯的内径R₂为外径R₁的0.56‑0.66倍；所述定子槽的数量Q为50‑60个，各所述定子槽的槽底呈圆弧状，槽底半径r为4.5‑8.5mm，槽深h为35‑55mm。所述定子齿包括沿定子铁芯的径向延伸的颈部和翼部，定子齿的颈部宽度本实用新型通过对定子铁芯的内外径比进行优化，并对定子槽的相关参数进行合理设计，从而使得定子槽的面积增加，进而提高定子绕组在定子槽内的占积，降低定子电阻；同时，还通过提高定子齿的颈部宽度，从而有效减少磁路饱和，降低电机损耗。

Description

一种永磁同步电机定转子组件及永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种永磁同步电机定转子组件及永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机具有转矩密度大、效率高、可靠性好的特点，在新能源电动汽车驱动系统得到了广泛的应用。传统的永磁同步电机采用分布式整数槽绕组或者集中式分数槽绕组，但是通常存在定子槽深较小、齿部较窄、下线槽面积较小的问题，降低了导体在定子槽内的占积，使得电机齿谐波幅值较高，定子电阻相对较大，影响了电机效率。

另外，传统的永磁同步电机在运行过程中会产生振动噪声，相关的定子谐波磁场、转子谐波磁场会产生电机损耗。现有技术一般采用单斜槽或者单斜极的方法降低转矩波动，但采用单斜槽或者单斜极仍然会因轴向窜动产生相关的振动噪声，而且影响了电机效率。

发明内容

本实用新型提供一种永磁同步电机定转子组件及永磁同步电机，其主要目的在于解决现有技术存在的问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种永磁同步电机定转子组件，包括定子铁芯，所述定子铁芯等间距设有若干定子槽，相邻两所述定子槽之间形成定子齿，其特征在于：所述定子铁芯的外径R₁为360-450mm，定子铁芯的内径R₂为外径R₁的0.56-0.66倍；所述定子槽的数量Q为50-60个，各所述定子槽的槽底呈圆弧状，槽底半径r为4.5-8.5mm，槽深h为35-55mm。

进一步，所述定子齿包括沿定子铁芯的径向延伸的颈部和从所述颈部的端部向两侧延伸的翼部，所述定子齿的颈部宽度

进一步，还包括转子单元，所述转子单元通过转轴装设于定子铁芯内；所述转子单元包括若干相互叠压的转子铁芯，各所述转子铁芯均间隔嵌设有8-12对磁钢。

更进一步，若干所述转子铁芯的同一极磁钢沿转子铁芯的轴线呈V形排布，从而构成斜极角度为θ的斜极转子。

再进一步，所述转子铁芯包括依叠压的第一转子铁芯、第二转子铁芯、第三转子铁芯、第四转子铁芯和第五转子铁芯；所述第一至第五转子铁芯的内周边缘均设有键槽一、键槽二、键槽三、键槽四和键槽五；所述键槽一与键槽二的机械角度α₁为键槽二与键槽三的机械角度α₂为/>键槽三与键槽四的机械角度α₃为/>键槽四与键槽五的机械角度α₄为/>键槽五与键槽一的机械角度α₅为120°。

再进一步，所述转轴沿其轴向设有一平键；所述第一转子铁芯通过其键槽一配合平键压装于转轴外部，第二转子铁芯通过其键槽二配合平键压装于转轴外部，第三转子铁芯通过其键槽三配合平键压装于转轴外部，第四转子铁芯通过其键槽四配合平键压装于转轴外部，第五转子铁芯通过其键槽五配合平键压装于转轴外部。

再进一步，所述键槽三内设有弧形标记槽。

再进一步，各所述转子铁芯均间隔设有若干扇形的减重槽。

再进一步，所述定子铁芯的外周设有用于限位的键齿。

一种永磁同步电机，包括如上所述的永磁同步电机定转子组件。

和现有技术相比，本实用新型产生的有益效果在于：

1、本实用新型通过对定子铁芯的内外径比进行优化，并对定子槽的相关参数进行合理设计，从而使得定子槽的面积增加，进而提高定子绕组在定子槽内的占积，降低定子电阻。此外，本实用新型还通过提高定子齿的颈部宽度，从而有效减少磁路饱和，降低电机损耗。

2、本实用新型采用分数槽分布式绕组，有效地削弱齿谐波，降低电枢反应磁动势谐波分量。

3、本实用新型通过优化各转子铁芯的键槽位置，可实现快速定位装配，从而达到转子分段V字斜极的效果，克服了单斜槽或单斜极所引起的轴向窜动，有效地降低电机齿谐波，降低转矩波动，降低振动噪声，提高电机效率。

4、本实用新型通过定子铁芯增加键齿设计，转子铁芯单元分段斜极设计，降低了电机工艺的复杂程度，可更好地进行生产工艺管控，并保证产品的一致性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型中永磁同步电机定转子组件的结构示意图。

图2为本实用新型中定子铁芯的结构示意图。

图3为本实用新型中定子铁芯的局部示意图。

图4为本实用新型中转子单元与转轴的装配示意图。

图5为本实用新型中转子铁芯的结构示意图。

图6为本实用新型中磁钢的布置示意图。

图中：1-定子单元；11-定子铁芯；111-定子槽；112-定子齿；113-颈部；114-翼部；115-键齿；2-转子单元；21-第一转子铁芯；210-磁钢一；211-键槽一；212-键槽二；213-键槽三；214-键槽四；215-键槽五；216-弧形标记槽；217-减重槽；22-第二转子铁芯；220-磁钢二；23-第三转子铁芯；230-磁钢三；24-第四转子铁芯；240-磁钢四；25-第五转子铁芯；250-磁钢五；3-转轴；31-平键。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。为了全面理解本实用新型，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本实用新型。

如图1所示，本实用新型公开了一种永磁同步电机定转子组件，包括定子单元1、转子单元2和转轴3，转子单元2通过转轴3装设于定子单元1内。定子单元1包括定子铁芯11和定子绕组(图中未体现)，定子铁芯11等间距设有若干定子槽111，每个定子槽111上设有定子绕组，相邻两个定子槽111之间形成定子齿112。

如图1至图3所示，本实用新型的主要发明构思在于通过对定子铁芯11的内外径比进行优化，并对定子槽111的相关参数进行合理设计，从而使得定子槽111的面积增加，进而提高定子绕组在定子槽111内的占积，降低定子电阻。因此，本实用新型对定子铁芯11的相关参数进行如下设定：定子铁芯11的外径R₁为360-450mm，定子铁芯11的内径R₂为外径R₁的0.56-0.66倍；定子槽111的数量Q为50-60个，每个定子槽111的槽底呈圆弧状，槽底半径r为4.5-8.5mm，槽深h为35-55mm。

如图1至图3所示，定子齿112包括沿定子铁芯11的径向延伸的颈部113和从颈部113的端部向两侧延伸的翼部114，并且定子齿112的颈部宽度基于内径R₂、槽深h、槽底半径r和定子槽的数量Q的优化调整，定子齿112的颈部宽度t可得到明显的提高，从而可以有效减少磁路饱和，降低电机损耗。

如图1至图3所示，作为优选方案，本实施例的定子铁芯11的外径R₁为200mm，内径R₂为125mm，内外径比为0.625，定子槽111的数量Q为54个，槽深由h₁为52mm，定子齿112的颈部宽度t为8mm。通常情况下，现有定子外径Φ400平台(即定子铁芯的外径为200mm)的Y系列电机的内径R₀为142.5mm，内外径比为0.713，定子槽的数量Q₀为72个，槽深由h₀为36.7mm，定子齿的颈部宽度t₀为5.8mm。可见，相较于现有技术，本实施例中定子铁芯11的内径R₂由142.5mm降低到125mm，内外径比由0.713降低至0.625，由此可减少转子铁芯重量，降低电机损耗，提高电机转矩密度；本实施例中定子铁芯11的定子槽111的槽深h₁由36.7mm增大至52mm，使得定子槽111的面积增加了25％，从而可有效地增加了导体截面积、降低定子电阻；本实施例中定子齿112的齿宽t由5.8mm增大至8mm，齿宽增加了37.9％，从而可有效地减少磁路饱和，降低电机损耗。

如图1至图3所示，本实施例中的定子绕组包括并绕的大、小线规的导体材料，由此可进一步提高了导体在定子槽111内的占积比，从而增大导体截面积，降低电机电阻，减少了电机损耗。

如图1、图4和图5所示，转子单元2包括单若干相互叠压的转子铁芯，每个转子铁芯均间隔设有若干磁钢槽，磁钢槽内嵌设有磁钢。由于采用分数槽分布式绕组可有效地削弱齿谐波，降低电枢反应磁动势谐波分量，因此本实用新型基于分数槽分布式绕组的设计构思，将各转子铁芯的磁钢对数限定为8-12对。作为优选方案，本实施例中磁钢的对数为12对，即转子单元采用12极，每极每相槽数为1.5。

如图1、图4、图5和图6所示，作为优选方案：本实施例中转子铁芯包括依叠压的第一转子铁芯21、第二转子铁芯22、第三转子铁芯23、第四转子铁芯24和第五转子铁芯25；第一至第五转子铁芯的内周边缘均设有键槽一211、键槽二212、键槽三213、键槽四214和键槽五215。键槽一211与键槽二212的机械角度α₁为键槽二212与键槽三213的机械角度α₂为/>键槽三213与键槽四214的机械角度α₃为/>键槽四214与键槽五215的机械角度α₄为/>键槽五215与键槽一211的机械角度α₅为120°。

如图1、图4、图5和图6所示，转轴3沿其轴向设有一平键31；第一转子铁芯21通过其键槽211一配合平键31压装于转轴1外部，第二转子铁芯22通过其键槽二212配合平键31压装于转轴1外部，第三转子铁芯23通过其键槽三213配合平键21压装于转轴1外部，第四转子铁芯24通过其键槽四214配合平键21压装于转轴1外部，第五转子铁芯25通过其键槽五215配合平键21压装于转轴1外部。

如图1、图4、图5和图6所示，各转子铁芯分段压装后，所有转子铁芯的同一极磁钢沿转子铁芯的轴线呈V形排布，从而构成斜极角度为θ的斜极转子，由此可降低电机齿谐波，降低转矩波动，降低振动噪声，提高电机效率。具体的来说，磁钢一210是安装于第一转子铁芯21的其中一极磁钢，磁钢二220是安装于第二转子铁芯22的其中一极磁钢，磁钢三230是安装于第三转子铁芯23的其中一极磁钢，磁钢四240是安装于第四转子铁芯24的其中一极磁钢，磁钢五250是安装于第五转子铁芯25的其中一极磁钢，经过转子分段斜极后，V字斜极角度为θ。本实施例通过优化各转子铁芯的键槽位置，可实现快速定位装配，从而达到转子分段V字斜极的效果，克服了单斜槽或单斜极所引起的轴向窜动，降低了电机工艺的复杂程度，可更好地进行生产工艺管控，并保证产品的一致性和可靠性。

如图3所示，为了便于装配时辨认装配角度，进一步提高工作效率，键槽三213内设有弧形标记槽216。

如图1、图4和图5所示，每个转子铁芯均间隔设有若干扇形的减重槽217，减重槽217不仅有助于实现轻量化设计，而且可以较好的移除高铁耗区域，从而降低电机损耗，降低电机转矩脉动。

如图1至图3所示，定子铁芯11的外周对称设置有2个键齿115，用于机壳热套限位，保证定子铁芯11不发生轴向偏移，从而提高电机的可靠性。此外，键齿115的设计省去了额外安装平键的繁琐工序，提高了生产效率。

本实用新型还公开了一种永磁同步电机，其包括如上所述的永磁同步电机定转子组件。这种永磁同步电机可应用于新能源电动汽车驱动系统，还可应用于其他设备或场景中，在此不作限定。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机定转子组件，包括定子铁芯，所述定子铁芯等间距设有若干定子槽，相邻两所述定子槽之间形成定子齿，其特征在于：所述定子铁芯的外径R₁为360-450mm，定子铁芯的内径R₂为外径R₁的0.56-0.66倍；所述定子槽的数量Q为50-60个，各所述定子槽的槽底呈圆弧状，槽底半径r为4.5-8.5mm，槽深h为35-55mm。

2.如权利要求1所述的一种永磁同步电机定转子组件，其特征在于：所述定子齿包括沿定子铁芯的径向延伸的颈部和从所述颈部的端部向两侧延伸的翼部，所述定子齿的颈部宽度

3.如权利要求1所述的一种永磁同步电机定转子组件，其特征在于：还包括转子单元，所述转子单元通过转轴装设于定子铁芯内；所述转子单元包括若干相互叠压的转子铁芯，各所述转子铁芯均间隔嵌设有8-12对磁钢。

4.如权利要求3所述的一种永磁同步电机定转子组件，其特征在于：若干所述转子铁芯的同一极磁钢沿转子铁芯的轴线呈V形排布，从而构成斜极角度为θ的斜极转子。

5.如权利要求4所述的一种永磁同步电机定转子组件，其特征在于：所述转子铁芯包括依叠压的第一转子铁芯、第二转子铁芯、第三转子铁芯、第四转子铁芯和第五转子铁芯；所述第一至第五转子铁芯的内周边缘均设有键槽一、键槽二、键槽三、键槽四和键槽五；所述键槽一与键槽二的机械角度α₁为键槽二与键槽三的机械角度α₂为/>键槽三与键槽四的机械角度α₃为/>键槽四与键槽五的机械角度α₄为/>键槽五与键槽一的机械角度α₅为120°。

6.如权利要求5所述的一种永磁同步电机定转子组件，其特征在于：所述转轴沿其轴向设有一平键；所述第一转子铁芯通过其键槽一配合平键压装于转轴外部，第二转子铁芯通过其键槽二配合平键压装于转轴外部，第三转子铁芯通过其键槽三配合平键压装于转轴外部，第四转子铁芯通过其键槽四配合平键压装于转轴外部，第五转子铁芯通过其键槽五配合平键压装于转轴外部。

7.如权利要求6所述的一种永磁同步电机定转子组件，其特征在于：所述键槽三内设有弧形标记槽。

8.如权利要求3所述的一种永磁同步电机定转子组件，其特征在于：各所述转子铁芯均间隔设有若干扇形的减重槽。

9.如权利要求1所述的一种永磁同步电机定转子组件，其特征在于：所述定子铁芯的外周设有用于限位的键齿。

10.一种永磁同步电机，其特征在于：包括如权利要求1-9任一所述的永磁同步电机定转子组件。