CN220066997U - 一种定子冲片、定转子组合结构及其电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种定子冲片，包括若干拼接件，各拼接件绕定子冲片的中心阵列设置并相互拼接；所述拼接件包括拼接部和延伸部，所述延伸部从拼接部的内侧向定子冲片的中心径向延伸设置，所述拼接部的两端分别设有连接凸台和连接凹槽，相邻的拼接部通过对应的连接凸台和连接凹槽拼接。本实用新型所述的一种定子冲片，通过多块拼接件拼接后焊接成定子冲片，降低了定子冲片的生产难度和生产成本；拼接部通过连接凸台和连接凹槽连接，连接凸台和连接凹槽可优选为半圆形状，便于拼接和焊接。

Description

一种定子冲片、定转子组合结构及其电机

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车用驻车电机技术领域，特别是涉及一种定子冲片、定转子组合结构及其电机。

背景技术

目前，电机已广泛应用于新能源汽车领域中，电机是把电能转换成机械能的一种设备，它是利用定子绕组产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩，电机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线方向有关，电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。定转子冲片是电机的关键零部件，其材料、内圆尺寸、外圆尺寸、槽形大小等对电机的能耗、工作效率、噪音以及使用寿命有直接的影响。

齿槽转矩(cogging torque)是电枢绕组不通电的情况下，由永磁体和电枢铁心的齿槽相互作用产生的周向转矩，这一转矩随着转子位置的变化而变化，因此是一种脉动转矩。其产生来自于永磁体与定子齿之间的切向力合力，这一切向力总是试图将永磁体磁场轴线与定子齿的轴线对齐，从而使转子有定位在某个位置的趋势，也可以简单理解为在磁路磁阻分布不均匀时，磁力线总会沿着磁阻最小的磁路闭合，即“磁路磁阻最小原理”。

而目前市场上使用的电机，由于定转子冲片的结构不合理，导致电机生产难度高、且齿槽转矩较大，产生效率低、功率密度低、反电势谐波含量高等缺点，因此需要提供一种新能源汽车领域用的定转子冲片及其电机。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提供一种定子冲片、定转子组合结构及其电机。

一种定子冲片，包括若干拼接件，各拼接件绕定子冲片的中心阵列设置并相互拼接；所述拼接件包括拼接部和延伸部，所述延伸部从拼接部的内侧向定子冲片的中心径向延伸设置，所述拼接部的两端分别设有连接凸台和连接凹槽，相邻的拼接部通过对应的连接凸台和连接凹槽拼接。

本实用新型所述的一种定子冲片，通过多块拼接件拼接后焊接成定子冲片，降低了定子冲片的生产难度和生产成本；拼接部通过连接凸台和连接凹槽连接，连接凸台和连接凹槽可优选为半圆形状，便于拼接和焊接。

进一步地，所述拼接件的两端分别设有缺口，相邻两个拼接件之间的缺口形成定子槽，所述定子槽沿所述定子冲片的径向内侧设有开口，所述开口沿所述定子冲片的径向内侧设有第一凹弧。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过在定子冲片的内侧设置可减少齿槽转矩的第一凹弧，定子冲片和转子冲片之间可形成不等的气隙结构，从而改变磁阻的大小，有利于电机的减小齿槽转矩，进而提高电机效率、电机功率密度以及电机反电势谐波含量，降低电机成本。

进一步地，所述第一凹弧的圆心设置于一个虚拟圆a的圆周上，所述虚拟圆a的圆心与所述定子冲片的圆心重合；所述第一凹弧的直径满足以下公式和条件：

(A/B)*A*2＝D；

0.95＜A/B＜1；

式中，A为虚拟圆a的直径，B为第一凹弧的直径，D为定子冲片的内径。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述第一凹弧的直径以及位置由虚拟圆a的直径和定子冲片的内径决定，第一凹弧的数量与定子槽的数量相同，虚拟圆a、第一凹弧的直径以及定子冲片的内径符合上述的条件关系，有效降低了齿槽转矩和转矩脉动。

本实用新型还提供一种定转子组合结构，包括如上所述的定子冲片；还包括转子冲片，所述转子冲片的外侧周部绕其周向设有若干第二凹弧；所述第二凹弧的圆心设置于一个虚拟圆b的圆周上，所述虚拟圆b的圆心位于所述定子冲片的外径圆周上，所述虚拟圆b与所述第二凹弧的完整圆内接，所述虚拟圆b的圆心与所述第二凹弧的圆心的连线经过所述转子冲片的圆心；所述第二凹弧的直径满足以下公式和条件：

E/F＝1/2；

1/6＜E/G＜1/5.8；

式中，E为虚拟圆b的直径，F为第二凹弧的直径，G为转子冲片的外径

进一步地，所述定子冲片和转子冲片的尺寸满足以下公式：

C＝(A/B)*D*(F/E)*g/0.53；

g＝0.5*(D-G)；

式中，C为定子冲片的外径，g为定子冲片和转子冲片之间的单边气隙数值。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过第一凹弧和第二凹弧的配合，使定子冲片和转子冲片之间可形成明显不等的气隙结构，且第二凹弧的数量与转子冲片的极数一致，根据上述的关系条件，定子冲片和转子冲片的第一凹弧和第二凹弧的直径以及两者之间间距使电机的齿槽转矩和转矩脉动减少达到最优效果。

进一步地，所述转子冲片的中心位置设有轴孔，所述转子冲片绕其中心阵列设置有若干磁钢槽；所述第二凹弧对应设置在所述磁钢槽的外侧位置。

进一步地，所述磁钢槽呈T型；所述磁钢槽的内端中间位置沿转子冲片的径向向外延伸设置有凸台。

采用上述进一步方案的有益效果是，转子冲片的磁钢槽为倒置T型槽的设置方式，转子冲片靠近轴孔的T型槽中间位置设置凸台，起到支撑和固定转子磁钢以及隔磁的作用，凸台的数量与磁钢的数量相同。

进一步地，所述定子槽的数量为12，所述磁钢槽的数量为14。

采用上述进一步方案的有益效果是，磁钢槽与转子极数一致，均为14，定子槽的数量为12，定转子极槽配合符合电机设计中的(14-12)*p＝2*p的关系，p为大于等于1小于等于3的整数，使电机为14极12槽的分数槽集中绕组电机，符合固定极槽配合的方式；该数值选取符合电机最优化设计，绕组系数为0.933，有效提高电机效率。

进一步地，所述转子冲片绕其中心设置有若干反凸极效应孔，每两个磁钢槽之间设有两个反凸极效应孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，凸极率是永磁电机的交轴电感除以直轴电感值，一般是交轴电感比直轴电感大，反凸极效应为直轴电感比交轴电感大的一种现象，为实现该效应，孔的总数量选取为磁极数量的整数倍，本实用新型优选为两倍，另外也可以选取4倍数或6倍数。

本实用新型还提供一种电机，包括如上所述的定转子组合结构；还包括磁钢，所述磁钢的厚宽比为T/W＝4.5～5.5，通过该设置，可在满足电机最大退磁许用的情况下，有利于提高电机设计的性价比。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型的定子冲片的结构示意图；

图2为本实用新型的拼接件的结构示意图；

图3为本实用新型的定转子冲片的配合示意图；

图4为本实用新型的转子冲片的结构示意图；

图5为本实用新型的转子冲片的尺寸标记示意图；

图6为本实用新型的电机的内部结构示意图；

图7为本实用新型的转子的结构示意简图；

图8为本实用新型的磁钢的结构示意图。

图中：10、定子冲片；10a、拼接件；11、拼接部；111、连接凸台；112、连接凹槽；12、延伸部；121、缺口；13、定子槽；14、开口；15、第一凹弧；20、转子冲片；21、第二凹弧；22、轴孔；23、磁钢槽；24、凸台；25、反凸极效应孔；26、铆扣点；30、磁钢。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要理解的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也即，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”、“空心”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1和图2，本实施例的一种定子冲片10，包括12件拼接件10a，各拼接件10a绕定子冲片10的中心阵列设置并相互拼接，并焊接成定子冲片10，降低了定子冲片10的生产难度和生产成本；所述拼接件10a包括拼接部11和延伸部12，所述延伸部12从拼接部11的内侧向定子冲片10的中心径向延伸设置，所述拼接部11的两端分别设有连接凸台24111和连接凹槽112，相邻的拼接部11通过对应的连接凸台24111和连接凹槽112拼接；优选地，连接凸台24111和连接凹槽112为半圆形状，便于拼接和焊接，便于拼接和焊接。

在优选的本实施例中，所述拼接件10a的两端分别设有缺口121，相邻两个拼接件10a之间的缺口121形成定子槽13，所述定子槽13沿所述定子冲片10的径向内侧设有开口14，所述开口14沿所述定子冲片10的径向内侧设有第一凹弧15；通过在定子冲片10的内侧设置可减少齿槽转矩的第一凹弧15，定子冲片10和转子冲片20之间可形成不等的气隙结构，从而改变磁阻的大小，有利于电机的减小齿槽转矩，进而提高电机效率、电机功率密度以及电机反电势谐波含量，降低电机成本。

在优选的本实施例中，为了进一步有效降低了齿槽转矩和转矩脉动，所述第一凹弧15的圆心设置于一个虚拟圆a的圆周上，所述虚拟圆a的圆心与所述定子冲片10的圆心重合；所述第一凹弧15的直径满足以下公式和条件：

(A/B)*A*2＝D；

0.95＜A/B＜1；

式中，A为虚拟圆a的直径，B为第一凹弧15的直径，D为定子冲片10的内径。

请参阅图3至图5，本实施例的一种定转子组合结构如上所述的定子冲片10；还包括转子冲片20，所述转子冲片20的外侧周部绕其周向设有若干第二凹弧21；所述第二凹弧21的圆心设置于一个虚拟圆b的圆周上，所述虚拟圆b的圆心位于所述定子冲片10的外径圆周上，所述虚拟圆b与所述第二凹弧21的完整圆内接，所述虚拟圆b的圆心与所述第二凹弧21的圆心的连线经过所述转子冲片20的圆心；所述第二凹弧21的直径满足以下公式和条件：

E/F＝1/2；

1/6＜E/G＜1/5.8；

式中，E为虚拟圆b的直径，F为第二凹弧21的直径，G为转子冲片20的外径。

在优选的本实施例中，所述定子冲片10和转子冲片20的尺寸满足以下公式：

C＝(A/B)*D*(F/E)*g/0.53；

g＝0.5*(D-G)；

式中，C为定子冲片10的外径，g为定子冲片10和转子冲片20之间的单边气隙数值；

本实施例的定转子组合结构通过第一凹弧15和第二凹弧21的配合，使定子冲片10和转子冲片20之间可形成明显不等的气隙结构，且第二凹弧21的数量与转子冲片20的极数一致，根据上述的关系条件，定子冲片10和转子冲片20的第一凹弧15和第二凹弧21的直径以及两者之间间距使电机的齿槽转矩和转矩脉动减少达到最优效果。

在优选的本实施例中，虚拟圆a的直径A为29.5～31.5mm；定子冲片10的外径C为86～89mm，定子冲片10的内径D为59～60mm；

优选地，虚拟圆a的直径A为30mm，第一凹弧15的直径B为30.4mm，定子冲片10的外径C为88.2mm，定子冲片10的内径D为59.2mm，虚拟圆b的直径E为10mm，第二凹弧21的直径F为20mm，转子冲片20的外径G为58.4mm，本实施例中，所述定子槽13的数量为12，所述磁钢槽23的数量为14；

磁钢槽23与转子极数一致，均为14，定子槽13的数量为12，定转子极槽配合符合电机设计中的(14-12)*p＝2*p的关系，p为大于等于1小于等于3的整数，使电机为14极12槽的分数槽集中绕组电机，符合固定极槽配合的方式；该数值选取符合电机最优化设计，绕组系数为0.933，有效提高电机效率。

在优选的本实施例中，所述转子冲片20的中心位置设有轴孔22，所述转子冲片20绕其中心阵列设置有若干磁钢槽23；所述第二凹弧21对应设置在所述磁钢槽23的外侧位置。

在优选的本实施例中，所述磁钢槽23呈T型；所述磁钢槽23的内端中间位置沿转子冲片20的径向向外延伸设置有凸台24；转子冲片20的磁钢槽23为倒置T型槽的设置方式，转子冲片20靠近轴孔22的T型槽中间位置设置凸台24，起到支撑和固定转子磁钢30以及隔磁的作用，凸台24的数量与磁钢30的数量相同。

在优选的本实施例中，所述转子冲片20绕其中心设置有若干反凸极效应孔25，每两个磁钢槽23之间设有两个反凸极效应孔25；凸极率是永磁电机的交轴电感除以直轴电感值，一般是交轴电感比直轴电感大，反凸极效应为直轴电感比交轴电感大的一种现象，为实现该效应，孔的总数量选取为磁极数量的整数倍，本实用新型优选为两倍，另外也可以选取4倍数或6倍数。

在优选的本实施例中，所述转子冲片20绕其中心设置有若干铆扣点26，每两个磁钢槽23之间设有一个铆扣点26；转子冲片20中间位置的两个磁钢槽23之间设有铆扣点26，铆扣点26数量与转子磁极数量相同用于将多个转子冲片20层叠固定在一起，形成一个整体，铆扣点26的数量可与磁极数量相等，也可以为磁极数量的一半。

请参阅图6和图7，本实施例的一种电机，包括如上所述的定转子组合结构，多块转子冲片20叠压成转子，多块定子冲片10叠压成定子；电机的定子绕线连接方式为六相(双三相)绕组结构；

请参阅图8，本实施例的电机还包括磁钢30，为了在满足电机最大退磁许用的情况下，提高电机设计的性价比，所述磁钢30的厚宽比优选为T/W＝4.5～5.5，本实施例优选磁钢30的厚宽比为5。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种定子冲片，其特征在于：

包括若干拼接件，各拼接件绕定子冲片的中心阵列设置并相互拼接；所述拼接件包括拼接部和延伸部，所述延伸部从拼接部的内侧向定子冲片的中心径向延伸设置，所述拼接部的两端分别设有连接凸台和连接凹槽，相邻的拼接部通过对应的连接凸台和连接凹槽拼接；

所述拼接件的两端分别设有缺口，相邻两个拼接件之间的缺口形成定子槽，所述定子槽沿所述定子冲片的径向内侧设有开口，所述开口沿所述定子冲片的径向内侧设有第一凹弧；

所述第一凹弧的圆心设置于一个虚拟圆a的圆周上，所述虚拟圆a的圆心与所述定子冲片的圆心重合；所述第一凹弧的直径满足以下公式和条件：

(A/B)*A*2＝D；

0.95＜A/B＜1；

式中，A为虚拟圆a的直径，B为第一凹弧的直径，D为定子冲片的内径。

2.一种定转子组合结构，其特征在于，包括如权利要求1所述的定子冲片；还包括转子冲片，所述转子冲片的外侧周部绕其周向设有若干第二凹弧；所述第二凹弧的圆心设置于一个虚拟圆b的圆周上，所述虚拟圆b的圆心位于所述定子冲片的外径圆周上，所述虚拟圆b与所述第二凹弧的完整圆内接，所述虚拟圆b的圆心与所述第二凹弧的圆心的连线经过所述转子冲片的圆心；所述第二凹弧的直径满足以下公式和条件：

E/F＝1/2；

1/6＜E/G＜1/5.8；

式中，E为虚拟圆b的直径，F为第二凹弧的直径，G为转子冲片的外径。

3.根据权利要求2所述的定转子组合结构，其特征在于，所述定子冲片和转子冲片的尺寸满足以下公式：

C＝(A/B)*D*(F/E)*g/0.53；

g＝0.5*(D-G)；

式中，C为定子冲片的外径，g为定子冲片和转子冲片之间的单边气隙数值。

4.根据权利要求3所述的定转子组合结构，其特征在于，所述转子冲片的中心位置设有轴孔，所述转子冲片绕其中心阵列设置有若干磁钢槽；所述第二凹弧对应设置在所述磁钢槽的外侧位置。

5.根据权利要求4所述的定转子组合结构，其特征在于，所述磁钢槽呈T型；所述磁钢槽的内端中间位置沿转子冲片的径向向外延伸设置有凸台。

6.根据权利要求4所述的定转子组合结构，其特征在于，所述定子槽的数量为12，所述磁钢槽的数量为14。

7.根据权利要求4所述的定转子组合结构，其特征在于，所述转子冲片绕其中心设置有若干反凸极效应孔，每两个磁钢槽之间设有两个反凸极效应孔。

8.一种电机，其特征在于，包括如权利要求2～7任一项所述的定转子组合结构；还包括磁钢，所述磁钢的厚宽比为T/W＝4.5～5.5。