CN220544761U - 混合磁体转子、电机和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种混合磁体转子、电机和车辆，混合磁体转子包括：转子冲片和N组磁体槽组，每组磁体槽组包括第一和第二磁体槽，沿径向方向第一磁体槽设置在第二磁体槽的内侧，两个第一磁体槽关于转子磁极的中心轴线d对称设置，第一磁体槽的总体积大于第二磁体槽的总体积，N组磁体槽组在转子冲片的周向上均匀地间隔排布；第一磁体槽装配的磁体材料和第二磁体槽装配的磁体材料相同，第一磁体槽装配的磁体材料的耐温等级低于第二磁体槽装配的磁体材料；或者第一磁体槽装配的磁体材料和第二磁体槽装配的磁体材料分别为钕铁硼与铈铁硼，或者分别为铈铁硼与铁氧体。本实用新型可以利用油冷下的温度梯度，采用耐温等级不同的磁体，降低材料成本。

Description

混合磁体转子、电机和车辆

技术领域

本实用新型总地涉及电机，更具体地涉及一种混合磁体转子、电机和车辆。

背景技术

永磁同步电机具有功率密度高、效率高、调速范围宽等特点，但性能较高的永磁同步电机需要使用高耐温牌号的稀土永磁材料如钕铁硼才能实现，若想获得更高的同步电机功率密度，就需要用到更多量的永磁材料。而且永磁同步电机在工作过程中，转子铁芯的温度会急剧升高，容易引发磁体材料的退磁，所以同步电机转子需要装配耐温能力较强的磁体。对于耐温等级牌号不同的磁体，其中包含的稀土元素含量不同，耐温牌号越高，贵重稀土含量就越高，报价就越贵，电机的材料成本越高。

目前，新能源汽车行业所使用的永磁同步电机多为采用从出油管甩油的方式，也就是油冷的方式实现电机转子的冷却。冷却油从中心轴孔中流过时，会带走整个转子铁芯的热量，距中心轴孔较近的磁体槽所在处热传导效率较高，即温度相对较低；距中心轴孔较远的磁体槽所在处热传导效率较低，即温度相对较高。同时，在永磁同步电机设计中，距转子冲片中心轴孔较近的磁体主要作用是提供永磁磁通，用量较距中心轴孔较远的磁体要大得多，若两种磁体均使用耐温牌号为UH(耐温180℃)的磁体，材料成本非常高；若均使用耐温牌号为SH(耐温150℃)的磁体，则电机耐温性能难以达到要求。

因此，需要提供一种混合磁体转子、电机和车辆，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本实用新型第一方面提供一种混合磁体转子，所述混合磁体转子包括：

转子冲片；

N组磁体槽组，所述N组磁体槽组在所述转子冲片的周向上均匀地间隔排布，所述每组磁体槽组包括第一磁体槽和第二磁体槽，沿转子冲片的径向方向所述第一磁体槽设置在所述第二磁体槽的内侧；

其中，所述第一磁体槽装配的磁体材料和所述第二磁体槽装配的磁体材料相同且第一磁体槽装配的磁体材料的耐温等级低于所述第二磁体槽装配的磁体材料；或者

第一磁体槽装配的磁体材料和所述第二磁体槽装配的磁体材料分别为钕铁硼与铈铁硼，或者分别为铈铁硼与铁氧体。

根据本实用新型第一方面的混合磁体转子，参考用油冷方式冷却的电机的转子温度梯度，所述第一磁体槽装配耐温等级相对低、且能耐受第一磁体槽所在位置温度的磁体材料，所述第二磁体槽装配耐温等级相对高、且能耐受第二磁体槽所在位置温度的磁体材料；

或者所述第一磁体槽与所述第二磁体槽别装配钕铁硼与铈铁硼或铈铁硼与铁氧体，在保证电机耐温性能良好的基础上，有效地降低了所述混合磁体转子的高耐温等级的稀土材料的使用量，很大程度上减少了转子材料成本。

可选地，所述第一磁体槽装配的所述磁体材料为42SH、45SH、48SH、50SH或52SH耐温等级牌号的磁体，和/或，

所述第二磁体槽装配的所述磁体材料为42UH、45UH、48UH或50UH耐温等级牌号的磁体。

通过采用上述技术方案，在确保电机耐温性良好的基础上第一磁体槽装配性价比相对较高的耐温150℃的SH牌号磁体，带来稀土元素用量和成本的极大下降。第二磁体槽装配耐温180℃的UH牌号磁体，确保电机转子的耐温性能良好，防止因所述转子冲片温度过高导致磁体材料消磁，而影响磁体材料同步电机功率密度的情况发生。

可选地，所述第一磁体槽的总体积大于所述第二磁体槽的总体积。

可选地，所述混合磁体转子还包括N组去重孔组，所述N组去重孔组沿所述转子冲片的周向方向间隔设置且沿所述转子冲片的径向方向位于所述中心轴孔和所述磁体槽组之间，且所述每组去重孔组包括第一去重孔和第二去重孔，沿所述径向方向，所述第一去重孔位于所述第二去重孔的内侧。

通过采用上述技术方案，降低了所述混合磁体转子的质量，即降低了与所述混合磁体转子质量成正比的转子内部的应力，降低转子冲片发生断裂等结构损坏的可能性。

可选地，两个所述第一磁体槽呈V型结构，两个所述第一磁体槽内分别设置有第一子永磁体和第二子永磁体，所述第一子永磁体和所述第二子永磁体关于转子磁极的中心轴线d对称，所述第一子永磁体和所述第二子永磁体分别与所述中心轴线d的夹角α的范围为0°＜α＜90°。

通过采用上述技术方案，所述两个第一磁体槽设置为转子装配操作中常见的单“V”形状，降低了插磁体操作的难度，简化工艺流程。

可选地，两个所述第二磁体槽呈V型结构，两个所述第二磁体槽内分别设置有第三子永磁体和第四子永磁体，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体关于所述中心轴线d对称设置，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体分别与所述中心轴线d的夹角β的范围为0°＜β＜90°，所述夹角β大于或等于所述夹角α。

通过采用上述技术方案，两个所述第二磁体槽设置为转子装配操作中常见的单“V”形状，所述第二磁体槽与所述两个第一磁体槽配合，将所述磁体槽组设置为双“V”形状，降低所述混合磁体转子插磁体操作的难度，也能提高转子对于不同绕组定子的普遍适配性。

可选地，两个所述第二磁体槽呈直线型结构，两个所述第二磁体槽内分别设置有第三子永磁体和第四子永磁体，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体关于所述中心轴线d对称设置，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体分别与所述中心轴线d垂直。

通过采用上述技术方案，所述磁体槽组设置为转子装配操作中常见的“三角形”形状，提高了转子对于不同绕组定子的普遍适配性，扩大所述混合磁体转子的使用范围。

可选地，两个所述第一磁体槽呈直线型结构，两个所述第一磁体槽内分别设置有第一子永磁体和第二子永磁体，所述第一子永磁体和所述第二子永磁体关于转子磁极的中心轴线d对称设置，所述第一子永磁体和所述第二子永磁体分别与所述中心轴线d垂直设置，以及

两个所述第二磁体槽呈V型结构，两个所述第二磁体槽内分别设置有第三子永磁体和第四子永磁体，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体关于所述中心轴线d对称设置，所述第二磁体槽与所述中心轴线d的夹角β的范围为0°＜β＜90°。

通过采用上述技术方案，所述磁体槽组设置为转子装配操作中常见的“U”型形状，进一步扩大所述混合磁体转子的使用范围，提高转子对于不同绕组定子的普遍适配性。

可选地，所述第一磁体槽远离所述中心轴线d的端部均开设有第一隔磁桥；所述第二磁体槽远离所述中心轴线d的端部均开设有第二隔磁桥。

通过采用上述技术方案，每个所述磁体槽均对应开设有所述隔磁桥，所述隔磁桥通过隔磁桥部位漏磁通的饱和限制所述磁体材料的漏磁，提高磁体材料的利用率；同时隔磁桥的设置将所述转子冲片连接成一个整体，提高转子冲片的机械强度。

本实用新型第二方面提供一种电机，包括上述的混合磁体转子。

根据本实用新型第二方面的电机，在满足电机耐温性能和结构稳定性的基本要求下，采用在所述第一磁体槽装配耐温等级相对低、且能耐受第一磁体槽所在温度的磁体材料，在所述第二磁体槽装配耐温等级相对高、且能耐受第二磁体槽所在温度的磁体材料；或者所述第一磁体槽与所述第二磁体槽分别装配钕铁硼与铈铁硼或分别装配铈铁硼与铁氧体，减少了高耐温等级的稀土永磁材料的使用量，有效地降低了电机的材料成本。并且不同的磁体材料分别装配在不同的磁体槽内，使得插磁体操作和充分工艺方便实现，便于大批量生产。同时设置有所述隔磁桥，电机的结构稳定、磁体材料利用率高。

本实用新型第三方面提供一种车辆，包括上述的电机。

根据本实用新型第三方面提供的车辆，搭载高性能电机，确保行车动力更足。

附图说明

本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为本实用新型的混合磁体转子的整体示意图；

图2为本实用新型的混合磁体转子的局部示意图；以及

图3为本实用新型的混合磁体转子的仿真温度梯度示意图。

附图标记说明

1： 混合磁体转子 2： 磁体槽组

3： 去重孔组 4： 第一隔磁桥

5： 第二隔磁桥 10： 转子冲片

21： 第一磁体槽 22： 第二磁体槽

31： 第一去重孔 32： 第二去重孔

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本文中，本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其它含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

本实用新型提供了一种混合磁体转子以及包含该混合磁体转子的电机。

现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施方式。

如图1和图2所示，在优选的实施方式中，根据本实用新型第一方面的混合磁体转子1包括圆形的转子冲片10；还包括N组磁体槽组2，该N组磁体槽组2在转子冲片10的周向上均匀地间隔排布。其中，N为大于或等于4的正偶数，例如依该N组磁体槽组2的尺寸与转子冲片10的比值，N为4、6、8等。在优选的实施方式中，N为8，即转子冲片10包含8组磁体槽组2。每组磁体槽组2均包括第一磁体槽21和第二磁体槽22，第一磁体槽21沿转子冲片10的径向方向设置在第二磁体槽22的内侧。分开设置的第一磁体槽21和第二磁体槽22可以在生产过程中方便地进行插磁体操作与充分工艺，降低生产门槛，有利于大批量生产。

如在背景技术中指出的，在电机设计中，距中心轴孔较近的磁体主要作用是提供永磁磁通，磁体用量较距中心轴孔较远的磁体要大得多，因此在本实用新型中第一磁体槽21总体积大于第二磁体槽22总体积。在优选的实施方式中，第一磁体槽21装配的磁体材料用量约为第二磁体槽22装配的磁体材料用量的3倍。由于稀土元素用量的关系，第一磁体槽21装配耐温等级较高的磁体材料将导致过高的材料成本。

为解决这一问题，申请人对上述采用油冷方式进行冷却的电机进行了温度梯度仿真，如图3所示，线条越密集的区域温度越高，第一磁体槽21所在位置的温度约为128.18℃、第二磁体槽22所在位置的温度约为147.05℃。

在根据本实用新型的优选的实施方式中，距转子冲片10中心轴孔较近的第一磁体槽21装配的磁体为耐温150℃的48SH磁体，距转子冲片10中心轴孔较远的第二磁体槽22装配的磁体为耐温180℃的48UH磁体。依图3所示的温度梯度仿真结果，第一磁体槽21和第二磁体槽22装配的磁体耐温等级牌号均能够满足转子冲片10的耐温性要求，避免磁体材料消磁；同时由于SH牌号的磁体价格比UH牌号的磁体低，转子冲片10的磁体用量和成本能够获得极大下降。

可选地，也可以采用在第一磁体槽21装配42SH、45SH、50SH或52SH的磁体、在第二磁体槽22装配42UH、45UH或50UH的磁体的手段，以此达到和优选的实施方式相同的避免消磁与降低材料成本的效果。

可选地，也可以采用在第一磁体槽21装配钕铁硼磁体、或装配铈铁硼磁体，同时在第二磁体槽22对应地装配铈铁硼磁体、或对应地装配铁氧体磁体的手段，以此达到和优选的实施方式相同的避免消磁与降低材料成本的效果。

参照图1和图2，在优选的实施方式中，混合磁体转子1还包括N组去重孔组3。N组去重孔组3沿转子冲片10的周向方向间隔设置且沿转子冲片10的径向方向位于转子冲片10中心轴孔和磁体槽组2之间。去重孔组3主要用于降低转子冲片10的质量。转子冲片10内部的应力与转子冲片10的质量成正比，因此去重孔组3的设置减小了转子冲片10内部应力，使得转子冲片10在使用时不容易发生断裂等结构损坏。每组去重孔组3均包括第一去重孔31和第二去重孔32，并且沿转子冲片10的径向方向，第一去重孔31位于第二去重孔32的内侧。

在图示实施方式中，去重孔组3与磁体槽组2沿周向方向间隔设置。

参照图2，在优选的实施方式中，两个第一磁体槽21与转子冲片10磁极对的中心轴线d的夹角α的范围为0°至90°。这样，两个第一磁体槽21设置成较为常见的单“V”形状，安装磁体材料时无需进行复杂的比对，降低生产门槛，减少生产成本。具体地，两个第一磁体槽21分别内设置有第一子永磁体和第二子永磁体(图中未示出)，可以理解的，永磁体与磁体槽相匹配，以保证永磁体不易脱落，进而保证在转子高速旋转时的平衡。在“V”型结构的第一磁体槽21内第一子永磁体和第二子永磁体关于转子磁极的中心轴线d对称，第一子永磁体和第二子永磁体分别与中心轴线d的夹角α的范围为0°＜α＜90°。优选地，第一子永磁体与第二子永磁体采用相同的磁体材料。

同时，在优选的实施方式中，两个第二磁体槽22关于转子磁极的中心轴线d对称设置，第二磁体槽22与中心轴线d的夹角β的范围为0°至90°。这样，两个第二磁体槽22设置成较为常见的单“V”形状。具体地，两个第二磁体槽22内设置有第三子永磁体和第四子永磁体(图中未示出)，可以理解的，永磁体与磁体槽相匹配，以保证永磁体不易脱落，进而保证在转子高速旋转时的平衡。第三子永磁体和第四子永磁体关于中心轴线d对称设置，第三子永磁体和第四子永磁体分别与中心轴线d的夹角β的范围为0°＜β＜90°。优选地，夹角β大于或等于夹角α。这样，第二磁体槽22与第一磁体槽21相互配合，形成双“V”形状的磁体槽组2，这种形状的磁体槽组2可以方便地装配第一磁体槽21与第二磁体槽22所需要的磁体材料，在满足电机转子的结构稳定性要求的前提下有效降低装配难度。同时双“V”形状是常见的电机转子磁体排布形状，能很好地适配常用的绕组定子。

可选地，两个第二磁体槽可以呈直线型结构，第二磁体槽22与中心轴线d垂直设置(未示出)。具体地，两个第二磁体槽22内设置有第三子永磁体和第四子永磁体(图中未示出)，可以理解的，永磁体与磁体槽相匹配，以保证永磁体不易脱落，进而保证在转子高速旋转时的平衡。第三子永磁体和第四子永磁体关于中心轴线d对称设置，第三子永磁体和第四子永磁体分别与中心轴线d垂直。这时，第二磁体槽22与第一磁体槽21相互配合，形成“三角形”形状的磁体槽组2，同样是常见的电机转子磁体排布结构，也能够达成与优选的实施方式相同的、降低装配难度和很好适配常用的绕组定子的效果。

可选地，在未示出的实施方式中，两个第一磁体槽21呈直线型结构，两个第二磁体槽呈V型结构。具体地，两个第一磁体槽21内设置有第一子永磁体和第二子永磁体(图中未示出)，第一子永磁体和第二子永磁体关于转子磁极的中心轴线d对称设置，第一子永磁体和第二子永磁体分别与中心轴线d垂直设置。第二磁体槽22内设置有第三子永磁体和第四子永磁体(图中未示出)，第三子永磁体和第四子永磁体关于中心轴线d对称设置，第二磁体槽22与中心轴线d的夹角β的范围为0°＜β＜90°。这样，第二磁体槽22与第一磁体槽21相互配合形成的磁体槽组2形状为“U”形，也是常见的电机转子的磁体排布结构，同样可以达成与优选的实施方式相同的、降低装配难度和很好适配常用的绕组定子的效果。

参照图2，两个第一磁体槽21远离转子冲片10磁极对的中心轴线d的端部均开设有第一隔磁桥4，两个第二磁体槽22远离转子冲片10磁极对的中心轴线d的端部均开设有第二隔磁桥5。第一隔磁桥4和第二隔磁桥5的设置使得整个转子冲片10连接成一个整体，有助于提高整个转子冲片10的结构稳定性。并且，隔磁桥可以通过隔磁桥部位漏磁通的饱和来限制磁体槽组2装配的磁体材料的磁漏，提高磁体材料的利用率，有助于进一步降低转子冲片10的材料成本。

根据本实用新型第二方面的电机(未示出)包括上述的混合磁体转子1。

根据本实用新型第二方面的电机，在满足电机耐温性能和结构稳定性的基本要求下，采用在第一磁体槽21装配耐温等级相对低、且能耐受第一磁体槽21所在位置温度的磁体材料，在第二磁体槽22装配耐温等级相对高、且能耐受第二磁体槽22所在位置温度的磁体材料；或者第一磁体槽21与第二磁体槽22别装配钕铁硼与铈铁硼或分别装配铈铁硼与铁氧体，减少了高耐温等级的稀土永磁材料的使用量，有效地降低了电机的材料成本。并且不同的磁体材料分别装配在不同的磁体槽内，使得插磁体操作和充分工艺方便实现，便于大批量生产。同时电机转子冲片10设置有第一隔磁桥4和第二隔磁桥5，电机的结构稳定、磁体材料利用率高。

根据本实用新型第三方面的车辆(未示出)包括上述的电机。

根据本实用新型第三方面的车辆，搭载高性能电机，确保行车动力更足。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。

Claims (11)

1.一种混合磁体转子，其特征在于，所述混合磁体转子包括：

转子冲片；

N组磁体槽组，所述N组磁体槽组在所述转子冲片的周向上均匀地间隔排布，所述每组磁体槽组包括第一磁体槽和第二磁体槽，沿所述转子冲片的径向方向所述第一磁体槽设置在所述第二磁体槽的内侧；

其中，所述第一磁体槽装配的磁体材料和所述第二磁体槽装配的磁体材料相同，且第一磁体槽装配的磁体材料的耐温等级低于所述第二磁体槽装配的磁体材料；或者

第一磁体槽装配的磁体材料和所述第二磁体槽装配的磁体材料分别为钕铁硼与铈铁硼，或者分别为铈铁硼与铁氧体。

2.根据权利要求1所述的混合磁体转子，其特征在于，所述第一磁体槽装配的所述磁体材料为42SH、45SH、48SH、50SH或52SH耐温等级牌号的磁体，和/或，

所述第二磁体槽装配的所述磁体材料为42UH、45UH、48UH或50UH耐温等级牌号的磁体。

3.根据权利要求1所述的混合磁体转子，其特征在于，所述第一磁体槽的总体积大于所述第二磁体槽的总体积。

4.根据权利要求1所述的混合磁体转子，其特征在于，所述混合磁体转子还包括N组去重孔组，所述N组去重孔组沿所述转子冲片的周向方向间隔设置且沿所述转子冲片的径向方向位于所述转子冲片的中心轴孔和所述磁体槽组之间，且所述每组去重孔组包括第一去重孔和第二去重孔，沿所述径向方向，所述第一去重孔位于所述第二去重孔的内侧。

5.根据权利要求1所述的混合磁体转子，其特征在于，两个所述第一磁体槽呈V型结构，两个所述第一磁体槽内分别设置有第一子永磁体和第二子永磁体，所述第一子永磁体和所述第二子永磁体关于转子磁极的中心轴线d对称，所述第一子永磁体和所述第二子永磁体分别与所述中心轴线d的夹角α的范围为0°＜α＜90°。

6.根据权利要求5所述的混合磁体转子，其特征在于，两个所述第二磁体槽呈V型结构，两个所述第二磁体槽内设置有第三子永磁体和第四子永磁体，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体关于所述中心轴线d对称设置，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体分别与所述中心轴线d的夹角β的范围为0°＜β＜90°，所述夹角β大于或等于所述夹角α。

7.根据权利要求5所述的混合磁体转子，其特征在于，两个所述第二磁体槽呈直线型结构，两个所述第二磁体槽内设置有第三子永磁体和第四子永磁体，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体关于所述中心轴线d对称设置，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体分别与所述中心轴线d垂直。

8.根据权利要求1所述的混合磁体转子，其特征在于，两个所述第一磁体槽呈直线型结构，两个所述第一磁体槽内设置有第一子永磁体和第二子永磁体，所述第一子永磁体和所述第二子永磁体关于转子磁极的中心轴线d对称设置，所述第一子永磁体和所述第二子永磁体分别与所述中心轴线d垂直设置，以及

两个所述第二磁体槽呈V型结构，所述第二磁体槽内设置有第三子永磁体和第四子永磁体，所述第三子永磁体和所述第四子永磁体关于所述中心轴线d对称设置，所述第二磁体槽与所述中心轴线d的夹角β的范围为0°＜β＜90°。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的混合磁体转子，其特征在于，所述第一磁体槽远离所述中心轴线d的端部开设有第一隔磁桥；所述第二磁体槽远离所述中心轴线d的端部开设有第二隔磁桥。

10.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的混合磁体转子。

11.一种车辆，其特征在于，包括权利要求10所述的电机。