WO2024037312A1 - 轴向电机转子、轴向电机、动力总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种轴向电机转子、轴向电机、动力总成及车辆，轴向电机转子包括转子支架和磁体结构，转子支架包括同轴设置的第一支撑部和第二支撑部，第一支撑部套设在第二支撑部远离第二支撑部的轴线的一侧；磁体结构中的多个磁体单元沿周向依次排布，且每一个磁体单元位于第一支撑部和第二支撑部之间，磁体单元沿第二支撑部径向的两端分别与第一支撑部和第二支撑部固定，磁体单元中的至少部分第一软磁体和至少部分第一永磁体沿轴向层叠设置。本申请通过将多个磁体单元环绕排布构成磁体结构，每个磁体单元的加工工艺更简单，且通过转子支架固定，提升可靠性；第一软磁体用于聚拢磁力线，提高气隙磁密，增加输出转矩，提升轴向电机性能。

Description

轴向电机转子、轴向电机、动力总成及车辆

本申请要求于2022年8月15日提交中国专利局、申请号为202210976224.0、申请名称为“轴向电机转子、轴向电机、动力总成及车辆”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及轴向电机技术领域，特别涉及一种轴向电机转子、轴向电机、动力总成及车辆。

背景技术

与传统径向磁场永磁电机相比，轴向磁场永磁电机具有结构紧凑、转矩密度高、效率高等显著优点。现有技术中，轴向磁场永磁电机在实际应用中，其转速不高，且结构多为表贴式结构，随着转子的运行频率的增加，传统表贴式永磁转子结构的涡流损耗明显增加，会使得电机性能下降，同时转子磁阻转矩分量小，高速下功率下降快；考虑到结构强度和高速下功率保持较大的需求，将转子的铁芯做成整体环形的结构，将磁钢内嵌于转子铁芯之中是优选方案，但是环形铁芯结构一般是由硅钢片卷绕而成，其内环壁为阿基米德渐开线而非圆形，造成这种转子铁芯内外环壁难以和其它电机转子结构件通过过盈的方式实现有效配合，使得磁钢的内环壁与电机轴之间连接不可靠，结构强度难以提升。此外，卷绕铁芯上的槽由于是通过单一冲头冲制而成，其规格尺寸是固定不变的，这就造成磁钢不能够是扇形，这会造成铁芯外径处磁钢占据的铁芯尺寸较小，电机性能不足。

发明内容

本申请提供一种轴向电机转子、轴向电机、动力总成及车辆。

第一方面，本申请提供一种轴向电机转子，轴向电机转子包括转子支架和磁体结构；所述转子支架包括同轴设置的第一支撑部和第二支撑部，且所述第一支撑部套设在所述第二支撑部远离所述第二支撑部的轴线的一侧；所述磁体结构包括多个磁体单元，所述多个磁体单元沿所述第二支撑部的周向依次排布，且所述多个磁体单元中的每一个磁体单元位于所述第一支撑部和所述第二支撑部之间，所述磁体单元沿所述第二支撑部径向的两端分别与所述第一支撑部和所述第二支撑部固定，所述磁体单元包括第一软磁体和第一永磁体，且至少部分所述第一软磁体和至少部分所述第一永磁体沿所述第二支撑部的轴向层叠设置。

在本申请中，第一方面将磁体结构固定在第一支撑部和第二支撑部之间，且所述磁体单元沿所述第二支撑部径向的两端分别与所述第一支撑部和所述第二支撑部固定，提升磁体结构与转子支架之间的结构稳定性，使得轴向电机转子整体可靠性增加；第二方面转子支架通过两个同轴设置的支撑部来限位固定磁体单元沿径向的两端，转子支架结构简单，节省空间，使得节省出来的空间可用于填充磁体单元，有利于增大磁体单元的体积，进而有利于增加磁密，进而提升轴向电机性能；第三方面由多个磁体单元环绕第二支撑部形成环形的磁体结构，每个磁体单元仅占据环形磁体结构的一部分，相较于整体呈环形的磁体结构，由多个磁体单元环绕拼接形成的磁体结构加工更简单，加工精度更高，有利于提升轴向电机的可靠性；第四方面每个磁体单元包括至少部分沿第二支撑部的轴向层叠设置的第一软磁体和第一永磁体，第一软磁体有利于磁力线流通，为磁力线提供顺畅的流通路径，当第一软磁体位于第一永磁体背离气隙的一侧时，第一永磁体向外流通的磁力线可通过第一软磁体流入相邻的磁体单元中的第一永磁体中，相较于第一永磁体的磁力线通过空气流入相连的磁体单元中的第一永磁体中，第一软磁体比空气更利于磁力线流通，可减小磁通损耗。

在一种可能的实现方式中，所述磁体单元的周向尺寸自靠近所述第二支撑部一端向远离所述第二支撑部的一端逐渐增大。由于第二支撑部位于内侧，第一支撑部位于外侧，第一支撑部的周向尺寸大于第二支撑部的周向尺寸，使得第一支撑部和第二支撑部之间的空间从靠近第二支撑部的区域面积向靠近第一支撑部的区域面积逐渐增大，而在本实施方式中，将磁体单元如上设置，使得磁体单元呈扇形，以可以适配第一支撑部和第二支撑部之间的空间，使得磁体单元更大面积的填充在第一支撑部和第二支撑部之间，充分利用转子支架的内部空间，增大磁体单元的面积，提升磁密，增加输出转矩。

在一种可能的实现方式中，所述第一永磁体沿所述第二支撑部的径向连续。如果第一永磁体沿第二支 撑部的径向不连续，而是由多个子磁体单元沿径向排布，永磁体一般结构强度高，比较难加工，例如永磁体为磁钢，三个永磁体沿周向两侧的表面加工对齐比较困难，加工成本高，如果三个永磁体沿周向两侧的表面如果不对齐，就会浪费转子支架的空间，使得永磁体填充量减小，进而降低轴向电机的性能；并且三个子磁体单元需三套冲压模具，磁钢磨具量较多，且为保证三个子磁体单元内外弧形壁的同轴度，加工精度要求高，使得加工工艺复杂。在本实现方式中，第一永磁体沿第二支撑部的径向连续不断的，在径向上为连续整体的结构可以使得第一永磁体的沿周向两侧的表面对齐，不仅加工简单，而且还有利于增加磁体单元体积，提升磁密。

在一种可能的实现方式中，所述第一永磁体沿所述第二支撑部的轴向在所述第一软磁体的投影位于所述第一软磁体内。在本实现方式中的设置，使得第一软磁体的周向尺寸大于第一永磁体的周向尺寸，有利于聚拢磁通线，且有利于导磁。在本实现方式中，使得第一永磁体的最大表面的面积小于第一软磁体的最大表面的面积，使得从第一永磁体流出的磁力线能够大部分或者全部进入第一软磁体中，并通过第一软磁体聚拢，以及通过第一软磁体流入相邻的磁体单元中。

在一种可能的实现方式中，所述磁体单元还包括第二软磁体，所述第一永磁体包括第一主体部、第一分部和第二分部，所述第一软磁体、所述第一主体部和所述第二软磁体沿所述第二支撑部的轴向层叠设置，所述第一分部和所述第二分部沿所述第二支撑部的周向排布在所述第一主体部和所述第二软磁体的两侧。在本实施方式中，在第一永磁体沿轴向的两侧分别设置第一软磁体和第二软磁体，使得第一永磁体沿轴向两侧的磁力线均被软磁体聚拢，增加气隙磁密。在本实施方式中，第一分部和第二分部的设置，有利于聚拢磁力线，当第一分部和第二分部朝向气隙的一侧突出，使得磁力线汇聚进入定子上的绕组线圈中，使得气隙磁密波形接近正弦波，可增加输出扭矩，减小转矩波动。

在一种可能的实现方式中，所述第一永磁体为磁钢，其中所述第一主体部的周向尺寸自自靠近所述第二支撑部一端向远离所述第二支撑部的一端逐渐增大。使得第一主体部呈扇形，其中第一主体部也为磁钢，磁钢为扇形，可充分利用转子支架内的空间，不至于造成外径处磁钢占据的磁体单元尺寸较小耐导致的电机性能不足，磁钢呈扇形，可有效提升轴向电机性能；并且磁钢采用内置于磁体单元中的方案，提升了轴向电机磁阻转矩分量，使轴向电机在高速工况下仍能保持较大的功率。

在一种可能的实现方式中，在所述第一永磁体中，所述第一主体部、所述第一分部和所述第二分部为各自独立的结构，有利于加工。示例性的，当第一永磁体为磁钢时，磁钢的强度较大，不易塑形，在本实施方式中，采用三个独立的结构设置成“U”字形结构的第一永磁体，有利于加工。

在一种可能的实现方式中，所述磁体单元还包括第二永磁体，所述第二软磁体背离所述第一主体部的表面设有凹槽，所述第二永磁体位于所述凹槽内。在本实施方式中，第二永磁体和第一永磁体共同用于产生磁力线，增加磁通，增加输出扭矩，提升电机性能。

在一种可能的实现方式中，所述第二永磁体沿所述第二支撑部的轴向在所述第一主体部的投影位于所述第一主体部内。在本实施方式中，第二永磁体和第一主体部的如上设置，使得第二永磁体的周向尺寸小于第一主体部的周向尺寸，当第二永磁体相较于第一主体部更靠近气隙时，第二永磁体的磁力线的面积小于第一主体部的磁力线的面积，磁力线自第一主体部向气隙的方向逐渐聚拢，有利于增加经过气隙的磁密。

在一种可能的实现方式中，所述第二永磁体沿所述第二支撑部周向的弧度小于所述第一主体部沿所述第二支撑部周向的弧度。其中，第二支撑部的周向也为电机轴的周向、或者也为第一支撑部的周向、或者也为磁体结构的周向。如图所示，第二永磁体沿周向的弧度小于第一主体部沿周向的弧度，使得磁体单元更利于聚拢磁力线，使得进入气隙的磁密更接近正弦波。

在一种可能的实现方式中，所述第一软磁体和所述第二软磁体为软磁复合材料磁体。软磁复合材料磁体是指采用软磁复合材料加工形成的磁体，可减少高频涡流损耗，提高应用频率，并且软磁复合材料易塑形，可加工成所需形状的软磁体结构。例如第二软磁体中可加工成凹槽，其中凹槽与第二永磁体的形状匹配，使得第二永磁体可收容于凹槽中，第二永磁体沿周向的两侧被凹槽的两侧壁抵接，可提升第二永磁体沿周向两侧的稳固性。

在一种可能的实现方式中，所述磁体单元还包括第三软磁体，所述第二永磁体包括第二主体部、第三分部和第四分部，所述第三软磁体位于所述第二主体部远离所述第二软磁体的一侧，所述第三分部和所述第四分部沿第一方向排布在所述第二主体部和所述第三软磁体的两侧。在本实施方式中，第二永磁体中的第三分部和第四分部相对第二主体部向气隙侧突出，提升聚拢磁力线的效果，进而使得气隙磁密波形更接近正弦波，提升气隙磁密。

在一种可能的实现方式中，所述第一软磁体、所述第二软磁体和所述第三软磁体中的至少一种为软磁 复合材料磁体。软磁复合材料磁体是指采用软磁复合材料加工形成的磁体，可减少高频涡流损耗，提高应用频率，并且软磁复合材料易塑形，可加工成所需形状的软磁体结构。

在一种可能的实现方式中，所述磁体单元还包括第二软磁体和第二永磁体，所述第一软磁体、所述第一永磁体和所述第二软磁体沿所述第二支撑部的轴向层叠设置，所述第二软磁体背离所述第一永磁体的表面设有凹槽，所述第二永磁体位于所述凹槽内，所述第二永磁体沿所述第二支撑部的轴向在所述第一永磁体的投影位于所述第一永磁体内。在本实施方式中，第一永磁体和第二永磁体的剖面为“一”字形结构，第二永磁体位于第二软磁体的凹槽内，第二永磁体沿周向的两侧被第二软磁体覆盖，使得从第二永磁体沿周向的两侧流出的磁力线能够被第二软磁体聚拢，进而增加气隙磁密。

在一种可能的实现方式中，所述转子支架还包括多个定位柱，所述多个定位柱中的每一个所述定位柱的两端分别与所述第一支撑部和所述第二支撑部固定连接，所述定位柱将相邻的两个所述磁体单元间隔，相邻的两个所述定位柱以及所述相连的两个定位柱之间的部分第一支撑部和部分第二支撑部围合成收容空间，所述磁体单元位于所述收容空间内。在本实施方式中，定位柱用于将第一支撑部和第二支撑部固定，提升第一支撑部和第二支撑部之间的稳定性；另外，第一支撑部、第二支撑部和定位柱构成的转子支架为支架结构，具有较多的空间，有利于磁体结构散热。

在一种可能的实现方式中，可通过粘结胶将磁体单元粘结在第一支撑部、第二支撑部和定位柱上。

在一种可能的实现方式中，当磁体单元安装在转子支架上后，可再将粘结胶填充在磁体单元和转子支架之间的缝隙中，增强粘结强度，提升结构可靠性。

在一种可能的实现方式中，所述转子支架还包括限位筋，所述限位筋位于定位柱沿周向的两侧，相邻的两个所述定位柱相对的表面上均设有限位筋，所述限位筋用于卡入所述磁体单元的限位槽中。进而提升磁体单元与转子支架的结构可靠性。

在一种可能的实现方式中，所述定位柱内设有沿所述第二支撑部径向延伸的通流孔。通流孔有利于散热。

在一种可能的实现方式中，所述转子支架为非导磁支架。不导磁支架可减小漏磁，减小磁通损耗，使得相邻两个磁体单元的磁通大部分流入定子的绕组线圈中，增加输出扭矩。如果采用导磁支架，导磁支架会使得部分磁通从沿径向从转子支架分散，进而消耗掉部分磁通，会影响轴向电机的性能。

在一种可能的实现方式中，所述第二永磁体的剖面的尺寸自靠近所述第一主体部的一端向远离所述第一主体部的一端逐渐减小。其中，第二永磁体的剖面是指以与第二永磁体相同弧度的弧线沿第二支撑部的轴向剖切第二永磁体所得到剖面。在本实施方式中，第二永磁体的剖面的尺寸自靠近第一主体部的一端向远离第一主体部的一端逐渐减小，使得靠近气隙侧的一端的尺寸小于远离气隙侧的一端的尺寸，使得磁力线更加向气隙一侧聚拢，使得气隙磁密波形更接近正弦波，提升气隙磁密。

在一种可能的实现方式中，所述磁体单元还包括第三软磁体，所述第二永磁体包括第二主体部、第三分部和第四分部，所述第三软磁体位于第二主体部远离第二软磁体的一侧，所述第三分部和所述第四分部沿第二支撑部的周向排布在所述第二主体部和所述第三软磁体的两侧。在本实施方式中，第一永磁体的剖面为“一”字形结构，第二永磁体的剖面为“U”字形结构，第二永磁体中的第三分部和第四分部相对第二主体部向气隙侧突出，提升聚拢磁力线的效果，进而使得气隙磁密波形更接近正弦波，提升气隙磁密。

在一种可能的实现方式中，在所述第二永磁体中，所述第三分部和所述第四分部与所述第二主体部之间的夹角大于90°；在所述第一永磁体中，所述第一分部和所述第二分部与所述第一主体部之间的夹角大于90°。

第二方面，本申请提供一种轴向电机，所述轴向电机包括电机轴、定子和如上任一项所述的轴向电机转子，所述定子安装在所述电机轴上且与所述电机轴转动连接，所述轴向电机转子安装在所述电机轴上且与所述电机轴固定连接，所述第一软磁体位于所述第一永磁体背离所述定子的一侧。

在一种可能的实现方式中，所述轴向电机包括两个所述轴向电机转子，所述两个轴向电机转子均安装在所述电机轴上且与所述电机轴固定连接，所述两个轴向电机转子位于所述定子沿所述电机轴轴向的两侧。

第三方面，本申请提供一种动力总成，包括变速箱和如上所述的轴向电机，所述轴向电机与所述变速箱中的动力输入轴传动连接，用于向所述动力输入轴输出动力。

第四方面，本申请提供一种车辆，所述车辆包括车本体和如上所述的轴向电机，所述轴向电机安装在所述车本体上。

在一种可能的实现方式中，所述车辆还包括车轮，所述车轮安装在所述车本体上，所述轴向电机与所述车轮传动连接，用于驱动所述车轮运转。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图进行说明。

图1是本申请一实施例提供的轴向电机的整体示意图；

图2是本申请图1提供的轴向电机的爆炸图；

图3a是本申请一实施例提供的轴向电机中的轴向电机转子和定子的结构示意图；

图3b是本申请一实施例提供的轴向电机中的轴向电机转子和定子的侧视图；

图4是本申请一实施例提供的动力总成的结构示意图；

图5是本申请一实施例提供的车辆的结构示意图；

图6是本申请一实施例提供的轴向电机转子的结构示意图；

图7是本申请一实施例提供的轴向电机转子的结构示意图；

图8a是本申请一实施例提供的轴向电机转子中的转子支架的结构示意图；

图8b是本申请图8a中M部分的局部放大图；

图9是本申请一实施例提供的轴向电机转子中的磁体结构的部分示意图；

图10是本申请一实施例提供的磁体单元的结构示意图；

图11是本申请一实施例提供的两个磁体单元的结构示意图；

图12是不连续的磁体单元的结构示意图；

图13是本申请一实施例提供的磁体单元的结构示意图；

图14是本申请一实施例提供的磁体单元中第一永磁体中第一主体部和第二永磁体的结构示意图；

图15是本申请一实施例提供的轴向电机的磁路图；

图16是本申请一实施例提供的轴向电机的气隙磁密波形图；

图17是仅采用磁钢的轴向电机的气隙磁密波形图；

图18是本申请一实施例提供的磁体单元的示意图；

图19是本申请一实施例提供的轴向电机转子中的磁体单元的结构示意图；

图20是本申请一实施例提供的轴向电机转子的磁路图；

图21是本申请一实施例提供的轴向电机转子中的磁体单元的结构示意图；

图22是本申请一实施例提供的轴向电机转子的磁路图；

图23是本申请一实施例提供的轴向电机转子中的磁体单元的结构示意图；

图24是本申请一实施例提供的轴向电机转子中两对极的磁体单元的磁路图；

图25是本申请一实施例提供的轴向电机转子中的磁体单元的结构示意图；

图26是本申请一实施例提供的轴向电机转子中两对极的磁体单元的磁路图；

图27是本申请一实施例提供的轴向电机转子中的磁体单元的结构示意图；

图28是本申请一实施例提供的轴向电机转子中两对极的磁体单元的磁路图。

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描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本文中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。由此，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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，本文中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的结构示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据结构所放置的方位的变化而相应地发生变化。

为方便理解，下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。

软磁复合材料：SMC，全称为soft magnetic composite，软磁复合材料是指将磁性微粒均匀分散在非磁性物中形成的软磁材料。

本申请提供一种轴向电机转子，包括转子支架和磁体结构，所述转子支架包括同轴设置的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部套设在所述第二支撑部远离所述第二支撑部的轴线的一侧；所述磁体结构 包括多个磁体单元，所述多个磁体单元沿所述第二支撑部的周向依次排布，且所述多个磁体单元中的每一个磁体单元位于所述第一支撑部和所述第二支撑部之间，所述磁体单元沿所述第二支撑部径向的两端分别与所述第一支撑部和所述第二支撑部固定，所述磁体单元包括第一软磁体和第一永磁体，且至少部分所述第一软磁体和至少部分所述第一永磁体沿所述第二支撑部的轴向层叠设置。本申请通过将多个磁体单元环绕排布构成磁体结构，每个磁体单元为环形磁体结构的一部分，相较于整体为环形的磁体结构，每个磁体单元的加工工艺更简单；在本申请每个磁体单元包括层叠设置的第一软磁体和第一永磁体，其中第一软磁体用于聚拢磁力线，为磁力线提供通路，提高气隙磁密，增加输出转矩，减小转矩波动，本申请的轴向电机转子应用于轴向电机中时，可提升轴向电机性能。

请参阅图1和图2，图1本申请一实施例提供的轴向电机1的整体示意图，图2为本申请图1提供的轴向电机1的爆炸图。轴向电机1包括轴向电机转子10、电机轴11和定子12，定子12安装在电机轴11上且与电机轴11转动连接，轴向电机转子10安装在电机轴11上且与电机轴11固定连接。其中，当定子12的电枢绕组中通入交流电时，产生的交变磁通与轴向电机转子10产生的永磁磁通之间相互作用，使得轴向电机转子10相对定子12转动。轴向电机转子10与电机轴11固定连接，使得电机轴11跟随轴向电机转子10转动，定子12与电机轴11转动连接，使得电机轴11能够相对定子12转动。在轴向电机1工作时，定子12不动，轴向电机转子10和电机轴11同步转动。其中电机轴11的输出端用于驱动外部部件转动。

在一种可能的实现方式中，轴向电机1还包括壳体13和端盖14(如图2所示)，壳体13位于定子12的外侧，端盖14位于轴向电机转子10远离定子12的一侧。端盖14与壳体13固定，轴向电机转子10位于端盖14与定子12之间。

在一种可能的实现方式中，轴向电机1包括两个轴向电机转子10，两个轴向电机转子10均安装在电机轴11上且与电机轴11固定连接，两个轴向电机转子10位于定子12沿电机轴11轴向的两侧。两个轴向电机转子10提升轴向电机1工作效率。在本实施方式中，轴向电机1包括两个端盖14，如图2所示，两个端盖14和壳体13围合成收容空间，两个轴向电机转子10和定子12位于收容空间内。

在一种可能的实现方式中，电机轴11包括第一电机半轴11a和第二电机半轴11b，其中第一电机半轴11a和第二电机半轴11b固定连接，在第一电机半轴11a上设有第一固定盘15，第一固定盘15用于与其中一个轴向电机转子10固定连接，示例性的，可通过螺钉连接第一固定盘15和轴向电机转子10；第二电机半轴11b上设有轴承16，定子12通过轴承16套设在电机轴11上，其中定子12通过轴承16与电机轴11转动连接，第二电机半轴11b上还设有第二固定盘17，第二固定盘17用于与另一个轴向电机转子10固定连接，示例性的，可通过螺钉连接第二固定盘17和轴向电机转子10。

在一些实施例中，电机轴11也可以为一个整体，在电机轴11上设有第一固定盘15、轴承16和第二固定盘17。

在一种可能的实现方式中，轴向电机1包括一个轴向电机转子10和一个定子12。

在一种可能的实现方式中，轴向电机1包括一个轴向电机转子10和两个定子12，沿电机轴11的轴向，两个定子12分布在轴向电机转子10的两侧。

在一种可能的实现方式中，轴向电机1包括多个轴向电机转子10和多个定子12，轴向电机转子10和定子12沿电机轴11的轴向依次交替排布。示例性的，轴向电机1包括三个轴向电机转子10和两个定子12。

在一种可能的实现方式中，定子12可为卷绕式绕组定子或者分布式绕组定子。其中卷绕式绕组定子是指包括多个环绕电机轴11分布的定子铁心，将绕组卷绕在每一个定子铁心上，形成卷绕式绕组。其中，图2示出的定子12为卷绕式绕组定子。分布式绕组定子是指整体环绕电机轴11设置的定子铁心，定子铁心为整体结构，再通过在定子铁心上冲压绕线槽，将绕组卷绕在绕线槽中，形成分布式绕组。

请参阅图3a和图3b，图3a为本申请一实施例提供的轴向电机转子10和定子12的结构示意图，图3b为图3a的侧视图。在本实施例中，在定子12和轴向电机转子10之间具有气隙Q，轴向电机转子10中产生的磁力线L通过气隙Q进入定子12中。在本实施例中，两个轴向电机转子10与定子12之间的间隙形成两个气隙Q。

轴向电机1采用本申请的轴向电机转子10，通过将多个磁体单元环绕排布构成磁体结构，每个磁体单元为环形磁体结构的一部分，相较于整体为环形的磁体结构，每个磁体单元的加工工艺更简单；并且，每个磁体单元包括层叠设置的第一软磁体和第一永磁体，其中第一软磁体用于聚拢磁力线，第一软磁体还用于为磁力线提供通路，提高气隙磁密，增加输出转矩，减小转矩波动，进而提升轴向电机1性能。

请参阅图4，图4为本申请一实施例提供的动力总成3的结构示意图，动力总成3包括变速箱31和如上所述的轴向电机1，轴向电机1与变速箱31中的动力输入轴32传动连接，用于向动力输入轴32输出动力。在本实施例中，动力总成3中的变速箱31与轴向电机1可以是分体式的或者集成为一体式的。

在一种可能的实现方式中，变速箱31内设有车轮驱动轴(图中未示出)，车轮驱动轴在接收轴向电机1输出的动力后向车轮提供动力。在本实施方式中，变速箱31内设有齿轮部件以实现轴向电机1到车轮驱动轴之间的动力传递。

在一种可能的实现方式中，动力总成3还包括发动机33和发电机34，发动机33与变速箱31中的另一个动力输入轴传动连接，用于向所述的另一个动力输入轴输出动力，发电机34通过变速箱31内的齿轮部件与发动机33传动连接。发动机33输出的动力通过变速箱31传输给发电机34，发电机34发电并用于将电能储存在动力电池中，给动力电池充电。需要说明的是，在图4中提供的动力总成3包括发动机33和发电机34，动力总成3为混合动力系统，在一些实施方式中，可不设置发动机33和发电机34，仅包括轴向电机1和变速箱31，此时动力总成3为纯电动力系统。

在一种可能的实现方式中，动力总成3还包括MCU、OBC、DC-DC、PDU和BCU中的至少一种。其中MCU为电机控制器，英文全称为Motor Control Unit；OBC为车载充电器，英文全称为On-Board Charger；DC-DC为直流转换器；PDU为电源分配单元，英文全称为Power Distribution Unit；BCU为电池控制单元，英文全称Battery Control Unit。其中动力总成3可根据需要集成上述部件中的至少一种。

请参阅图5，本申请一实施例提供一种车辆2，车辆2包括车本体21和如上的轴向电机1，轴向电机1安装在车本体21上。

其中车辆2包括汽车、机器人或者其他形式的行驶设备，其中车辆包括电动车/电动汽车(Electric Vehicle，简称EV)、纯电动汽车(Pure Electric Vehicle/BatteryElectric Vehicle，简称：PEV/BEV)、混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，简称：HEV)、增程式电动汽车(Range Extended Electric Vehicle，简称REEV)、插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，简称：PHEV)、新能源汽车(New Energy Vehicle)等。在一些实施方式中，车辆包括乘用车、各种具有特定功能的专项作业车，例如工程抢险车、洒水车、吸污车、水泥搅拌车、起重车、医疗车等。

示例性的，如图5所示，车辆2为汽车，车辆2还包括车轮22，车轮22安装在车本体21上，轴向电机1与车轮22传动连接，用于驱动车轮22运转，以驱动车辆行驶。在一些实施方式中，车辆2中设有如上所述的动力总成3，动力总成3安装在车本体21上，动力总成3用于驱动车辆2行驶。

下面详细介绍本申请的轴向电机转子。

请参阅图6、图7和图8a，图6为本申请第一实施例提供的轴向电机转子10的结构示意图，图7为图6轴向电机转子10从背离定子12一侧看的示意图，图8a为图6中转子支架100的结构示意图，在本实施例中，轴向电机转子10包括转子支架100和磁体结构200，转子支架100包括同轴设置的第一支撑部110和第二支撑部120，且第一支撑部110套设在第二支撑部120远离第二支撑部120的轴线的一侧(如图8a所示)；磁体结构200包括多个磁体单元210(如图6所示)，多个磁体单元210沿第二支撑部120的周向C依次排布，且多个磁体单元210中的每一个磁体单元210位于第一支撑部110和第二支撑部120之间(如图7所示)，磁体单元210沿第二支撑部120径向R的两端分别与第一支撑部110和第二支撑部120固定，磁体单元210包括第一软磁体211和第一永磁体212(如图9、图10和图11所示)，且至少部分第一软磁体211和至少部分第一永磁体212沿第二支撑部120的轴向层叠设置。

其中，第一支撑部110和第二支撑部120呈圆环形，用于套设在电机轴11上并与电机轴11固定连接。示例性的，第二支撑部120的内侧设有支撑固定盘121，支撑固定盘121通过螺钉与电机轴11上的第一固定盘15固定连接(如图2所示)。

在本实施例中，第二支撑部120的轴线与电机轴11的轴线重合，第二支撑部120的轴向O与电机轴11的轴向重合，第二支撑部120的轴线的延伸方向即为第二支撑部120的轴向O，其中第二支撑部120的径向R与电机轴11的径向相同。

在本实施例中，多个磁体单元210沿第二支撑部120的周向C依次排布，其中第二支撑部120的周向C是指环绕第二支撑部120的方向，多个磁体单元210环绕第二支撑部120设置，每个磁体单元210沿第二支撑部120径向R的两端分别与第一支撑部110和第二支撑部120固定，使得每个磁体单元210稳定的固定在第一支撑部110和第二支撑部120之间。其中，第一支撑部110和第二支撑部120之间间隔，两者之间的空间用于容纳磁体单元210，在本申请中，转子支架100通过两个环形的支撑部110、120来限位固定磁体单元210沿径向R的两端，转子支架100结构简单，节省空间，使得节省出来的空间可用于填充磁 体单元210，有利于增大磁体单元210的体积，进而有利于增加磁密，进而提升轴向电机1性能。其中，轴向电机性能指标包括转矩常数、反电势系数、永磁体用量、转矩输出、交直轴电感等性能指标参数。

在本实施例中，由多个磁体单元210环绕第二支撑部120形成环形的磁体结构200，每个磁体单元210仅占据环形磁体结构200的一部分，相较于整体呈环形的磁体结构，由多个磁体单元210环绕拼接形成的磁体结构200加工更简单。对于整体呈环形的磁体结构200，需要套设在电机轴11上，整体环形的磁体结构200内壁需要加工为圆形才能与电机轴11较好的安装，但加成为圆形一般比较困难，工艺精度难以达到，如果精度不够磁体结构200的内壁与电机轴11不匹配，轴向电机转子10与电机轴11之间连接可靠性变差，进而使得轴向电机1整体的可靠性变差，容易损坏。而在本申请中，对于每个磁体单元210的加工工艺更简单，每个磁体单元210沿径向R的两端为弧形，弧形相较于圆形更好加工，且加工精度更高，每个磁体单元210的尺寸可相同，磁体单元210加工完成后，再将多个磁体单元210环绕拼接在第一支撑部110和第二支撑部120之间，其中第一支撑部110和第二支撑部120的尺寸可根据磁体结构200的尺寸来设置。据此可知，本申请中由多个磁体单元210环绕第二支撑部120形成环形的磁体结构200更好加工，且加工精度更高，有利于提升轴向电机1的可靠性。

请参阅图9、图10和图11，其中图9为磁体结构200的局部示意图，图10为磁体单元210的结构示意图，图11为磁体单元210从背离轴线的一侧看的示意图。在本实施例中，每个磁体单元210包括至少部分沿第二支撑部120的轴向O层叠设置的第一软磁体211和第一永磁体212。第一软磁体211有利于磁力线L流通，为磁力线L提供顺畅的流通路径，当第一软磁体211位于第一永磁体212背离气隙Q的一侧时(如图11所示)，第一永磁体212向外流通的磁力线L可通过第一软磁体211流入相邻的磁体单元210中的第一永磁体212中，相较于第一永磁体212的磁力线L通过空气流入相连的磁体单元210中的第一永磁体212中，第一软磁体211比空气更利于磁力线L流通，可减小磁通损耗。

在一种可能的实现方式中，相邻的两个磁体单元210为一对极磁体单元。其中，相邻的两个磁体单元210中的第一永磁体212的充磁方向相反，使得相邻两个磁体单元210的磁通形成回路。

在一实施方式中，第一永磁体212也称为磁钢，常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B)和复合永磁材料等。

再次参阅图6和图7，在一种可能的实现方式中，磁体单元210的周向尺寸自靠近第二支撑部120一端向远离第二支撑部120的一端逐渐增大。由于第二支撑部120位于内侧，第一支撑部110位于外侧，第一支撑部110的周向尺寸大于第二支撑部120的周向尺寸，使得第一支撑部110和第二支撑部120之间的空间从靠近第二支撑部120的区域面积向靠近第一支撑部110的区域面积逐渐增大，而在本实施方式中，将磁体单元210如上设置，使得磁体单元210呈扇形，以可以适配第一支撑部110和第二支撑部120之间的空间，使得磁体单元210更大面积的填充在第一支撑部110和第二支撑部120之间，充分利用转子支架100的内部空间，增大磁体单元210的面积，提升磁密，增加输出转矩。

在一种可能的实现方式中，第一永磁体212沿第二支撑部120的径向连续。如果第一永磁体212沿第二支撑部120的径向不连续，如图12所示，永磁体包括沿径向分布的三个子磁体单元201/202/203，永磁体一般结构强度高，比较难加工，例如永磁体为磁钢，三个永磁体沿周向C两侧的表面加工对齐比较困难，加工成本高，如果三个永磁体沿周向C两侧的表面如果不对齐(如图12所示)，就会浪费转子支架100的空间，使得永磁体填充量减小，进而降低轴向电机1的性能；并且三个子磁体单元需三套冲压模具，磁钢磨具量较多，且为保证三个子磁体单元内外弧形壁的同轴度，加工精度要求高，使得加工工艺复杂。在本实施方式中，第一永磁体212沿第二支撑部120的径向R连续不断的，在径向R上为连续整体的结构可以使得第一永磁体212的沿周向C两侧的表面对齐，不仅加工简单，而且还有利于增加磁体单元210体积，提升磁密。

在一种可能的实现方式中，第一永磁体212沿第二支撑部120的轴向O在第一软磁体211的投影位于第一软磁体211内(如图11所示)。在本实施方式中的设置，使得第一软磁体211的周向尺寸大于第一永磁体212的周向尺寸，有利于聚拢磁通线L，且有利于导磁。在本实施方式中，使得第一永磁体212的最大表面的面积小于第一软磁体211的最大表面的面积，使得从第一永磁体212流出的磁力线L能够大部分或者全部进入第一软磁体211中，并通过第一软磁体211聚拢，以及通过第一软磁体211流入相邻的磁体单元210中。其中，第一软磁体211的最大表面、第一永磁体212的最大表面均与第二支撑部120的轴向O垂直相交。

请继续参阅图10和图11，在一种可能的实现方式中，磁体单元210还包括第二软磁体213，第一永磁体212包括第一主体部2121、第一分部2122和第二分部2123，第一软磁体211、第一主体部2121和第 二软磁体213沿第二支撑部120的轴向O层叠设置，第一分部2122和第二分部2123沿第二支撑部120的周向C排布在第一主体部2121和第二软磁体213的两侧。如图13所示，在本实施方式中，在第一永磁体212沿轴向O的两侧分别设置第一软磁体211和第二软磁体213，使得第一永磁体212沿轴向O两侧的磁力线L均被软磁体聚拢，增加气隙磁密。在本实施方式中，第一分部2122和第二分部2123的设置，有利于聚拢磁力线L，当第一分部2122和第二分部2123朝向气隙Q的一侧突出，使得磁力线L汇聚进入定子12上的绕组线圈中，使得气隙磁密波形接近正弦波，可增加输出扭矩，减小转矩波动。在本实施方式中，第一永磁体212的剖面为“U”字形(如图13所示)。

在一种可能的实现方式中，第一永磁体212为磁钢，其中第一主体部2121的周向尺寸自自靠近第二支撑部120一端向远离第二支撑部120的一端逐渐增大。使得第一主体部2121呈扇形，其中第一主体部2121也为磁钢，磁钢为扇形，可充分利用转子支架100内的空间，不至于造成外径处磁钢占据的磁体单元210尺寸较小耐导致的电机性能不足，磁钢呈扇形，可有效提升轴向电机性能；并且磁钢采用内置于磁体单元210中的方案，提升了轴向电机1磁阻转矩分量，使轴向电机1在高速工况下仍能保持较大的功率。

在一种可能的实现方式中，第一主体部2121的充磁方向与第二支撑部120的轴向O相同，第一分部2122和第二分部2123的充磁方向与第二支撑部120的轴向O相交。使得第一分部2122和第二分部2123中的磁力线L从两者中的中间流入或者流出，而从第一分部2122和第二分部2123的中间流入或者流出的磁力线L会吸引第一主体部2121流入或者流出的磁力线更加集中聚拢，进而使得经过气隙的磁密波形接近正弦波，可增加输出扭矩，减小转矩波动。在本实施方式中，第一主体部2121的充磁方向与第一主体部2121的最大表面垂直，第一分部2122的充磁方向与第一分部2122的最大表面垂直，第二分部2123的充磁方向与第二分部2123的最大表面垂直。

在一种可能的实现方式中，在第一永磁体212中，第一主体部2121、第一分部2122和第二分部2123为各自独立的结构，有利于加工。示例性的，当第一永磁体212为磁钢时，磁钢的强度较大，不易塑形，在本实施方式中，采用三个独立的结构设置成“U”字形结构的第一永磁体212，有利于加工。

请继续参阅图13，在一种可能的实现方式中，磁体单元210还包括第二永磁体214，第二软磁体213背离第一主体部2121的表面设有凹槽2131，第二永磁体214位于凹槽2131内。在本实施方式中，第二永磁体214和第一永磁体212共同用于产生磁力线L，增加磁通，增加输出扭矩，提升电机性能。

在一实施方式中，第二永磁体214的充磁方向为垂直于第二永磁体214最大表面的方向，或者第二永磁体214的充磁方向为轴向O。在一实施方式中，第一主体部2121和第二永磁体214为轴向充磁永磁体，第一分部2122和第二分部2123为切向充磁永磁体。

在一种可能的实现方式中，第一软磁体211和第二软磁体213为软磁复合材料磁体。软磁复合材料磁体是指采用软磁复合材料加工形成的磁体，可减少高频涡流损耗，提高应用频率，并且软磁复合材料易塑形，可加工成所需形状的软磁体结构。例如第二软磁体213中可加工成凹槽2131(如图11所示)，其中凹槽2131与第二永磁体214的形状匹配，使得第二永磁体214可收容于凹槽2131中，第二永磁体214沿周向C的两侧被凹槽2131的两侧壁抵接，可提升第二永磁体214沿周向C两侧的稳固性。

在一种可能的实现方式中，第一永磁体212和第二永磁体214为磁钢。

在一种可能的实现方式中，第二永磁体214沿第二支撑部120的轴向O在第一主体部2121的投影位于第一主体部2121内(如图13所示)。在本实施方式中，第二永磁体214和第一主体部2121的如上设置，使得第二永磁体214沿周向C的尺寸小于第一主体部2121沿周向C的尺寸，当第二永磁体214相较于第一主体部2121更靠近气隙Q时，第二永磁体214的磁力线的面积小于第一主体部2121的磁力线L的面积，磁力线L自第一主体部2121向气隙Q的方向逐渐聚拢，有利于增加经过气隙Q的磁密。在本实施方式中，第二永磁体214的最大表面小于第一主体部2121的最大表面，第二永磁体214的最大表面和第一主体部2121的最大表面均与第二支撑部120的轴向O相交。

请参阅图14，在一种可能的实现方式中，第二永磁体214沿第二支撑部120周向C的弧度小于第一主体部2121沿第二支撑部120周向C的弧度。其中，第二支撑部120的周向C也为电机轴11的周向、或者也为第一支撑部110的周向、或者也为磁体结构200的周向。如图13所示，第二永磁体214沿周向C的弧度为γ1，第一主体部2121沿周向C的弧度为γ2，其中γ1小于γ2，使得磁体单元210更利于聚拢磁力线，使得进入气隙Q的磁密更接近正弦波。

在一实施方式中，可根据需要来调整磁体单元210中各部分的尺寸参数，例如可设置第一永磁体212、第一主体部2121的厚度、弧度、径向尺寸等参数，以及设置第一分部2122和第二分部2123的厚度、径向尺寸和宽度等参数，以及可以设置第一软磁体211和第二软磁体213的厚度、弧度、径向尺寸等参数， 来使得轴向电机1具有较佳的性能，例如可得到所需要的永磁体用量、转矩输出、交直轴电感等性能指标。

请参阅图8a和图8b，图8a为本申请一实施例提供的转子支架100的结构示意图，图8b为图8a中M部分的局部放大图。在一种可能的实现方式中，转子支架100还包括多个定位柱130，多个定位柱130中的每一个定位柱130的两端分别与第一支撑部110和第二支撑部120固定连接，定位柱130将相邻的两个磁体单元210间隔，相邻的两个定位柱130以及相连的两个定位柱130之间的部分第一支撑部110和部分第二支撑部120围合成收容空间140，磁体单元210位于收容空间140内。在本实施方式中，定位柱130用于将第一支撑部110和第二支撑部120固定，提升第一支撑部110和第二支撑部120之间的稳定性；另外，第一支撑部110、第二支撑部120和定位柱130构成的转子支架100为支架结构，具有较多的空间，有利于磁体结构200散热。

在一种可能的实现方式中，可通过粘结胶将磁体单元210粘结在第一支撑部110、第二支撑部120和定位柱130上。

在一种可能的实现方式中，当磁体单元210安装在转子支架100上后，可再将粘结胶填充在磁体单元210和转子支架100之间的缝隙中，增强粘结强度，提升结构可靠性。

在一种可能的实现方式中，转子支架100还包括限位筋150，限位筋150位于定位柱130沿周向C的两侧，相邻的两个定位柱130相对的表面上均设有限位筋150，限位筋150用于卡入磁体单元210的限位槽230中(如图13所示)，进而提升磁体单元210与转子支架100的结构可靠性。

具体的，请再次参阅图13，在本实施方式中，在轴向O上，第一永磁体212中的第一分部2122与第一软磁体211之间具有间隙，第一分部2122、第一软磁体211和第一主体部2121围设成限位槽230，限位筋150卡入在限位槽230内。

在其他实施方式中，定位柱130、第一支撑部110和第二支撑部120朝向收容空间140的表面还可以设置其他限位结构，用于定位磁体单元210，提升磁体单元210与转子支架100的结构可靠性。

在一种可能的实现方式中，转子支架100为非导磁支架。不导磁支架可减小漏磁，减小磁通损耗，使得相邻两个磁体单元210的磁通大部分流入定子12的绕组线圈中，增加输出扭矩。如果采用导磁支架，导磁支架会使得部分磁通从沿径向R从转子支架100分散，进而消耗掉部分磁通，会影响轴向电机1的性能。

请继续参阅图8b，在一种可能的实现方式中，定位柱130内设有沿第二支撑部120径向R延伸的通流孔131。通流孔131有利于散热。

请参阅图15，图15为本申请第一实施例提供的轴向电机1的磁路图，为了清楚示意磁路图，图15中省去了第一软磁体211和第二软磁体213，在本实施例中，轴向电机1包括两个轴向电机转子10，其中每个轴向电机转子10中的磁体单元210的结构如图9、图10、图11以及图13所示。在本实施例中，磁体单元210包括第一软磁体211、第一永磁体212、第二软磁体213和第二永磁体214，其中第一永磁体212包括第一主体部2121、第一分部2122和第二分部2123，第二永磁体214沿周向C的尺寸小于第一主体部2121沿周向C的尺寸，以及在第一主体部2121的两侧设置朝向气隙Q突出的第一分部2122和第二分部2123，由第一永磁体212和第二永磁体214组成的具有聚磁效果的磁体单元210，使得产生的磁力线L聚拢后进入气隙Q，使得气隙Q磁密波形接近正弦波，可增加输出扭矩，减小转矩波动。

在图15中，示出了两个轴向电机转子10中的一对极磁体单元210与定子12的磁路图，在图15上方中的轴向电机转子10中的两个磁体单元210为一对极磁体单元，分别为磁体单元210a和磁体单元210d，其中磁体单元210a和磁体单元210d的充磁方向相反。具体的，磁体单元210a中的第一永磁体212中的第一主体部2121和磁体单元210a中的第二永磁体214的充磁方向相同，磁体单元210d中的第一永磁体212中的第一主体部2121和磁体单元210d中的第二永磁体214的充磁方向相同，但是磁体单元210a和磁体单元210d中的第一永磁体212中的第一主体部2121的充磁方向相反，磁体单元210a和磁体单元210d中的第二永磁体214的充磁方向相反；磁体单元210a中的第一永磁体212中的第一分部2122与磁体单元210d中的第一永磁体212中的第一分部2122的充磁方向相反，磁体单元210a中的第一永磁体212中的第二分部2123与磁体单元210d中的第一永磁体212中的第二分部2123的充磁方向相反。

在图15下方中的轴向电机转子10中的两个磁体单元210位一对极磁体单元，分别为磁体单元210b和磁体单元210c，其中磁体单元210b和磁体单元210c的充磁方向相反。可参阅磁体单元210a和磁体单元210d的充磁方向来理解磁体单元210b和磁体单元210c的充磁方向，在此不再赘述。

当定子12中的绕组线圈通电后，产生的磁力线与磁体单元210中的磁力线相互作用，驱动轴向电机转子10旋转，其中在图15中，其中一种磁路图的方向依次为：磁体单元210a、磁体单元210b、磁体单 元210c以及磁体单元210d，产生的磁力线L通过气隙Q进入定子12中的绕组线圈中，定子12的绕组线圈产生的磁力线L通过气隙Q进入磁体单元210b，并通过磁体单元210b外侧的第一软磁体211进入相邻的磁体单元210c中，磁体单元210c生的磁力线L通过气隙Q进入定子12中的绕组线圈中，定子12的绕组线圈产生的磁力线L通过气隙Q进入磁体单元210d，并通过磁体单元210d外侧的第一软磁体211进入相邻的磁体单元210a中，形成磁路回路。

其中本实施例中气隙磁密波形如图16所示，图16中横坐标表示电角度，电角度的单位为°，纵坐标表示磁密(B)，磁密的单位为T，从图16可以看出，波形接近正弦波，波形的两侧的磁密低于中间磁密，其中该波形的峰值磁密达到1.15T，由此可知，本实施例中具有聚磁效果的磁体单元210可使得气隙磁密波形接近正弦波，可增加输出扭矩，减小转矩波动。

请参阅图17，图17是将磁钢作为转子的磁体单元的磁密波形，其中，在本方案中，转子中仅包含磁钢，没有软磁体，且只要一个磁钢片，从图17可以看出气隙磁密波形更接近方波，使得输出转矩降低，轴向电机1的性能下降，且图17中的峰值磁密为0.69T，小于图15中的峰值磁密。由此可以看出，上述第一实施例中的轴向电机转子10可使得气隙峰值磁密提高30％以上。

请参阅图18，图18为本申请第二实施例提供的轴向电机转子10的结构示意图。在本实施例中，与第一实施例不同的是，第二永磁体214的剖面的尺寸自靠近第一主体部2121的一端向远离第一主体部2121的一端逐渐减小，其中，第二永磁体214的剖面是指以与第二永磁体214相同弧度的弧线沿第二支撑部120的轴向O剖切第二永磁体214所得到的剖面。

在本实施例中，第二永磁体214的剖面的尺寸自靠近第一主体部2121的一端向远离第一主体部2121的一端逐渐减小，使得靠近气隙Q侧的一端的尺寸小于远离气隙Q侧的一端的尺寸，使得磁力线L更加向气隙Q一侧聚拢，使得气隙磁密波形更接近正弦波，提升气隙磁密。

图18示出了其中一种实施方式中的磁路图，其中箭头的方向为磁力线的方向。需要说明的是，第一实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述同样也适用于第二实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述；第一实施例中转子支架100、第一软磁体211、第一永磁体212、第二永磁体214、第二软磁体213的结位置关系描述同样也适用于第二实施例中转子支架100、第一软磁体211、第一永磁体212、第二永磁体214、第二软磁体213的结位置关系描述，在此不再赘述。

请参阅图19，图19为本申请第三实施例提供的轴向电机转子10的结构示意图。在本实施例中，与第一实施例不同的是，磁体单元210还包括第三软磁体215，第二永磁体214包括第二主体部2141、第三分部2142和第四分部2143，第三软磁体215位于第二主体部2141远离第二软磁体213的一侧，第三分部2142和第四分部2143沿第二支撑部120的周向C排布在第二主体部2141和第三软磁体215的两侧。在本实施例中，第二永磁体214中的第三分部2142和第四分部2143相对第二主体部2141向气隙Q侧突出，提升聚拢磁力线L的效果，进而使得气隙磁密波形更接近正弦波，提升气隙磁密。

在一种可能的实现方式中，第一软磁体211、第二软磁体213和第三软磁体215中的至少一种为软磁复合材料磁体。在本实施例中，第一软磁体211、第二软磁体213和第三软磁体215均为软磁体复合材料磁体。

请参阅图20，图20为两个轴向电机转子10相对的两对极的磁体单元210的磁路图，图20中示出了其中一种实施方式中的磁路图，其中箭头的方向为磁力线L的方向，为了清楚示意磁路图，图20中省去了第一软磁体211、第二软磁体213和第三软磁体215和转子支架100，在图20中示出了，两个对极的磁体单元210形成了磁路回路。需要说明的是，第一实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述同样也适用于第三实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述；第一实施例中转子支架100、第一软磁体211、第一永磁体212、第二软磁体213的结构关系和描述同样也适用于第三实施例中转子支架100、第一软磁体211、第一永磁体212、第二软磁体213的结构关系和描述，在此不再赘述。

请参阅图21，图21为本申请第四实施例提供的轴向电机转子10的结构示意图。在本实施例中，与第一实施例不同的是，第一永磁体212和第二永磁体214的剖面为“一”字形结构，具体的，磁体单元210包括第一软磁体211、第一永磁体212、第二软磁体213和第二永磁体214，第一软磁体211、第一永磁体212和第二软磁体213沿第二支撑部120的轴向O层叠设置，第二软磁体213背离第一永磁体212的表面设有凹槽2131，第二永磁体214位于凹槽2131内，第二永磁体214沿第二支撑部120的轴向O在第一永磁体212的投影位于第一永磁体212内。在本实施例中，第二永磁体214位于第二软磁体213的凹槽2131内，第二永磁体214沿周向C的两侧被第二软磁体213覆盖，使得从第二永磁体214沿周向C的两侧流出的磁力线能够被第二软磁体213聚拢，进而增加气隙磁密。

在一种可能的实现方式中，第二永磁体214沿轴向O在第一永磁体212的投影位于第一永磁体212内。在一实施方式中，第二永磁体214的弧度小于第一永磁体212的弧度。当将本实施例中的轴向电机转子10安装在轴向电机1上时，第二永磁体214相较于第一永磁体212靠近定子12设置，或者说第二永磁体214相较于第一永磁体212靠近气隙Q设置，第二永磁体214产生的磁力线L的范围比第一永磁体212产生的磁力线L的范围小，使得第二永磁体214的磁力线L更聚拢，而第二永磁体214更聚拢的磁力线L会吸引聚拢第一永磁体212产生的磁力线L，使得第一永磁体212和第二永磁体214的磁力线L更聚拢，进而使得进入气隙的磁力线L更多，提升气隙磁密，使得气隙磁密波形更接近正弦波，增加输出扭矩，提升轴向电机1的性能。

图22为两个轴向电机转子10相对的两对极的磁体单元210的磁路图，为了清楚示意磁路图，图22中省去了第一软磁体211、第二软磁体213和转子支架100，其中一个轴向电机转子10中一对极的磁体单元210的充磁方向相反，另一个轴向电机转子10中的一对极的磁体单元210的充磁方向相反，且两个轴向电机转子10中的两对极的磁体单元210的充磁方向满足在两对极的磁体单元210中形成磁力线L流通回路，磁力线L进入中间定子12中的绕组线圈中，在图22中示出了，两个对极的磁体单元210形成了磁路回路。

需要说明的是，第一实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述同样也适用于第四实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述；第一实施例中转子支架100、第一软磁体211、第二软磁体213的结构关系和描述同样也适用于第四实施例中转子支架100、第一软磁体211、第二软磁体213的结构关系和描述，在此不再赘述。

请参阅图23，图23为本申请第五实施例提供的轴向电机转子10中的磁体单元210的结构示意图。在本实施例中，与第一实施例不同的是，第一永磁体212的剖面为“一”字形结构，第二永磁体214的剖面为“U”字形结构。具体的，磁体单元210还包括第三软磁体215，第二永磁体214包括第二主体部2141、第三分部2142和第四分部2143，第三软磁体215位于第二主体部2141远离第二软磁体213的一侧，第三分部2142和第四分部2143沿第二支撑部120的周向C排布在第二主体部2141和第三软磁体215的两侧。在本实施例中，第二永磁体214中的第三分部2142和第四分部2143相对第二主体部2141向气隙Q侧突出，提升聚拢磁力线L的效果，进而使得气隙磁密波形更接近正弦波，提升气隙磁密。

图24为两个轴向电机转子10相对的两对极的磁体单元210的磁路图，为了清楚示意磁路图，图24中省去了第一软磁体211、第二软磁体213和第三软磁体215和转子支架100，图24中示出了其中一种实施方式中的磁路图，其中箭头的方向为磁力线L的方向。需要说明的是，第一实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述同样也适用于第五实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述；第一实施例中转子支架100、第一软磁体211、第二软磁体213的结构关系和描述同样也适用于第五实施例中转子支架100、第一软磁体211、第二软磁体213的结构关系和描述，在此不再赘述。

请参阅图25，图25为本申请第六实施例提供的轴向电机转子10中的磁体单元210的结构示意图。在本实施例中，与第一实施例不同的是，仅包括第一永磁体212,第一永磁体212的剖面为“U”字形结构。具体的，在本实施例中，第一永磁体212包括第一主体部2121、第一分部2122和第二分部2123，第一软磁体211、第一主体部2121和第二软磁体213沿第二支撑部120的轴向O层叠设置，第一分部2122和第二分部2123沿第二支撑部120的周向C排布在第一主体部2121和第二软磁体213的两侧。在本实施方式中，在第一永磁体212沿轴向O的两侧分别设置第一软磁体211和第二软磁体213，使得第一永磁体212沿轴向O两侧的磁力线均被软磁体聚拢，增加气隙磁密。在本实施方式中，第一分部2122和第二分部2123的设置，有利于聚拢磁力线L，当第一分部2122和第二分部2123朝向定子12的一侧突出，使得磁力线L汇聚进入定子12上的绕组线圈中，使得气隙磁密波形接近正弦波，可增加输出扭矩，减小转矩波动。在本实施例中，第一永磁体212的剖面为“U”字形。

图26为两个轴向电机转子10相对的两对极的磁体单元210的磁路图，为了清楚示意磁路图，图26中省去了第一软磁体211、第二软磁体213和转子支架100，图26中示出了其中一种实施方式中的磁路图，其中箭头的方向为磁力线L的方向。需要说明的是，第一实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述同样也适用于第六实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述；第一实施例中转子支架100、第一软磁体211、第二软磁体213的结构关系和描述同样也适用于第六实施例中转子支架100、第一软磁体211、第二软磁体213的结构关系和描述，在此不再赘述。

请参阅图27，图27为本申请第七实施例提供的轴向电机转子10中的磁体单元210的结构示意图。在本实施例中，与第一实施例不同的是，第一永磁体212和第二永磁体214的剖面呈“U”字形，且第一永 磁体212中分部与主体部的夹角大于90°，第二永磁体214中分部与主体部的夹角大于90°。具体的，在本实施例中，磁体单元210还包括第三软磁体215，第二永磁体214包括第二主体部2141、第三分部2142和第四分部2143，第三软磁体215位于第二主体部2141远离第二软磁体213的一侧，第三分部2142和第四分部2143沿第二支撑部120的周向C排布在第二主体部2141和第三软磁体215的两侧。在本实施例中，第二永磁体214中的第三分部2142和第四分部2143相对第二主体部2141向气隙侧突出，提升聚拢磁力线的效果，进而使得气隙磁密波形更接近正弦波，提升气隙磁密。

在本实施例中，在第二永磁体214中，第三分部2142和第四分部2143与第二主体部2141之间的夹角大于90°；在第一永磁体212中，第一分部2122和第二分部2123与第一主体部2121之间的夹角大于90°。在一些实施方式中，可根据需要来设置第三分部2142和第四分部2143与第二主体部2141之间的夹角的角度值，可根据需要来设置第一分部2122和第二分部2123与第一主体部2121之间的夹角的角度值，以使得磁体结构200满足轴向电机1的磁密需求、输出转矩需求等。

在本实施例中，第一软磁体211、第二软磁体213和第三软磁体215的形状和尺寸可根据第一永磁体212和第二永磁体214的形状和尺寸来设置，使得磁体单元210能够安装在转子支架100中。

图28为两个轴向电机转子10相对的两对极的磁体单元210的磁路图，为了清楚示意磁路图，图28中省去了第一软磁体211、第二软磁体213和第三软磁体215和转子支架100，图28中示出了其中一种实施方式中的磁路图，其中箭头的方向为磁力线L的方向。需要说明的是，第一实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述同样也适用于第七实施例中转子支架100和磁体结构200的结构和位置关系描述。

以上对本申请实施例所提供的轴向电机转子、轴向电机、动力总成及车辆进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施例进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施例及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (15)

1. 一种轴向电机转子，其特征在于，包括；

   转子支架，包括同轴设置的第一支撑部和第二支撑部，且所述第一支撑部套设在所述第二支撑部远离所述第二支撑部的轴线的一侧；

   磁体结构，包括多个磁体单元，所述多个磁体单元沿所述第二支撑部的周向依次排布，且所述多个磁体单元中的每一个磁体单元位于所述第一支撑部和所述第二支撑部之间，所述磁体单元沿所述第二支撑部径向的两端分别与所述第一支撑部和所述第二支撑部固定，所述磁体单元包括第一软磁体和第一永磁体，且至少部分所述第一软磁体和至少部分所述第一永磁体沿所述第二支撑部的轴向层叠设置。
2. 根据权利要求1所述的轴向电机转子，其特征在于，所述磁体单元的周向尺寸自靠近所述第二支撑部一端向远离所述第二支撑部的一端逐渐增大。
3. 根据权利要求1所述的轴向电机转子，其特征在于，所述第一永磁体沿所述第二支撑部的径向连续。
4. 根据权利要求1所述的轴向电机转子，其特征在于，所述第一永磁体沿所述第二支撑部的轴向在所述第一软磁体的投影位于所述第一软磁体内。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的轴向电机转子，其特征在于，所述磁体单元还包括第二软磁体，所述第一永磁体包括第一主体部、第一分部和第二分部，所述第一软磁体、所述第一主体部和所述第二软磁体沿所述第二支撑部的轴向层叠设置，所述第一分部和所述第二分部沿所述第二支撑部的周向排布在所述第一主体部和所述第二软磁体的两侧。
6. 根据权利要求5所述的轴向电机转子，其特征在于，所述磁体单元还包括第二永磁体，所述第二软磁体背离所述第一主体部的表面设有凹槽，所述第二永磁体位于所述凹槽内。
7. 根据权利要求6所述的轴向电机转子，其特征在于，所述第二永磁体沿所述第二支撑部的轴向在所述第一主体部的投影位于所述第一主体部内。
8. 根据权利要求6所述的轴向电机转子，其特征在于，所述磁体单元还包括第三软磁体，所述第二永磁体包括第二主体部、第三分部和第四分部，所述第三软磁体位于所述第二主体部远离所述第二软磁体的一侧，所述第三分部和所述第四分部沿第一方向排布在所述第二主体部和所述第三软磁体的两侧。
9. 根据权利要求8所述的轴向电机转子，其特征在于，所述第一软磁体、所述第二软磁体和所述第三软磁体中的至少一种为软磁复合材料磁体。
10. 根据权利要求1-4任一项所述的轴向电机转子，其特征在于，所述磁体单元还包括第二软磁体和第二永磁体，所述第一软磁体、所述第一永磁体和所述第二软磁体沿所述第二支撑部的轴向层叠设置，所述第二软磁体背离所述第一永磁体的表面设有凹槽，所述第二永磁体位于所述凹槽内，所述第二永磁体沿所述第二支撑部的轴向在所述第一永磁体的投影位于所述第一永磁体内。
11. 根据权利要求1-10任一项所述的轴向电机转子，其特征在于，所述转子支架还包括多个定位柱，所述多个定位柱中的每一个所述定位柱的两端分别与所述第一支撑部和所述第二支撑部固定连接，所述定位柱将相邻的两个所述磁体单元间隔，相邻的两个所述定位柱以及所述相连的两个定位柱之间的部分第一支撑部和部分第二支撑部围合成收容空间，所述磁体单元位于所述收容空间内。
12. 一种轴向电机，其特征在于，所述轴向电机包括电机轴、定子和如权利要求1-11任一项所述的轴向电机转子，所述定子安装在所述电机轴上且与所述电机轴转动连接，所述轴向电机转子安装在所述电机轴上且与所述电机轴固定连接，所述第一软磁体位于所述第一永磁体背离所述定子的一侧。
13. 根据权利要求12所述的轴向电机，其特征在于，所述轴向电机包括两个所述轴向电机转子，所述两个轴向电机转子均安装在所述电机轴上且与所述电机轴固定连接，所述两个轴向电机转子位于所述定子沿所述电机轴轴向的两侧。
14. 一种动力总成，其特征在于，包括变速箱和如权利要求12所述的轴向电机，所述轴向电机与所述变速箱中的动力输入轴传动连接，用于向所述动力输入轴输出动力。
15. 一种车辆，其特征在于，所述车辆包括车本体和如权利要求12或者13所述的轴向电机，所述轴向电机安装在所述车本体上；或者

    所述车辆包括车本体和如权利要求14所述的动力总成，所述动力总成安装在所述车本体上。