转子冲片、电机转子及永磁同步电机的制作方法

本发明涉及永磁同步电机领域，更具体地说，涉及一种转子冲片、电机转子及永磁同步电机。

背景技术：

随着全球变暖以及能源危机的不断加剧，新能源汽车替代现有的燃油汽车已经成为必然的趋势。永磁同步电机由于高转矩密度、高效率、高功率密度等特点而成为新能源汽车驱动电机的首选。永磁同步电机作为新能源汽车动力总成的重要组成部分，其转子所采用的磁路拓扑结构一直以来都为业界设计人员所关注。

针对多层磁钢平行放置磁路拓扑结构，申请号为201610325058.2的中国专利申请中提出，使每组对称的隔磁槽之间不贯通，即在隔磁槽中间保留有一定宽度的肋(即隔磁桥结构)，对转子铁芯起到径向支撑的作用，从而减小转子边缘受到的应力，保证转子的机械强度，以及减小转子的离心力。申请号为201180042631.4的中国专利申请提出，将每层磁钢安置槽孔采用梯形设计，梯形两侧分别设置倾斜横梁；申请号为201080048982.1的中国专利申请则提出，在不同磁钢的隔磁槽之间设置磁通调制组。

但上述方案都无法解决多层磁钢平行放置磁路拓扑结构中最上层磁钢漏磁的问题，如图1所示，部分磁场将无法抵达转子铁芯外周。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对上述多层磁钢平行放置磁路拓扑结构中最上层磁钢漏磁的问题，提供一种新的转子冲片、电机转子及永磁同步电机。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种转子冲片，包括多个沿圆周方向均匀分布的磁钢安装位，每一所述磁钢安装位包括沿转子冲片的径向分布的一个第一磁钢插槽和多个第二磁钢插槽，且所述第一磁钢插槽位于第二磁钢插槽的外层；所述第一磁钢插槽包括第一插槽部和两个分别位于第一插槽部两侧且对称分布的第一辅助屏蔽槽；所述两个第一辅助屏蔽槽的底端分别与所述第一插槽部的两侧连通。

在本发明所述的转子冲片中，所述两个第一辅助屏蔽槽与所述第一插槽部组成碗形通槽；所述两个第一辅助屏蔽槽的相对侧分别向所述第一插槽部的上方突出，使得所述第一插槽部上方形成燕尾形的极靴。

在本发明所述的转子冲片中，所述第二磁钢插槽包括第二插槽部和两个分别位于第二插槽部两侧且对称分布的第二辅助屏蔽槽，所述第二辅助屏蔽槽的底端延伸到所述第二插槽部的侧面，且所述第二辅助屏蔽槽与所述第二插槽部之间具有辅助磁桥；每一所述磁钢安装位的所述第一插槽部和所述第二插槽部平行设置并分别垂直于所在位置的转子冲片的径向。

在本发明所述的转子冲片中，所述第一辅助屏蔽槽和所述第二辅助屏蔽槽分别沿转子冲片的径向分布。

在本发明所述的转子冲片中，所述多个第二磁钢插槽包括首位第二磁钢插槽及末位第二磁钢插槽，所述首位第二磁钢插槽靠近所述第一磁钢插槽，所述末位第二磁钢插槽靠近所述转子冲片圆心；所述第一磁钢插槽的尺寸小于所述首位第二磁钢插槽的尺寸，所述首位第二磁钢插槽的尺寸小于所述末位第二磁钢插槽的尺寸。

在本发明所述的转子冲片中，所述第一辅助屏蔽槽和第二辅助屏蔽槽的顶端向上延伸，并与转子冲片的外圆形成非均匀主磁桥。

本发明还提供一种电机转子，包括转子铁芯和转轴；所述转子铁芯包括多个沿该转子铁芯轴向分布的铁芯单元，且每一铁芯单元上具有多个沿该铁芯单元的圆周方向均匀分布的磁极，每一所述磁极包括沿铁芯单元的径向分布的一个第一磁钢插槽、多个第二磁钢插槽，所述第一磁钢插槽位于第二磁钢插槽的外层且所述第一磁钢插槽和第二磁钢插槽内分别插有磁钢；所述第一磁钢插槽包括第一插槽部和两个分别位于第一插槽部两侧且对称分布的第一辅助屏蔽槽；所述两个第一辅助屏蔽槽的底端分别与所述第一插槽部的两侧连通。

在本发明所述的电机转子中，所述两个第一辅助屏蔽槽与所述第一插槽部组成碗形通槽；所述两个第一辅助屏蔽槽的相对侧分别向所述第一插槽部的上方突出，使得所述第一插槽部上方形成燕尾形的极靴。

在本发明所述的电机转子中，所述第二磁钢插槽包括第二插槽部和两个分别位于第二插槽部两侧且对称分布的第二辅助屏蔽槽，所述第二辅助屏蔽槽的底端延伸到所述第二插槽部的侧面，且所述第二辅助屏蔽槽与所述第二插槽部之间具有辅助磁桥；每一所述磁钢安装位的所述第一插槽部和所述第二插槽部平行设置并分别垂直于所在位置的铁芯单元的径向；所述第一辅助屏蔽槽和所述第二辅助屏蔽槽分别沿铁芯单元的径向分布，所述多个第二磁钢插槽包括首位第二磁钢插槽及末位第二磁钢插槽，所述首位第二磁钢插槽靠近所述第一磁钢插槽，所述末位第二磁钢插槽靠近所述转子冲片圆心；所述第一磁钢插槽的尺寸小于所述首位第二磁钢插槽的尺寸，所述首位第二磁钢插槽的尺寸小于所述末位第二磁钢插槽的尺寸；所述第一辅助屏蔽槽和第二辅助屏蔽槽的顶端向上延伸，并与铁芯单元的外圆形成非均匀主磁桥。

本发明还提供一种永磁同步电机，包括机壳和位于机壳内的定子，所述永磁同步电机还包括如上所述的电机转子。

本发明的转子冲片、电机转子及永磁同步电机，通过将靠近转子外周表面的一层磁钢安装位的辅助屏蔽槽与磁钢插槽之间的通槽结构，可显著减小该层磁钢漏磁，从而提高磁钢利用率。同时该层磁钢顶部的燕尾型极靴结构可以减缓主磁桥处的应力集中，优化主气隙磁通。

附图说明

图1是现有电机转子中磁场的示意图。

图2是本发明转子冲片实施例的示意图。

图3是本发明永磁同步电机实施例的示意图。

图4是本发明电机转子中磁场的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，是本发明转子冲片实施例的示意图，该转子冲片可叠加形成转子铁芯。本实施例中的转子冲片20包括多个磁钢安装位，且该多个磁钢安装位在转子冲片20上沿圆周方向均匀分布。每一磁钢安装位包括沿转子冲片的径向分布的一个第一磁钢插槽和多个第二磁钢插槽，且第一磁钢插槽位于第二磁钢插槽的外层。第一磁钢插槽包括第一插槽部211和两个第一辅助屏蔽槽212，且两个第一辅助屏蔽槽212分别位于第一插槽部211的两侧且对称分布(对称轴为穿过第一插槽部211中心的径向线)。上述两个第一辅助屏蔽槽212的底端分别与第一插槽部211的两侧连通第一辅助屏蔽槽212的底端与第一插槽部211之间通过突起结构固定第一插槽部211内的磁钢，避免磁钢移动到第一辅助屏蔽槽212。特别地，两个第一辅助屏蔽槽212与第一插槽部211组成碗形通槽。

上述转子冲片通过将靠近转子外周表面的第一磁钢安装位的第一辅助屏蔽槽212与第一插槽部211之间的通槽结构，使得插接到第一插槽部211的磁钢的磁场无法向两侧泄露，如图4所示，从而显著减小该层磁钢漏磁，提高磁钢利用率。

为减缓第一插槽部211与转子外圆形成的主磁桥24的应力集中，可使两个第一辅助屏蔽槽212的相对侧分别向第一插槽部211的上方突出，使得第一插槽部211上方形成燕尾形的极靴。

在上述的转子冲片中，第二磁钢插槽包括第二插槽部和两个分别位于第二插槽部两侧且对称分布的第二辅助屏蔽槽，第二辅助屏蔽槽的底端延伸到第二插槽部的侧面，且第二辅助屏蔽槽与第二插槽部之间具有辅助磁桥；每一磁钢安装位的第一插槽部和第二插槽部平行设置并分别垂直于所在位置的转子冲片的径向。

在一个具体的实施例中，多个第二磁钢插槽包括首位第二磁钢插槽及末位第二磁钢插槽，首位第二磁钢插槽靠近第一磁钢插槽，末位第二磁钢插槽靠近转子冲片20的圆心。需要说明的是，第二磁钢插槽的数量不限于两个，可根据需要进行调整。

此时，每一磁钢安装位具有两层第二磁钢插槽，从而使得每一磁钢安装位具有三层磁钢插槽。进一步地，首位第二磁钢插槽包括首位第二插槽部221以及两个首位第二辅助屏蔽槽222。首位第二辅助屏蔽槽222位于首位第二插槽部221的两侧且对称分布(对称轴为穿过首位第二插槽部221中心的径向线)，该首位第二辅助屏蔽槽222的底端延伸到首位第二插槽部221的侧面(即首位第二辅助屏蔽槽222的底端与首位第二插槽部221的底端持平)且首位第二辅助屏蔽槽222与首位第二插槽部221之间具有首位辅助磁桥223。末位第二磁钢插槽包括末位第二插槽部231以及两个末位第二辅助屏蔽槽232。末位第二辅助屏蔽槽232位于末位第二插槽部231的两侧且对称分布(对称轴为穿过末位第二插槽部231中心的径向线)，该末位第二辅助屏蔽槽232的底端延伸到末位第二插槽部231的侧面(即末位第二辅助屏蔽槽232的底端与末位第二插槽部231的底端持平)且末位第二辅助屏蔽槽232与末位第二插槽部231之间具有末位辅助磁桥233。

特别地，在每一磁钢安装位中，第一磁钢插槽的尺寸小于首位第二磁钢插槽的尺寸，且首位第二磁钢插槽的尺寸小于末位第二磁钢插槽的尺寸。

每一磁钢安装位的第一插槽部211、首位第二磁钢插槽的首位第一插槽部221和末位磁钢插槽的末位第二插槽部231平行设置并分别垂直于所在位置的转子冲片20的径向。由于每一磁钢安装位中的各层磁钢沿径向呈平行布置，并使各层磁钢磁化方向相同，结合多层屏蔽槽，可增大凸极比，也即增大了磁阻转矩分量的比例，从而可大大提高电机转矩密度。磁阻转矩分量的增加，可克服控制器失控时电机高速反电势过高对前级驱动器损坏的风险。

首位第二磁钢插槽的辅助磁桥223和末位磁钢插槽中的辅助磁桥233可提高磁钢的抗去磁能力及电机弱磁率，结合多层布置形成的高凸极率，可拓宽电机恒功率调速范围，同时首位第二磁钢插槽的辅助磁桥223和末位磁钢插槽中的辅助磁桥233也增强了转子机械强度及转子可靠性。当然，在实际应用中，根据转子机械强度、磁钢抗去磁能力及弱磁率等综合要求，上述首位第二磁钢插槽的辅助磁桥223和末位磁钢插槽中的辅助磁桥233可部分或全部省去。上述首位第二磁钢插槽的辅助磁桥223和末位磁钢插槽中的辅助磁桥233的宽度不仅需要考虑转子机械强度、磁钢漏磁，而且还需要考虑磁钢抗去磁能力及电机弱磁率的影响。

上述第一辅助屏蔽槽212、首位第二磁钢插槽的首位第二辅助屏蔽槽222和末位磁钢插槽中的末位第二辅助屏蔽槽232的顶端分别向上延伸，并与转子冲片20的外圆形成非均匀主磁桥24，通过该主磁桥24，可改善气隙磁密波形和反电势波形，降低齿槽转矩和高速转矩脉动。更重要的是，非均匀主磁桥24在机械上可削弱主磁桥24的应力集中。上述第一辅助屏蔽槽212、首位第二磁钢插槽的首位第二辅助屏蔽槽222和末位磁钢插槽中的末位第二辅助屏蔽槽232的宽度可根据转子机械强度及极间漏磁大小综合选取。

在每一磁钢安装位中，第一辅助屏蔽槽212、首位第二磁钢插槽的首位第二辅助屏蔽槽222和末位磁钢插槽中的末位第二辅助屏蔽槽232与磁极中心线(即各层磁钢中心所在的径向线)成一定夹角，调整此角度即可调整由磁钢所产生的磁力线路径，从而改变极弧系数。特别地，可使第一辅助屏蔽槽212、首位第二磁钢插槽的首位第二辅助屏蔽槽222和末位磁钢插槽中的末位第二辅助屏蔽槽232沿转子冲片20的径向分布。

此外，为减轻转子铁芯重量，上述转子冲片20上可具有多个减重孔25，例如每一磁钢安装位具有一个减重孔25。

上述转子冲片可直接应用于电机转子，该电机转子包括转子铁芯和转轴。该转子铁芯包括多个沿该转子铁芯轴向分布的铁芯单元，且每一铁芯单元上具有多个沿该铁芯单元的圆周方向均匀分布的磁极。每一磁极包括沿铁芯单元的径向分布的一个第一磁钢插槽和多个第二磁钢插槽且第一磁钢插槽和第二磁钢插槽内分别插有磁钢，上述第一磁钢插槽位于第二磁钢插槽的外层。第一磁钢插槽包括第一插槽部和两个分别位于第一插槽部两侧且对称分布的第一辅助屏蔽槽；两个第一辅助屏蔽槽的底端分别与第一插槽部的两侧连通。

特别地，上述两个第一辅助屏蔽槽的底端分别与第一插槽部组成碗形通槽。

在上述的电机转子中，两个第一辅助屏蔽槽的相对侧分别向第一插槽部的上方突出，使得第一插槽部上方形成燕尾形的极靴，从而减缓第一插槽部211与转子外圆形成的主磁桥24的应力集中。

第二磁钢插槽包括第二插槽部和两个分别位于第二插槽部两侧且对称分布的第二辅助屏蔽槽，第二辅助屏蔽槽的底端延伸到第二插槽部的侧面且第二辅助屏蔽槽与第二插槽部之间具有辅助磁桥；每一磁钢安装位的第一插槽部和第二插槽部平行设置并分别垂直于所在位置的转子冲片的径向。

第一辅助屏蔽槽和第二辅助屏蔽槽沿铁芯单元的径向分布，多个第二磁钢插槽包括首位第二磁钢插槽及末位第二磁钢插槽，其中首位第二磁钢插槽靠近第一磁钢插槽，末位第二磁钢插槽靠近所述转子冲片圆心；第一磁钢插槽的尺寸小于首位第二磁钢插槽的尺寸，首位第二磁钢插槽的尺寸小于所述末位第二磁钢插槽的尺寸；第一辅助屏蔽槽和第二辅助屏蔽槽的顶端分别向上延伸且与铁芯单元的外圆形成非均匀主磁桥。

如图3所示，本发明还提供一种永磁同步电机，包括机壳和位于机壳内的定子10、电机转子，且上述电机转子中的转子铁芯由图2所示的转子冲片20构成，该转子冲片20上具有16个磁钢安装位，每一磁钢安装位具有三个平行设置的磁钢。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。