转子和永磁电机的制作方法

文档序号:26133984发布日期:2021-08-03 13:20阅读:68来源:国知局
转子和永磁电机的制作方法

本实用新型涉及永磁电机领域,特别是涉及一种转子和永磁电机。



背景技术:

环境污染和能源危机促使新能源汽车行业的快速发展,尤其是电动汽车行业蓬勃发展,而车用驱动永磁电机作为电动汽车的关键执行部件之一,其性能对于整车的性能至关重要。由于具有较高的功率密度和较高的效率等优点,永磁电机已被广泛应用于车用驱动永磁电机领域,永磁电机具有结构简单、体积小、损耗小、效率高和易于控制等优点。为了提升驱动系统的功率密度,通常采用永磁电机和减速器配合的方式来给电动汽车提供驱动力,或者是永磁电机、减速机和永磁电机控制器高度集成的三合一总成。

然而,由于电动汽车特殊的运行工况,需要永磁电机具有较高的转矩密度,也就是说需要永磁电机大转矩的同时还需要保证永磁电机具有较小的体积;在现有技术中,有的会采用永磁电机叠高的方式来增加永磁电机的输出转矩,但是也会增大永磁电机的体积;还有的会使用高性磁的磁钢来提高永磁电机的输出转矩,但是高性能的磁钢也会使得永磁电机的成本提高,并且高性能的磁钢也会导致磁路的饱和,进而使得铁耗增加,与此同时提高磁钢剩磁对转矩性能的提升是有限的,当达到一定程度,永磁电机的转矩性能便无法进一步提升。

同时,在现有技术中,当磁钢用量相同时,转子磁桥的厚度会影响磁钢的漏磁,较大的磁桥厚度使得漏磁增大,进而使得永磁电机的输出转矩降低,因此为了获得较大的输出转矩,则需要尽可能减小磁桥的厚度,但磁桥厚度过小又会使得永磁电机磁钢退磁状态加剧,这主要是由于较小的磁桥厚度,抑制了退磁磁场的走向,使得退磁磁场偏向于集中经过永磁电机磁钢,从而使得磁场的退磁状态加剧,若为了降低磁钢的退磁率,又需要提高磁钢的矫顽力,则又提升需要增加稀土的用量,从而使得磁钢成本增高,进而增加永磁电机的总成本;也可以增加磁钢的用量来降低磁钢的退磁率,保证永磁电机的稳定性,但是磁钢用量的增加也会增加永磁电机的成本,并且磁钢用量的增加也会使得转子在离心力作用的机械强度变差。

因此,如何在不增加体积和成本的前提下,设计出一种具有优秀的抗退磁性能的转子来保证永磁电机的输出转矩很有必要。



技术实现要素:

本实用新型提出一种转子和永磁电机,能够在不增加体积、成本,并保证永磁电机的输出转矩的前提下,设计出一种具有优秀的抗退磁性能的转子。

本实用新型采用的技术方案是:一种转子,包括铁芯和磁钢槽组,所述磁钢槽组包括两条呈v形分布的且v形的尖端方向朝向铁芯中心的第一磁钢槽,所述第一磁钢槽内设有截面为矩形的磁钢,且两条所述第一磁钢槽之间位于v形尖端处为磁桥,每个所述第一磁钢槽对应地设置有空气槽,所述空气槽设于两条所述第一磁钢槽相夹的一侧,且所述空气槽靠近所述磁钢的边角处。

进一步地,所述第一磁钢槽包括从v形的尖端到开口方向延伸的第一槽壁和第二槽壁,所述磁钢内嵌于所述第一槽壁和第二槽壁之间,所述第一槽壁设于两条所述第一磁钢槽相夹的一侧,所述磁钢包括与所述第一槽壁垂直的第一端部和第二端部,所述第一端部朝向v形开口方向设置,所述第二端部朝向v形尖端方向设置;所述空气槽包括第一空气槽,所述第一空气槽靠近所述磁钢的所述第一端部处的边角。

进一步地,所述第一空气槽的槽壁距离所述第一槽壁的最小垂直距离d1为0.2mm到0.3mm;所述第一空气槽的中心距离所述第一端部的垂直距离d2为0.2mm到0.3mm;所述第一磁钢槽还包括与所述第一槽壁连接且朝向两个所述第一磁钢槽夹角内侧偏转的第三槽壁,所述第一空气槽的槽壁距离所述第三槽壁的最小垂直距离d3为0.2到0.3mm。

进一步地,所述空气槽还包括第二空气槽,所述第二空气槽靠近所述磁钢的所述第二端部处的边角。

进一步地,所述第二空气槽的槽壁距离所述第一槽壁的最小垂直距离d4为0.2mm到0.4mm;所述第二空气槽的中心距离所述第二端部的垂直距离d5为0.6mm到0.8mm。

进一步地,所述第一空气槽和第二空气槽为椭圆形。

进一步地,所述第一空气槽的长轴l1的长度为0.5mm到0.6mm,短轴l2的长度为0.3mm到0.4mm,且所述长轴与第一槽壁的夹角a为20°到35°;所述第二空气槽的长轴l3的长度为0.6mm到0.7mm,短轴l4的长度为0.3mm到0.4mm,且所述长轴与所述第一槽壁的夹角b为20°到35°。

进一步地,所述磁钢槽组还包括两条呈v形分布的且v形的尖端方向朝向铁芯中心的第二磁钢槽,所述第二磁钢槽设于所述第一磁钢槽远离所述铁芯中心的一侧。

进一步地,两条所述第一磁钢槽之间的夹角小于15°。

一种永磁电机,所述永磁电机包括所述的转子。

与现有技术比较,本实用新型通过在转子铁芯的磁钢槽中设置了第一凸部,第一凸部的设置能够起到引流作用,在永磁电机处于最恶劣退磁状态时,该第一凸部能够引流退磁磁场,缓解退磁磁场对磁钢边角的退磁作用,同时对永磁电机的输出转矩不会造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型中铁芯上的磁钢槽的结构示意简图;

图2为本实用新型a的放大结构示意简图;

图3为本实用新型b的放大结构示意简图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型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实用新型,并不用于限定本实用新型。

本申请中转子包括由多片冲片叠加形成的铁芯,铁芯包括多个沿其周向分布的磁极,每一个磁极包括一个磁钢槽组。

如图1所示,以铁芯其中一个磁钢槽组为例进行说明,磁钢槽组包括两条第一磁钢槽1和两条第二磁钢槽2。

其中,两条第一磁钢槽1呈v形对称分布,并且两条第一磁钢槽1构成的v形的尖端朝向铁芯中心方向延伸,开口朝向铁芯的外侧,两条第一磁钢槽1位于尖端的端部之间形成第一磁桥11,每条第一磁钢槽1中内嵌有一个磁钢3,磁钢3通过胶粘的方式固定在第一磁钢槽1的中部位置。

进一步地,两条第二磁钢槽2也呈v形分布,第二磁钢槽2设于第一磁钢槽1的上方,即位于第一磁钢槽1径向方向的外侧,并且两条第二磁钢槽2构成的v形的尖端朝向铁芯中心方向延伸,开口朝向铁芯的外侧,两条第二磁钢槽2位于尖端的端部之间形成第二磁桥21,每条第二磁钢槽2中也内嵌有磁钢3,磁钢3通过胶粘的方式固定在第二磁钢槽2的中部位置;同时,第一磁钢槽1和第二磁钢槽2之间具有一定间隔,第一、第二磁钢槽均沿着永磁电机的交轴磁路设置,这样有助于减小磁钢槽对永磁电机交轴电感的影响,进而保证永磁电机的磁阻转矩从而有利于缓解交轴磁路的饱和,增大磁阻转矩的利用率,另外两层磁钢之间一定的距离也有利于缓解退磁磁场对磁钢的退磁效应。

优选地,两条第一磁钢槽1之间的夹角小于15°,这样可以保证磁阻转矩的利用率。

进一步地,第一磁钢槽1包括从v形的尖端到开口方向延伸的第一槽壁15和第二槽壁16,第一槽壁15和第二槽壁16相对设置,其中,第一槽壁15设置在v形的开口内侧,即两个第一磁钢槽1相夹的一侧,而第二槽壁16设置在v形的开口外侧;而磁钢3则贴合设置在第一、第二槽壁之间,磁钢3的两个侧部与第一槽壁15和第二槽壁16相贴合,磁钢3还包括第一端部31和第二端部32,第一、第二端部均与第一、第二磁钢呈夹角设置,本实施例中为垂直,第一端部31朝向v形的开口方向设置,而第二端部32朝向v形的尖端方向设置;且第一磁钢槽1还包括第三槽壁17,第三槽壁17与第一槽壁15连接,且第三槽壁17朝向两个第一磁钢槽1夹角内侧偏转一定角度,第三槽壁17与第一槽壁15的连接处设于磁钢3附近。

本申请中的转子上设有多组空气槽4,每组空气槽4与第一磁钢槽1一一对应设置,即每一个第一磁钢槽1附近均设置有一组与其对应的空气槽4,空气槽4设于两条第一磁钢槽1相夹的一侧,且空气槽4设置在靠近磁钢3的边角处,在空气槽4的作用下,使得磁钢3在最恶劣退磁工况下的抗退磁性能得到了改善,退磁率明显降低,输出转矩得到了一定的保障,并且转矩脉动也相对较小。

进一步地,如图2所示,每组空气槽4均包括第一空气槽41和第二空气槽42;其中,以第一空气槽41为例,第一空气槽41设置在靠近第一磁钢槽1中的磁钢3的上边角处,即靠近该磁钢3位于第一端部31的边角,且第一空气槽41的槽壁距离第一槽壁15的最小垂直距离d1为0.2mm到0.3mm,第一空气槽41的中心距离第一端部31的垂直距离d2为0.2mm到0.3mm,且第一空气槽41的槽壁距离第三槽壁17的最小垂直距离d3为0.2mm到0.3mm。

这样的设计避免第一空气槽41距离第一磁钢槽1的槽壁太近而影响到转子的机械强度,并且提升铁芯生产加工的难度的问题,且避免第一空气槽41距离第一磁钢槽1的槽壁太远又会增大磁钢3的漏磁,不利于提升该处磁钢边角的处的磁钢工作点,导致磁钢3的抗退磁能力降低的问题。

进一步地,如图3所示,第二空气槽42设置在靠近第一磁钢槽1中磁钢3的第二端部32处的边角设置,而第二空气槽42的槽壁距离第一槽壁15的最小垂直距离d4为0.2mm到0.4mm,第二空气槽42的中心距离第二端部32的垂直距离d5为0.6mm到0.8mm。

这样的设计避免第二空气槽42距离第一磁钢槽1的槽壁太近而影响到转子的机械强度,并且提升铁芯生产加工的难度的问题,同时避免第二空气槽42距离第一磁钢槽1的槽壁太远又会增大磁钢3的漏磁,不利于提升该处磁钢边角的处的磁钢工作点,导致磁钢3的抗退磁能力降低的问题。

优选地,本申请中的第一空气槽41和第二空气槽42均设置为椭圆形,这是因为椭圆形的空气槽相比于其他形状,对磁钢抑制退磁效果更加明显。

进一步地,第一空气槽41为椭圆形,且其长轴l1的长度为0.5mm到0.6mm,短轴l2的长度为0.3mm到0.4mm,且长轴与第一槽壁15的夹角a为20°到35°;第二空气槽42为椭圆形,其长轴l3的长度为0.6mm到0.7mm,短轴l4的长度为0.3mm到0.4mm,且长轴与第一槽壁15的夹角b为20°到35°;这样的设置使得空气槽的尺寸正好,避免空气槽的尺寸太小,从而无法有效缓解靠近该处磁钢边角的退磁率,避免空气槽的尺寸太大而影响该处的机械强度,并导致永磁电机的输出转矩较低的问题,同时使椭圆形的空气槽与磁钢槽之间的相对位置能够起到最佳的抗退磁性能。

进一步地,空气槽的形状也可以设置为圆形或其他不规则的形状。

本申请还提出了一种永磁电机,永磁电机包括本申请提出的转子。

经过试验,采取具有同样数量和v形设置的两组转子的永磁电机进行对照试验,一组采用常规的空气槽设计的传统永磁电机,另一组采用本申请的空气槽设计的永磁电机,在同等恶劣情况下的磁钢退磁情况如下:

传统永磁电机:左右两个第一磁钢槽中磁钢的退磁率分别为2.33%和2.37%,磁钢的退磁位置主要集中在边角处;

本申请的永磁电机:左右两个第一磁钢槽中磁钢的退磁率分别为1.89%和1.91%,退磁位置集中在边角处,退磁面积减小。

经过测试对比,传统永磁电机和本申请中永磁电机在条件相等的情况下,两者的工作情况为:传统电机,转矩平均值为220.1183nm,转矩脉动为3.69%;本申请的电机,转矩平均值为220.1039nm,转矩脉动为3.66%。

由上可知,在大幅减小磁钢退磁率的情况下,本申请中的永磁电机与传统永磁电机的输出转矩基本不变,输出脉动一致,本申请的设置具有相当优异的实用价值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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