电机转子、电机、汽车的制作方法

1.本发明属于电机制造技术领域，具体涉及一种电机转子、电机、汽车。


背景技术：

2.永磁同步电机特别是内置式永磁同步电机因为其调速范围宽、效率高、功率密度高、结构紧凑和响应能力快等优点，被广泛应用到电动汽车的驱动系统中。
3.永磁同步电机转子拓扑结构的不同对电机的性能有着很大的影响。相较于表贴式永磁体的转子结构，内置式由于其转子磁路的不对称性具有更高的永磁体利用率和更宽的恒功率速度范围。与此同时，内置式永磁同步电机还具有转子设计灵活性大的特点，因此，可以通过改变转子拓扑结构、增加修形等方式来提高电机性能。
4.电动汽车是当前新能源汽车的主要类型，相比传统内燃机汽车，电动汽车的动力传动系统在动力源以及结构都有较大变动，从而使传动系的扭转振动具有新的特点。研究如何降低电动汽车动力传动系统的扭转振动，对提高整车的安全性和舒适性有重要意义，驱动电机是传动系稳态扭振的主要激励源，其转矩脉动的大小直接影响动力传动系的稳态扭振响应。
5.永磁同步电机的转子外径大小影响了磁极布置及调整空间，当转子外径小时，通过调节磁钢尺寸如磁钢厚度、宽度或者磁钢不同布置角度对电机的转矩脉动降低效果有限，此时可通过在转子修形来优化转矩脉动，进而优化电机上车nvh(noise、vibration、harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能。


技术实现要素：

6.因此，本发明提供一种电机转子、电机、汽车，以克服现有技术中通过调节磁钢尺寸对电机的转矩脉动降低效果有限的不足。
7.为了解决上述问题，本发明提供一种电机转子，包括转子本体，所述转子本体具有沿其周向均匀交替的多个磁极，所述转子本体包括转子铁芯，在每一磁极下，所述转子铁芯上构造有第一磁钢槽与第二磁钢槽，所述第一磁钢槽与所述第二磁钢槽关于磁极中心线对称，所述转子铁芯的外圆直径为dw，与所述转子铁芯的外圆同心的直径为dd的第一圆与所述转子铁芯的外圆之间形成扇环区域，所述扇环区域内的所述转子铁芯上构造有第一辅助槽，0.89dw≤dd≤0.91dw。
8.优选地，所述第一磁钢槽与所述第二磁钢槽之间形成朝向于所述转子铁芯的外圆一侧的张角α，145
°
≤α≤151
°
。
9.优选地，所述第一辅助槽处于所述磁极中心线与所述第一磁钢槽之间，所述第一辅助槽包括第一径向边、第二径向边、第三径向边、第一周向边、第二周向边、第三周向边，所述第一径向边、第二径向边、第三径向边由所述磁极中心线朝向所述第一磁钢槽一侧依次间隔设置，所述第一周向边、第二周向边、第三周向边沿着所述转子铁芯的径向向外依次间隔设置，所述第一径向边、第三周向边、第二径向边、第二周向边、第三径向边、第一周向
边依次首尾相接。
10.优选地，所述第一径向边与所述第二径向边之间的夹角为第一夹角βa，所述第二径向边与所述第三径向边之间的夹角为第二夹角βb，βa＝βb；和/或，所述第一周向边对应的第一定位圆的直径为da，所述第二周向边对应的第二定位圆的直径为db，所述第三周向边对应的第三定位圆的直径为dc，da＝1.006dd，db＝1.011dd，dc＝1.016dd。
11.优选地，所述第一径向边与所述磁极中心线之间的夹角为γa，γa＝21α/1480，和/或，βa＝βb＝4γa/21。
12.优选地，所述扇环区域内的所述转子铁芯上还构造有第二辅助槽，所述第二辅助槽处于所述磁极中心线与所述第二磁钢槽之间。
13.优选地，所述第二辅助槽包括第四径向边、第五径向边、第六径向边、第四周向边、第五周向边、第六周向边，所述第四径向边、第五径向边、第六径向边由所述磁极中心线朝向所述第二磁钢槽一侧依次间隔设置，所述第四周向边、第五周向边、第六周向边沿着所述转子铁芯的径向向外依次间隔设置，所述第四径向边、第六周向边、第六径向边、第五周向边、第五径向边、第四周向边依次首尾相接。
14.优选地，所述第四径向边与所述第五径向边之间的夹角为第一夹角wa，所述第五径向边与所述第六径向边之间的夹角为第二夹角wb，wa＝wb；和/或，所述第四周向边对应的第四定位圆的直径为de，所述第五周向边对应的第五定位圆的直径为df，所述第六周向边对应的第六定位圆的直径为dg，de＝1.087dd，df＝1.094dd，dg＝1.101dd。
15.优选地，所述第四径向边与所述磁极中心线之间的夹角为γb，γb＝121α/1480，和/或，βa＝βb＝4γa/121。
16.优选地，dw＝156.6mm，dd＝140mm，α＝148
°
。
17.本发明还提供一种电机，包括上述的电机转子。
18.本发明还提供一种汽车，包括驱动电机，所述驱动电机为上述的电机。
19.本发明提供的一种电机转子、电机、汽车，所述扇环区域处的所述转子铁芯的磁密相对较高，通过在所述扇环区域上构造所述第一辅助槽，能够显著改变转子铁芯的磁密不均匀性，明显降低转矩脉动，进而优化电机上车nvh性能。
附图说明
20.图1为本发明实施例的电机转子中的转子铁芯的局部结构示意图，图中阴影部分示出了扇环区域；
21.图2为图1的局部放大示意图；
22.图3为图1中的第一辅助槽的局部放大结构示意图；
23.图4为图1中的第二辅助槽的局部放大结构示意图；
24.图5为对本发明实施例的电机转子进行仿真后得出的转矩输出曲线图。
25.附图标记表示为：
26.11、转子铁芯；12、第一磁钢槽；13、第二磁钢槽；14、扇环区域；21、第一辅助槽；211、第一径向边；212、第二径向边；213、第三径向边；214、第一周向边；215、第二周向边；216、第三周向边；22、第二辅助槽；221、第四径向边；222、第五径向边；223、第六径向边；224、第四周向边；225、第五周向边；226、第六周向边。
具体实施方式
27.结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种电机转子，包括转子本体，所述转子本体具有沿其周向均匀交替的多个磁极，所述转子本体包括转子铁芯11，在每一磁极下，所述转子铁芯11上构造有第一磁钢槽12与第二磁钢槽13，所述第一磁钢槽12与所述第二磁钢槽13关于磁极中心线对称，所述转子铁芯11的外圆直径为dw，与所述转子铁芯11的外圆同心的直径为dd的第一圆与所述转子铁芯11的外圆之间形成扇环区域14，所述扇环区域14内的所述转子铁芯11上构造有第一辅助槽21，0.89dw≤dd≤0.91dw。该技术方案中，所述扇环区域14处的所述转子铁芯11的磁密相对较高，通过在所述扇环区域14上构造所述第一辅助槽21，能够显著改变转子铁芯11的磁密不均匀性，明显降低转矩脉动，进而优化电机上车nvh性能。
28.在一些实施方式中，所述第一磁钢槽12与所述第二磁钢槽13之间形成朝向于所述转子铁芯11的外圆一侧的张角α，145
°
≤α≤151
°
，例如α＝148
°
，从而能够使张角处于一个较为合理的范围，优化转矩脉动并降低谐波。
29.优选地，所述第一辅助槽21处于所述磁极中心线与所述第一磁钢槽12之间，所述第一辅助槽21包括第一径向边211、第二径向边212、第三径向边213、第一周向边214、第二周向边215、第三周向边216，所述第一径向边211、第二径向边212、第三径向边213由所述磁极中心线朝向所述第一磁钢槽12一侧依次间隔设置，所述第一周向边214、第二周向边215、第三周向边216沿着所述转子铁芯11的径向向外依次间隔设置，所述第一径向边211、第三周向边216、第二径向边212、第二周向边215、第三径向边213、第一周向边214依次首尾相接。进一步的，所述第一径向边211与所述第二径向边212之间的夹角为第一夹角βa，所述第二径向边212与所述第三径向边213之间的夹角为第二夹角βb，βa＝βb；和/或，所述第一周向边214对应的第一定位圆的直径为da，所述第二周向边215对应的第二定位圆的直径为db，所述第三周向边216对应的第三定位圆的直径为dc，da＝1.006dd，db＝1.011dd，dc＝1.016dd，该技术方案中通过对所述第一辅助槽21的形状与尺寸进行限定，限定后的所述第一辅助槽21能够进一步减小所述电机转子的转矩脉动。进一步优选地，所述第一径向边211与所述磁极中心线之间的夹角为γa，γa＝21α/1480，和/或，βa＝βb＝4γa/21。
30.在一些实施方式中，所述扇环区域14内的所述转子铁芯11上还构造有第二辅助槽22，所述第二辅助槽22处于所述磁极中心线与所述第二磁钢槽13之间，通过所述第一辅助槽21与所述第二辅助槽22的相互作用能够进一步减小所述电机转子的转矩脉动。进一步的，所述第二辅助槽22包括第四径向边221、第五径向边222、第六径向边223、第四周向边224、第五周向边225、第六周向边226，所述第四径向边221、第五径向边222、第六径向边223由所述磁极中心线朝向所述第二磁钢槽13一侧依次间隔设置，所述第四周向边224、第五周向边225、第六周向边226沿着所述转子铁芯11的径向向外依次间隔设置，所述第四径向边221、第六周向边226、第六径向边223、第五周向边225、第五径向边222、第四周向边224依次首尾相接。更进一步的，所述第四径向边221与所述第五径向边222之间的夹角为第一夹角wa，所述第五径向边222与所述第六径向边223之间的夹角为第二夹角wb，wa＝wb；和/或，所述第四周向边224对应的第四定位圆的直径为de，所述第五周向边225对应的第五定位圆的直径为df，所述第六周向边226对应的第六定位圆的直径为dg，de＝1.087dd，df＝1.094dd，dg＝1.101dd，所述第四径向边221与所述磁极中心线之间的夹角为γb，γb＝121α/1480，
和/或，βa＝βb＝4γa/121。如此，通过前述具体形状及尺寸限定的第二辅助槽22以及第一辅助槽21能够使所述电机转子的转矩脉动最小化，同时使相应电机与整车传动系统的扭转振动最小，电机上车nvh性能最优。
31.可以理解的，所述第一辅助槽21与所述第二辅助槽22在对应的转子铁芯11的尺寸相对较小时，在形式上，所述第一辅助槽21以及所述第二辅助槽22皆分别由三个正方形拼接形成。
32.在一个具体的实施例中，dw＝156.6mm，dd＝140mm，α＝148
°
，此时与所述电机转子匹配的电机定子外径220mm～230mm，对应的电机功率为100kw～120kw，具体的，所述电机为一种永磁同步驱动电机，磁钢长宽尺寸分别为17mm、5.5mm，两磁钢间磁桥宽度(周向宽度)为1mm，对应的，da＝140.9mm，db＝141.6mm，dc＝142.3mm，de＝152.2mm，df＝153.2mm，dg＝154.2mm，γa＝2.1
°
，γb＝12.1
°
，βa＝βb＝wa＝wb＝0.4
°
。
33.图5为对本发明实施例的电机转子进行仿真后得出的转矩输出曲线图，其中横坐标为时间，单位为ms，纵坐标为转矩，单位是nm，由图中数据可以得出，采用本发明的电机转子转矩脉动为0.032，也即3.2％，转矩脉动显著降低。
34.根据本发明的实施例，还提供一种汽车，包括驱动电机，所述驱动电机为上述的电机。
35.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
36.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。