一种轻量化紧凑型八边形四极电机的制作方法

本实用新型涉及一种轻量化紧凑型八边形四极电机。

背景技术：

四极电机是汽车行业中较为常用的零部件，现在市场上应用的圆形四极电机和方形四极电机存在以下缺点：

第一，如图1所示，在同等性能要求下，圆形四极电机的径向尺寸比较大，造成电机体积比较大，重量比较重，不符合当今汽车行业要求零部件轻量化、小型化的趋势。

第二，如图2所示，在同等性能要求下，方形四极电机充分利用了其方形定子外壳1的四个角部空间安装永磁体2，有利于电机的小型化，但方形定子外壳1的四个角部呈90°，其磁路突变导致导磁性能不好，不能充分发挥永磁体2的性能，同时不利于电机噪音和振动的优化。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种轻量化紧凑型八边形四极电机。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种轻量化紧凑型八边形四极电机，设有定子总成和转子总成，所述定子总成由定子外壳和四个永磁体组成，所述四个永磁体均固定安装在所述定子外壳的内壁面上并环绕所述定子外壳的轴线均匀间隔布置，且每一个所述永磁体的外壁面均与其所在安装位置的所述定子外壳的内壁面紧贴在一起，所述转子总成的转子位于所述定子外壳的内腔中并与所述定子外壳共轴，且所述转子与所述四个永磁体的内壁面之间留有间隙，其特征在于：所述的定子外壳具有等边八边形横截面且所述定子外壳的壁厚均匀，并且，所述等边八边形的任意相邻两个角部的角度分别为α和β，所述等边八边形的八个角部均设有倒角，且相邻两个所述倒角不相连，其中，135°<α<180°，90°<β<135°；所述四个永磁体分别位于所述等边八边形的四个角度为β的角部位置。

作为本实用新型的优选实施方式：所述α取值为175°，所述β取值为95°。

作为本实用新型的优选实施方式：所述α取值为160°，所述β取值为110°。

作为本实用新型的优选实施方式：所述α取值为130°，所述β取值为140°。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的倒角为倒圆角，并且，所述角度为β的角部所设置的倒圆角的半径为R，所述角度为α的角部所设置的倒圆角的半径为r，r×80％≤R＜r。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的倒角为倒直角。

作为本实用新型的优选实施方式：所述永磁体的内壁面为与所述定子外壳共轴的圆弧面，所述转子与每一个所述四个永磁体的内壁面之间留有均匀的间隙。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型通过定子外壳的横截面设计优化了电机磁路，与现有的方形四极电机相比，在同等性能要求下，能够有效增加磁密，从而提高电机输出性能，同时可以减小电机振动、降低噪声，使电机转起来更加平顺。

第二，本实用新型通过定子外壳的横截面设计优化了电机磁路，与现有的方形四极电机相比，在同等性能要求下，能够有效降低电机体积、减轻电机重量，提高了材料利用率，降低了成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为现有的圆形四极电机的横截面结构示意图；

图2为现有的方形四极电机的横截面结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的八边形四极电机的横截面结构示意图；

图4为本实用新型实施例一中定子外壳的横截面结构示意图；

图5为本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机与现有的方形四极电机的电磁分析结果图；

图6为本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机和现有的方形四极电机的气隙磁密波形图；

图7为本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机与现有的方形四极电机的傅里叶谐波分析结果图；

图8为本实用新型实施例二中定子外壳的横截面结构示意图。

具体实施方式

实施例一

如图3和图4所示，本实用新型实施例一的轻量化紧凑型八边形四极电机设有定子总成和转子总成，定子总成由定子外壳1和四个永磁体2组成。

上述定子外壳1具有等边八边形横截面且定子外壳1的壁厚均匀，并且，等边八边形的任意相邻两个角部的角度分别为α和β，等边八边形的八个角部均设有倒圆角，且相邻两个倒角不相连，其中，α取值为175°，β取值为95°，角度为β的角部所设置的倒圆角的半径为R，角度为α的角部所设置的倒圆角的半径为r，r×80％≤R＜r。

上述四个永磁体2均固定安装在定子外壳1的内壁面上并环绕定子外壳1的轴线均匀间隔布置，四个永磁体2分别位于等边八边形的四个角度为β的角部位置，且每一个永磁体2的外壁面均与其所在安装位置的定子外壳1的内壁面紧贴在一起，永磁体2的内壁面为与定子外壳1共轴的圆弧面。

上述转子总成的转子3位于定子外壳1的内腔中并与定子外壳1共轴，且转子3与每一个四个永磁体2的内壁面之间留有均匀的间隙。

其中，本实施例中定子外壳1的横截面最大外径尺寸优选为38、R优选为8、r优选为10、等边八边形边长优选为18.23。

如图5所示，将外壳横截面最大外径尺寸同为L的本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机与现有的方形四极电机进行电磁分析，对比可知，本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机由于优化了电机磁路，能有效提高定子总成的磁通密度，从而提高电机的扭力。

如图6所示，对外壳横截面最大外径尺寸同为L的本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机与现有的方形四极电机进行仿真，由本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机的气隙磁密波形S1与现有的方形四极电机的气隙磁密波形S2对比可知，在相同外形尺寸L情况下，本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机的空载气隙磁密基波较现有的方形四极电机提升7.3％，因此输出性能也会正相关提高。

如图7所示，对外壳横截面最大外径尺寸同为L的本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机与现有的方形四极电机进行傅里叶谐波分析可知，本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机的气隙磁密波形畸变率为15.7％，而现有的方形四极电机的畸变率为22.4％，因此采用本实用新型的轻量化紧凑型八边形四极电机能够有利于降低电机负载运行时的转矩脉动和噪音，其优化了电机磁路，使电机转起来更加平顺，从而减小了电机的噪音和振动。其中，波形畸变率通用公式为：THD＝Sqrt(A2^2+A3^2+A4^2+...)/A1，其中A1为基波幅值，A1主要决定电机的输出性能，越大，输出性能越高；An为各次谐波大小，主要决定电机运行时的转矩脉动和噪音，越大，噪音振动越大。

实施例二

本实用新型实施例二的轻量化紧凑型八边形四极电机与实施例一基本相同，它们的区别在于：本实施例二中，α取值为160°，β取值为110°。

其中，本实施例中定子外壳1的横截面最大外径尺寸优选为38、R优选为8、r优选为10、等边八边形边长优选为16.56。

实施例三

本实用新型实施例三的轻量化紧凑型八边形四极电机与实施例一基本相同，它们的区别在于：本实施例三中，α取值为130°，β取值为140°。

其中，本实施例中定子外壳1的横截面最大外径尺寸优选为38、R优选为8、r优选为10、等边八边形边长优选为15.4。

实施例四

如图8所示，本实用新型实施例四的轻量化紧凑型八边形四极电机与实施例一基本相同，它们的区别在于：本实施例四中，定子外壳1的等边八边形横截面的八个角部所设倒角均为倒直角。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。例如，α和β的取值可以为135°<α<180°，90°<β<135°。