本实用新型涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种转子结构、永磁辅助同步磁阻电机及电动汽车。
背景技术：
电机输出的转矩并不是一个恒定值，而是随着转子在定子内转动呈近似正弦的规律性变化。转矩输出波形的峰峰值与平均值的比值称为转矩脉动，转矩脉动越大，电机出力越不平稳，引起的振动和噪声也越大。因此转矩脉动的大小是衡量电机好坏的重要参数之一。
永磁磁阻电机是一种新型电机，由于可以充分利用永磁转矩和磁阻转矩已经被越来越多行业广泛应用到现代生产生活中。对于永磁电机来说，退磁风险是制约永磁电机应用的主要问题，如要使电机能胜任更复杂场合需求，则需要电机有更强的抗退磁能力。现有技术中的电机存在退磁强度高、电机效率低的问题。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的在于提供一种转子结构、永磁辅助同步磁阻电机及电动汽车，以解决现有技术中的电机效率低的问题。
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种转子结构，包括：转子本体，转子本体上开设有磁钢槽组，磁钢槽组包括内层磁钢槽，转子本体上还开设有第一折槽和第二折槽，第一折槽与内层磁钢槽的第一端相连通，第一折槽的长度方向的几何中心线与内层磁钢槽的第一端的长度方向的几何中心线具有第一夹角，第二折槽与内层磁钢槽的第二端相连通，第二折槽的长度方向的几何中心线与内层磁钢槽的第二端的长度方向的几何中心线具有第二夹角，其中第一夹角与第二夹角不相等。
进一步地，内层磁钢槽的第一端沿转子本体的径向方向向外延伸设置，内层磁钢槽的第二端沿转子本体的径向方向向外延伸设置，内层磁钢槽的中部朝向转子本体的圆心处凸出地设置，第一折槽的第一端与内层磁钢槽的第一端相连通，第一折槽的第二端朝向转子本体的外边沿延伸并逐渐远离转子本体的直轴设置。
进一步地，第二折槽的第一端与内层磁钢槽的第二端相连通，第二折槽的第二端朝向转子本体的外边沿延伸并逐渐远离直轴设置。
进一步地，内层磁钢槽关于转子本体的直轴对称地设置。
进一步地，转子本体由多个转子冲片叠压制成，转子冲片具有正面和反面，相邻两个转子冲片中的一个转子冲片的正面与另一个转子冲片的反面相对地设置。
进一步地，磁钢槽组还包括：外层磁钢槽，外层磁钢槽与内层磁钢槽相邻地设置，外层磁钢槽与内层磁钢槽之间形成导磁通道，外层磁钢槽的第一端沿转子本体的径向方向向外延伸设置，外层磁钢槽的第二端沿转子本体的径向方向向外延伸设置。
进一步地，外层磁钢槽整体呈V型、弧形或U型。
进一步地，外层磁钢槽的中部朝向转子本体的圆心处凸出地设置。
进一步地，转子本体上还开设有第三折槽和第四折槽，第三折槽与外层磁钢槽的第一端相连通，第四折槽与外层磁钢槽的第二端相连通。
进一步地，第三折槽的长度方向的几何中心线与外层磁钢槽的第一端的长度方向的几何中心线具有第三夹角，第四折槽的长度方向的几何中心线与外层磁钢槽的第二端的长度方向的几何中心线具有第四夹角，其中，第三夹角与第四夹角不相等。
进一步地，第三折槽的第一端与外层磁钢槽的第一端相连通，第三折槽的第二端朝向转子本体外边沿延伸并逐渐远离转子本体的直轴设置，第四折槽的第一端与外层磁钢槽的第二端相连通，第四折槽的第二端朝向转子本体的外边沿延伸并逐渐远离直轴设置。
进一步地，其中，α1为第三折槽的第二端的靠近转子本体的外边沿的侧壁的中点与转子本体的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角；α2为第一折槽的第二端的靠近转子本体的外边沿的侧壁的中点与转子本体的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角；p 为转子结构的极对数；NS为定子齿的齿数；NC为内层磁钢槽和外层磁钢槽的层数。
进一步地，其中，α3为第四折槽的第二端的靠近转子本体的外边沿的侧壁的中点与转子本体的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角；α4为第二折槽的第二端的靠近转子本体的外边沿的侧壁的中点与转子本体的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角；p 为转子结构的极对数；NS为定子齿的齿数；NC为内层磁钢槽和外层磁钢槽的层数。
进一步地，其中，α1为第三折槽的第二端的靠近转子本体的外边沿的侧壁的中点与转子本体的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角；α3为第四折槽的第二端的靠近转子本体的外边沿的侧壁的中点与转子本体的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角；p为转子结构的极对数；NS为定子齿的齿数。
进一步地，第一折槽、第二折槽、第三折槽和第四折槽中的至少一个的长度为L，转子本体的半径为Dr，其中，L/Dr≤0.2。
进一步地，第一折槽、第二折槽、第三折槽和第四折槽的宽度均相同，或者，第一折槽的宽度与第二折槽、第三折槽和第四折槽中的至少一个的宽度不相同。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种永磁辅助同步磁阻电机，包括转子结构，转子结构为上述的转子结构。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种电动汽车，包括转子结构，转子结构为上述的转子结构。
应用本实用新型的技术方案，将第一夹角设置成与第二夹角不相等的方式，能够有效地优化转子结构的磁路，从而达到增加转子结构的扭矩、降低转动脉矩的作用，提高了电机的抗磁退能力，提高了电机的效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本实用新型的转子结构的第一实施例的结构示意图；
图2示出了根据本实用新型的转子结构的第二实施例的结构示意图；
图3示出了根据本实用新型的转子结构的第三实施例的结构示意图；
图4示出了根据本实用新型的转子结构的第四实施例的结构示意图；
图5示出了根据本实用新型的转子结构的第五实施例的结构示意图；
图6示出了根据本实用新型的转子的平均转矩的示意图；
图7示出了根据本实用新型的转子的抗退磁能力与偏角的关系示意图；
图8示出了根据本实用新型的正向叠放的转子冲片产生的转矩波形图；
图9示出了根据本实用新型的反向叠放的转子冲片产生的转矩波形图；
图10示出了根据本实用新型的正反向叠放的转子冲片产生的转矩波形图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、转子本体；
11、内层磁钢槽；
12、外层磁钢槽；
21、第一折槽；22、第二折槽；23、第三折槽；24、第四折槽；
30、定子；31、定子齿。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
结合图1至图10所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种转子结构。
转子本体10，转子本体10上开设有磁钢槽组，磁钢槽组包括内层磁钢槽11，转子本体 10上还开设有第一折槽21和第二折槽22，第一折槽21与内层磁钢槽11的第一端相连通，第一折槽21的长度方向的几何中心线与内层磁钢槽11的第一端的长度方向的几何中心线具有第一夹角，第二折槽22与内层磁钢槽11的第二端相连通，第二折槽22的长度方向的几何中心线与内层磁钢槽11的第二端的长度方向的几何中心线具有第二夹角，其中第一夹角与第二夹角不相等。
在本实施例中，将第一夹角设置成与第二夹角不相等的方式，能够有效地优化转子结构的磁路，从而达到增加转子结构的扭矩、降低转动脉矩的作用，提高了永磁辅助同步磁阻电机(以下简称电机)的抗磁退能力，提高了电机的效率。
其中，内层磁钢槽11的第一端沿转子本体10的径向方向向外延伸设置。内层磁钢槽11 的第二端沿转子本体10的径向方向向外延伸设置。内层磁钢槽11的中部朝向转子本体10的圆心处凸出地设置。第一折槽21的第一端与内层磁钢槽11的第一端相连通。第一折槽21的第二端朝向转子本体10的外边沿延伸并逐渐远离转子本体10的直轴d(如图2所示)设置。第二折槽22的第一端与内层磁钢槽11的第二端相连通，第二折槽22的第二端朝向转子本体10 的外边沿延伸并逐渐远离直轴设置。这样设置能够使得第一折槽21和第二折槽22与直轴之间的距离呈逐渐增加的方式，能够有效地增加第一折槽21和第二折槽22对磁场的引导作用。
优选地，内层磁钢槽11关于转子本体10的直轴对称地设置。这样设置能够有效地提高直轴上的电感。
如图8至图9所示，转子本体10由多个转子冲片叠压制成，转子冲片具有正面和反面，相邻两个转子冲片中的一个转子冲片的正面与另一个转子冲片的反面相对地设置。电机转子由转子冲片按照一正一反顺序叠压而成。由于转子冲片结构不对称，每极下电机产生转矩波形周期和幅值也均不对称。正向叠放的转子冲片产生的转矩波形如图8中的f所示，反向叠放的转子冲片产生的转矩波形如图9中的f1所示。通过将转子冲片一正一反叠压制成的转子所得到的转矩波形应为两转子冲片波形叠加，从而削弱齿槽转矩。转子冲片正反叠后转矩波形为叠加波形如图9中的f2所示。电机转子冲片具有开槽，开槽具有顶部转折结构且左右不对称。通过转子冲片正反叠，实现转矩脉动削弱。折槽的形状不限于最优实施例中的形状，不限于等宽结构，也可采用矩形，两臂磁钢槽和底部磁钢槽可采用弧形结构。
磁钢槽组还包括外层磁钢槽12。外层磁钢槽12与内层磁钢槽11相邻地设置。外层磁钢槽12与内层磁钢槽11之间形成导磁通道。外层磁钢槽12的第一端沿转子本体10的径向方向向外延伸设置。外层磁钢槽12的第二端沿转子本体10的径向方向向外延伸设置。这样设置便于导磁通道进行导磁功能。
外层磁钢槽12整体呈V型、弧形或U型。外层磁钢槽12的中部朝向转子本体10的圆心处凸出地设置。这样设置能够有效地增加转子结构的导磁性能，继而提高了转子结构的扭矩。
转子本体10上还开设有第三折槽23和第四折槽24，第三折槽23与外层磁钢槽12的第一端相连通，第四折槽24与外层磁钢槽12的第二端相连通。这样设置能够有效地增加转子结构的导磁性能，继而提高了转子结构的扭矩。
第三折槽23的长度方向的几何中心线与外层磁钢槽12的第一端的长度方向的几何中心线具有第三夹角。第四折槽24的长度方向的几何中心线与外层磁钢槽12的第二端的长度方向的几何中心线具有第四夹角，其中，第三夹角与第四夹角不相等。这样设置同样能够有效地提高了该转子结构的扭矩。
具体地，第三折槽23的第一端与外层磁钢槽12的第一端相连通。第三折槽23的第二端朝向转子本体10外边沿延伸并逐渐远离转子本体10的直轴设置。第四折槽24的第一端与外层磁钢槽12的第二端相连通。第四折槽24的第二端朝向转子本体10的外边沿延伸并逐渐远离直轴设置。
优选地，其中，α1为第三折槽23的第二端的靠近转子本体10的外边沿的侧壁的中点与转子本体10的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角，α2为第一折槽21 的第二端的靠近转子本体10的外边沿的侧壁的中点与转子本体10的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角，p为转子结构的极对数，NS为定子齿的齿数；NC为内层磁钢槽11和外层磁钢槽12的层数。在本实施例中，磁场由定子30的定子齿31通过气隙再通过转子导磁通道构成磁场回路，在导磁通道与定子齿部相对位置磁密最大，产生转矩也最大。改变转折角度，每层磁钢间导磁通道宽度和位置发生改变，转矩峰值和谷值出现位置及大小相应改变从而改变转矩波形。改变转折角度，可以引导退磁磁场走向，使退磁磁场不正面作用于永磁体，减少退磁磁场对永磁体的影响，达到提高抗退磁能力的目的。
进一步地，其中，α3为第四折槽24的第二端的靠近转子本体10的外边沿的侧壁的中点与转子本体10的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角；α4为第二折槽22 的第二端的靠近转子本体10的外边沿的侧壁的中点与转子本体10的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角，p为转子结构的极对数，NS为定子齿的齿数，NC为内层磁钢槽11和外层磁钢槽12的层数。
在本实施例中，第一折槽21、第二折槽22、第三折槽23和第四折槽24中不设置永磁体。第一折槽21、第二折槽22、第三折槽23和第四折槽24中的至少一个的长度为L，转子本体 10的半径为Dr，其中，L/Dr≤0.2。这样设置便于更好的引导磁通线的路线。
在本实施例中，转子冲片开槽左右不对称，各层顶部磁钢槽统一向左偏移约半个齿距，即满足如下关系：
其中，α1为第三折槽23的第二端的靠近转子本体10的外边沿的侧壁的中点与转子本体10的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角，α3为第四折槽24的第二端的靠近转子本体10的外边沿的侧壁的中点与转子本体10的圆心处的连线与直轴之间形成的圆心角， p为转子结构的极对数，NS为定子齿的齿数。
具体地，第一折槽21、第二折槽22、第三折槽23和第四折槽24的宽度均相同，或者，第一折槽21的宽度与第二折槽22、第三折槽23和第四折槽24中的至少一个的宽度不相同。本实用新型的转子的平均转矩以及转子的抗退磁能力与偏角的关系可以参照图6和图7所示。
上述实施例中的转子结构还可以用于电机设备技术领域，即根据本实用新型的另一方面，提供了一种电机。电机包括转子结构，转子结构为上述实施例中的转子结构。
上述实施例中的转子结构还可以用于电动汽车技术领域，即根据本实用新型的另一方面，提供了一种电动汽车。电动汽车包括转子结构，转子结构为上述实施例中的转子结构。
如图2所示，电机具有转子和定子，极数为2P，定子具有齿槽结构，每极下均匀分布有Ns个定子齿。电机转子由转子冲片叠压而成，每片转子冲片上开设有多层磁钢槽，磁钢槽用来放置永磁体，层数为Nc。磁钢槽形状近似U形，可以分为顶部折槽、两臂磁钢槽和底部磁钢槽三部分。其中顶部磁钢槽设计为转折形状，折槽与转子中心线的夹角和两臂磁钢槽与转子中心线的夹角不同。折槽上部中点到转子圆心的连线与转子每极中心线的夹角为折槽的转折角度，各层磁钢槽左右顶部的转折角度分别为α1，α2，α3，α4。
如图3至图5所示，电机转子沿径向上由内向外开设有多层空气槽，每层空气槽顶部采用转折设计，转折设计可以改变转子磁场走向，避免退磁磁场正对永磁体，提高电机抗退磁能力。通过调节折槽的长度L1可以在提高电机抗退磁能力的同时保证电机转矩输出。
电机转子每极折槽的转折角度左右不对称，得到的每极下的转矩波形也不对称。通过将转子冲片按照一片正一片反的方式叠压(正反叠)，可以得到每极下转矩波形(正叠)和其镜像波形(反叠)的叠加。不对称转矩波形叠加得到的合成转矩波形峰值小于原波形峰值，因此本实施例可以明显降低电机的转矩脉动。同时由于转子冲片间轴向接触面积减少，电机涡流损耗减小。空气槽转折可以优化磁场分布，提高电机抗退磁能力。因此采用本技术方案的电机具有低转矩脉动、强抗退磁能力和高效率。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。