一种永磁转子铁心总成及电机转子的制作方法

1.本发明涉及永磁电机技术领域，尤其涉及一种永磁转子铁心总成及电机转子。


背景技术：

2.随着新能源汽车技术的快速发展，对于车用驱动电机的性能要求越来越高，为了实现电机的高性能，电机的转速越来越高，而高转速会给电机结构带来更大的挑战；车用驱动电机由于采用永磁电机，磁钢多为内置式布置，在转子铁心上需要有固定磁钢的隔磁桥(在永磁电机中，为了不使永磁体的漏磁系数过大而导致永磁体的利用率过低，采取的隔磁措施:在两个永磁体之间用硅钢片将其隔离开，两个永磁体之间的硅钢片被称为隔磁桥)；当车用驱动电机在高速运行时，转子产生较大的离心力，存在隔磁桥因应力集中而疲劳断裂的风险；为了保证转子的强度，可增大隔磁桥的结构尺寸，但是也增加了电机漏磁，导致转矩、功率因数和效率等性能下降；目前行业内的设计，无法兼顾电机高速时机械强度和电磁性能，只能牺牲电磁性能来保证机械强度。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提出了一种永磁转子铁心总成，其目的在于解决目前永磁电机转子高速时转子强度和电机性能不能兼顾的问题，在满足转子高速的同时实现电机高性能；明显提高了转子强度，取消了部分隔磁桥，采用注塑材料和插入加强杆，形成转子冲片及磁钢的固定，从而进一步减小隔磁桥的应力，兼顾机械强度和电磁性能，大大降低了漏磁，提高了转矩密度，进一步提高了电机的功率密度；转子表面的非对称凹槽设计，抑制了转矩波动，降低电机本身的nvh噪声。
4.本发明的一种永磁转子铁心总成，包括由薄硅钢片一体冲压成型的转子铁心冲片a和转子铁心冲片b，还包括磁钢和灌封热固材料；
5.转子铁心冲片a和转子铁心冲片b在圆周方向上都均匀分布有呈v字型的磁钢容置槽，且转子铁心冲片a的v字型磁钢容置槽a是无内部隔磁桥的v字型磁钢容置槽，转子铁心冲片b的v字型磁钢容置槽b是含有内部隔磁桥的v字型磁钢容置槽，所述转子铁心总成由转子铁心冲片a和夹设固定于转子铁心冲片a中的铁心冲片b构成，由于转子铁心冲片a的v字型磁钢容置槽不含内部隔磁桥，而转子铁心冲片b的v字型磁钢容置槽含有内部隔磁桥，采用两端为转子铁心冲片a，中间夹持转子铁心冲片b的结构，大大降低了漏磁，提高了转矩密度，进一步提高了电机的功率密度；
6.磁钢在转子铁心冲片a和转子铁心冲片b叠压构成的圆柱形空间内在圆周方向嵌入每个v字型的磁钢容置槽的两侧槽壁中，且在转子铁心冲片a和转子铁心冲片b叠压构成的圆柱形空间内部沿轴向延伸嵌满每个v字型的磁钢容置槽，灌封热固材料分别灌封于转子铁心冲片a和转子铁心冲片b叠压构成的圆柱形空间内的每个磁钢两端的磁钢容置槽内，灌封热固材料的作用是减小磁桥的应力，兼顾机械强度和电磁性能，以适应新能源汽车对驱动电机的更高转速要求；转子铁心冲片a和转子铁心冲片b的中心位置分别开设有轴孔a
和轴孔b，以供转子轴穿设套接于其内。
7.所述转子铁心冲片a和转子铁心冲片b的外圈表面对应每个磁钢上端磁极的隔磁桥处设置有轴向的长凹槽a和长凹槽b，在转子铁心冲片a和转子铁心冲片b的外圈表面对应v字型磁钢容置槽内两临接磁钢下端的磁极之间中心垂线一侧位置分别设置有轴向的非对称长凹槽a和非对称长凹槽b，凹槽和非对称凹槽的作用是能够使电机转子和电机定子之间更好地形成非均匀气隙，使降低电机本身的nvh噪声(noise噪声、vibration振动、harshness声振粗糙度)的效果更好。
8.所述永磁转子铁心总成的中间由2n片转子铁心冲片b叠压成型，其中n片转子铁心冲片b的非对称长凹槽b和另外n片转子铁心冲片b的非对称长凹槽b镜像对称分布在磁极中心垂线的两侧，非对称长凹槽的错位结构是为了保持力的平衡，以使电机转子和电机定子之间能够形成非均匀气隙，降低nvh噪声；转子铁心冲片b的数量n为正整数。
9.2n片转子铁心冲片b的两侧分别叠压m片转子铁心冲片a，其中每侧的m片转子铁心冲片a的非对称长凹槽a与相邻叠压的n片转子铁心冲片b的非对称长凹槽b分布在磁极中心线的同侧，以增加每组转子铁心总成的强度；转子铁心冲片a的数量m为正整数，且转子铁心冲片a的数量m＞转子铁心冲片b的数量n。
10.所述转子铁心冲片a的周向均匀对称分布有内外两层v字型的磁钢容置槽a，每个v字型的磁钢容置槽a由一体模压成型的上端左、右壁注塑槽a和左、右壁磁钢插入槽a以及下端热固灌封槽a构成；上端左、右壁注塑槽a分别对应连通设置于左、右壁磁钢插入槽a上端，下端热固灌封槽a的两端分别对应连通于左、右壁磁钢插入槽a下端，两磁钢之间设有连通的下端热固灌封槽a而不是设置硅钢片，取消了此处的隔磁桥，减小了磁桥的应力，磁钢分别匹配嵌入左、右壁磁钢插入槽a中，灌封热固材料分别灌注于上端左、右壁注塑槽a和下端热固灌封槽a中；每个v字型的磁钢容置槽a的下端热固灌封槽a上方的转子铁心冲片a上设置有加强杆容置孔a，以便于多组转子铁心总成叠置后穿入加强杆构成鼠笼结构，增加电机转子在所有v字型的磁钢容置槽a处的强度。
11.所述转子铁心冲片b的周向上均匀对称分布有内外两层v字型的磁钢容置槽b，每个v字型的磁钢容置槽b由一体模压成型的上端左、右壁注塑槽b和左、右壁磁钢插入槽b以及下端左、右壁热固灌封槽b构成；上端左、右壁注塑槽b分别对应连通设置于左、右壁磁钢插入槽b上端，下端左、右壁热固灌封槽b分别对应连通于左、右壁磁钢插入槽b对应的下端，下端左、右壁热固灌封槽b相邻端之间被硅钢片阻隔构成隔磁桥，两磁钢之间设有硅钢片，既设置了隔磁桥，为了不使永磁体的漏磁系数过大，磁钢分别匹配嵌入左、右壁磁钢插入槽b中，灌封热固材料分别灌注于上端左、右壁注塑槽b和下端左、右壁热固灌封槽b中；每个v字型的磁钢容置槽b的下端左、右壁热固灌封槽b之间的隔磁桥上方的转子铁心冲片b上设置有加强杆容置孔b，以便于多组转子铁心总成叠置后穿入加强杆构成鼠笼结构，增加电机转子在所有v字型的磁钢容置槽b处的强度。
12.本技术还提供一种电机转子，包括至少两组永磁转子铁心总成；还包括转子轴、锁紧螺母、两片动平衡端板和若干根加强杆；
13.至少两组永磁转子铁心总成叠置并套设于转子轴上，两片动平衡端板也分别套设于转子轴上，且两片动平衡端板分别贴合于相互叠置的至少两组永磁转子铁心总成的两端面上，转子轴一端的轴肩和螺合于转子轴另一端的锁紧螺母将两片动平衡端板和至少两组
永磁转子铁心总成螺合固定；
14.若干根加强杆分别容置于至少两组永磁转子铁心总成轴向叠置的加强杆容置孔a和加强杆容置孔b中，每根加强杆的两端分别穿透且容置固定于两片动平衡端板上，两片动平衡端板和周向上穿设固定的若干根加强杆构成鼠笼结构，提高了转子整体的强度，从而进一步减小隔磁桥的应力。
15.每片所述动平衡端板中心位置开设有转子轴端板轴孔，转子轴套接固定于转子轴端板轴孔上，且每片所述动平衡端板对应于转子铁心冲片b上的每个v字型的磁钢容置槽b的上端左、右壁注塑槽b和下端左、右壁热固灌封槽b以及每个加强杆容置孔b位置分别设有端板上端左、右灌封孔和端板下端左右灌封孔以及端板加强杆容置孔；灌封热固材料分别灌注于端板上端左、右灌封孔和端板下端左右灌封孔内，且每根加强杆分别容置固定于每个端板加强杆容置孔中，灌封热固材料和加强杆增强了转子整体的强度，使得转子在定子内高速旋转时不会因隔磁桥的应力导致v字型的磁钢容置槽附近的硅钢片从转子铁心冲片a和转子铁心冲片b上断裂脱落，损坏驱动电机；内外两层v字型的磁钢容置槽a和v字型的磁钢容置槽b上部穿设的两圈加强杆设置方向与轴向平行，而不是贯穿两层v字型的磁钢容置槽，就不会割断磁阻转矩的磁路，保证了磁阻转矩的磁路畅通，性能提升。
16.转子铁心冲片a的每个下端热固灌封槽a和转子铁心冲片b的每对下端左、右壁热固灌封槽b整体均为口小肚大的凹字形结构，加强杆容置孔a和加强杆容置孔b分别设置在对应的凹字形结构内，凹字形结构的设置目的之一是对左、右壁磁钢插入槽内嵌入的磁钢下端进行限位，目的之二是起加强筋的作用增加v字型的磁钢容置槽周向硅钢片的强度，防止硅钢片因应力导致断裂。
17.所述加强杆的材质是不导磁不导电的非金属材料，加强杆的材质是peek材料(聚醚醚酮)、pc材料(聚碳酸酯)、亚克力材料或电木板，加强杆采用绝缘不导磁材质，不存在因涡流损耗导致的发热严重和效率降低问题；所述灌封热固材料的材质是不导磁不导电的高强度注塑材料，灌封热固材料的材质是emc材料(epoxy molding compound环氧树脂模塑料、环氧塑封料)。
18.有益效果
19.本发明解决目前永磁电机转子高速时转子强度和电机性能不能兼顾的问题，在满足转子高速的同时实现电机高性能；明显提高了转子强度，取消了部分磁桥，采用注塑材料和插入加强杆，形成转子冲片及磁钢的固定，从而进一步减小磁桥的应力，兼顾机械强度和电磁性能，大大降低了漏磁，提高了转矩密度，进一步提高了电机的功率密度；转子表面的非对称凹槽设计，抑制了转矩波动，降低电机本身的nvh噪声。
附图说明
20.图1是本发明的永磁转子铁心总成整体结构示意图。
21.图2是本发明的永磁转子铁心总成正视结构示意图。
22.图3是本发明的转子铁心冲片a的结构示意图。
23.图4是本发明的转子铁心冲片b的结构示意图。
24.图5是本发明的电机转子整体结构示意图。
25.图6是本发明的的电机转子整体剖面结构示意图。
26.图7是本发明的动平衡端板结构示意图。
27.图8是本发明的电机转子局部结构示意图。
28.图中：
29.1、永磁转子铁心总成；
30.11、转子铁心冲片a；
31.111、v字型磁钢容置槽a；
32.1111、上端左、右壁注塑槽a；
33.1112、左、右壁磁钢插入槽a；
34.1113、下端热固灌封槽a；
35.1114、加强杆容置孔a；
36.1115、长凹槽a；
37.1116、非对称长凹槽a；
38.112、轴孔a；
39.12、转子铁心冲片b；
40.121、v字型磁钢容置槽b；
41.1211、上端左、右壁注塑槽b；
42.1212、左、右壁磁钢插入槽b；
43.1213、下端左、右壁热固灌封槽b；
44.1214、加强杆容置孔b；
45.1215、长凹槽b；
46.1216、非对称长凹槽b；
47.122、轴孔b；
48.13、磁钢；
49.14、灌封热固材料；
50.2、转子轴；
51.21、轴肩；
52.3、锁紧螺母；
53.4、两片动平衡端板；
54.41、转子轴端板轴孔；
55.42、端板上端左、右灌封孔；
56.43、端板下端左右灌封孔；
57.44、端板加强杆容置孔；
58.5、加强杆。
具体实施方式
59.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
60.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
61.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.实施例1
63.参见图1-图4所示，一种永磁转子铁心总成1，包括由薄硅钢片一体冲压成型的转子铁心冲片a11和转子铁心冲片b12，还包括磁钢13和灌封热固材料14；
64.转子铁心冲片a11和转子铁心冲片b12在圆周方向上都均匀分布有呈v字型的磁钢容置槽，且转子铁心冲片a11的v字型磁钢容置槽a111是无内部隔磁桥的v字型磁钢容置槽，转子铁心冲片b12的v字型磁钢容置槽b121是含有内部隔磁桥的v字型磁钢容置槽，转子铁心冲片a11将转子铁心冲片b12夹持于其间；
65.磁钢13在转子铁心冲片a11和转子铁心冲片b12叠压构成的圆柱形空间内在圆周方向嵌入每个v字型的磁钢容置槽的两侧槽壁中，且在转子铁心冲片a11和转子铁心冲片b12叠压构成的圆柱形空间内部沿轴向延伸嵌满每个v字型的磁钢容置槽，灌封热固材料14分别灌封于转子铁心冲片a11和转子铁心冲片b12叠压构成的圆柱形空间内的每个磁钢13两端的磁钢容置槽内；转子铁心冲片a11和转子铁心冲片b12的中心位置分别开设有轴孔a112和轴孔b122。
66.所述转子铁心冲片a11和转子铁心冲片b12的外圈表面对应每个磁钢13上端磁极的隔磁桥处设置有轴向的长凹槽a113和长凹槽b123，在转子铁心冲片a11和转子铁心冲片b12的外圈表面对应v字型磁钢容置槽内两临接磁钢13下端的磁极之间中心垂线一侧位置分别设置有轴向的非对称长凹槽a1116和非对称长凹槽b1216。
67.所述永磁转子铁心总成1的中间由2n片转子铁心冲片b12叠压成型，其中n片转子铁心冲片b12的非对称长凹槽b1216和另外n片转子铁心冲片b12的非对称长凹槽b1216镜像对称分布在磁极中心垂线的两侧；转子铁心冲片b12的数量n为正整数。
68.2n片转子铁心冲片b12的两侧分别叠压m片转子铁心冲片a11，其中每侧的m片转子铁心冲片a11的非对称长凹槽a1116与相邻叠压的n片转子铁心冲片b12的非对称长凹槽b1216分布在磁极中心线的同侧；转子铁心冲片a11的数量m为正整数，且转子铁心冲片a11的数量m＞转子铁心冲片b12的数量n。
69.所述转子铁心冲片a11的周向均匀对称分布有内外两层v字型的磁钢容置槽a111，每个v字型的磁钢容置槽a111由一体模压成型的上端左、右壁注塑槽a1111和左、右壁磁钢插入槽a1112以及下端热固灌封槽a1113构成；上端左、右壁注塑槽a1111分别对应连通设置于左、右壁磁钢插入槽a1112上端，下端热固灌封槽a1113的两端分别对应连通于左、右壁磁
钢插入槽a1112下端，磁钢13分别匹配嵌入左、右壁磁钢插入槽a1112中，灌封热固材料14分别灌注于上端左、右壁注塑槽a1111和下端热固灌封槽a1113中；每个v字型的磁钢容置槽a111的下端热固灌封槽a1113上方的转子铁心冲片a11上设置有加强杆容置孔a1114。
70.所述转子铁心冲片b12的周向上均匀对称分布有内外两层v字型的磁钢容置槽b121，每个v字型的磁钢容置槽b121由一体模压成型的上端左、右壁注塑槽b1211和左、右壁磁钢插入槽b1212以及下端左、右壁热固灌封槽b1213构成；上端左、右壁注塑槽b1211分别对应连通设置于左、右壁磁钢插入槽b1212上端，下端左、右壁热固灌封槽b1213分别对应连通于左、右壁磁钢插入槽b1212对应的下端，下端左、右壁热固灌封槽b1213相邻端之间被硅钢片阻隔构成隔磁桥，磁钢13分别匹配嵌入左、右壁磁钢插入槽b1212中，灌封热固材料14分别灌注于上端左、右壁注塑槽b1211和下端左、右壁热固灌封槽b1213中；每个v字型的磁钢容置槽b121的下端左、右壁热固灌封槽b1213之间的隔磁桥上方的转子铁心冲片b12上设置有加强杆容置孔b1214。
71.实施例2
72.参见图1-图8所示，一种永磁电机转子，其与实施例1不同之处在于，
73.包括四组永磁转子铁心总成1；还包括转子轴2、锁紧螺母3、两片动平衡端板4和若干根加强杆5；
74.四组永磁转子铁心总成1叠置并套设于转子轴2上，两片动平衡端板4也分别套设于转子轴2上，且两片动平衡端板4分别贴合于相互叠置的四组永磁转子铁心总成1的两端面上，转子轴2一端的轴肩21和螺合于转子轴2另一端的锁紧螺母3将两片动平衡端板4和四组永磁转子铁心总成1螺合固定；
75.十六根加强杆5分别均匀穿透容置于至少两组永磁转子铁心总成1内，每根加强杆5的两端分别穿透且容置固定于两片动平衡端板4上。
76.十六根加强杆5分别容置于四组永磁转子铁心总成1轴向叠置的加强杆容置孔a1114和加强杆容置孔b1214中；每片所述动平衡端板4中心位置开设有转子轴端板轴孔41，转子轴2套接固定于转子轴端板轴孔41上，且每片所述动平衡端板4对应于转子铁心冲片b12上的每个v字型的磁钢容置槽b121的上端左、右壁注塑槽b1211和下端左、右壁热固灌封槽b1213以及每个加强杆容置孔b1214位置分别设有端板上端左、右灌封孔42和端板下端左右灌封孔43以及端板加强杆容置孔44；灌封热固材料14分别灌注于端板上端左、右灌封孔42和端板下端左右灌封孔43内，且每根加强杆5分别容置固定于每个端板加强杆容置孔44中。
77.转子铁心冲片a11的每个下端热固灌封槽a1113和转子铁心冲片b12的每对下端左、右壁热固灌封槽b1213整体均为口小肚大的凹字形结构，加强杆容置孔a1114和加强杆容置孔b1214分别设置在对应的凹字形结构内。
78.所述加强杆5的材质是不导磁不导电的非金属材料，加强杆5的材质是peek材料；所述灌封热固材料14的材质是不导磁不导电的高强度注塑材料，灌封热固材料14的材质是emc材料。
79.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。