一种永磁电机和电驱动系统的制作方法

1.本发明属于电机定子技术领域，特别涉及一种永磁电机和电驱动系统。


背景技术：

2.永磁同步电机在工作时，通过电枢磁场和转子磁场的相互作用产生电磁转矩，进而将电能转化成机械能，实现动力输出。其中，电枢磁场由定子上的电流产生，转子磁场则由转子永磁体提供。电枢磁场和转子磁场会在电机气隙中合成气隙磁场，由于受铁芯磁饱和等因素的影响，导致气隙磁场并不是标准的正弦波，会存在谐波分量，而谐波分量会产生转矩波动以及某些阶次上明显的径向电磁力波，使电机产生噪声振动，进而降低电机的nvh(noise、vibration、harshness，噪声、振动、声振粗糙度)品质。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明公开了一种永磁电机和电驱动系统，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.本发明一方面提供一种永磁电机，所述永磁电机包括定子和转子；
6.所述定子包括定子铁芯段，所述定子铁芯段的内圆面上设有多个轴向的定子齿，相邻两个定子齿之间形成有定子槽，至少部分所述定子齿的顶端上开设有辅助槽。
7.进一步地，所述转子包括多个相互错开第一预设角度的转子铁芯段，所述定子铁芯段的数量为多个，各所述定子铁芯段和各所述转子铁芯段对应设置。
8.进一步地，不同所述转子铁芯段对应的所述定子铁芯段上的辅助槽的位置和/或数量不同。
9.进一步地，各所述定子铁芯段上的所述辅助槽的形状、位置和数量一致，且各所述定子铁芯段相互错开第二预设角度设置。
10.进一步地，所述定子铁芯段上的所述辅助槽呈周期性排布。
11.进一步地，相邻若干个顶端未开设有所述辅助槽的所述定子齿为一组，相邻若干个顶端开设有所述辅助槽的所述定子齿为一组，一组顶端未开设有所述辅助槽的所述定子齿和一组顶端开设有所述辅助槽的所述定子齿交替间隔设置。
12.进一步地，所述辅助槽沿轴向贯穿所述定子铁芯段。
13.进一步地，所述辅助槽的径向截面形状为轴对称图形，且所述辅助槽设于所述定子齿的顶端的中间位置，使所述轴对称图形的对称轴与所述定子齿的对称轴重合。
14.进一步地，所述辅助槽的径向截面为圆弧形、u型或v型。
15.本发明另一方面提供一种电驱动系统，所述电驱动系统包括上述所述的永磁电机。
16.本发明的优点及有益效果是：
17.本发明的永磁电机中，通过在至少部分定子齿的顶端开设辅助槽，可以使转子铁
芯段和定子铁芯段共同产生的转矩波动和径向电磁力波均被抑制在较低的水平，进而降低了电机整体的转矩波动和径向电磁力，能够有效抑制电机振动噪声的产生，提高电机的nvh品质。
附图说明
18.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
19.图1为本发明一个实施例中定子铁芯段和转子铁芯段的局部结构图；
20.图2为本发明一个实施例中三个定子铁芯段展开后的径向截面图；
21.图3为图2中任意一个定子铁芯的局部结构图；
22.图4为本发明另一个实施例中定子铁芯段的径向截面图；
23.图5为本发明再一个实施例中定子铁芯段的径向截面图。
24.图中：1、定子铁芯段；2、定子齿；3、定子槽；4、辅助槽；5、转子铁芯段；6、通槽。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
27.本发明的一个实施例中公开一种永磁电机，该永磁电机包括定子和转子。
28.具体地，如图1～图3所示，定子包括定子铁芯段1，定子铁芯段1的内圆面上设有多个轴向的定子齿2，定子齿2用于缠绕线圈绕组，相邻两个定子齿2之间形成有定子槽3，这样可以使线圈绕组容纳于定子槽3中。其中，部分定子齿2的顶端上开设有辅助槽4，并且辅助槽4向转子方向开口。当然，全部的定子齿2的顶端上也可以均开设有辅助槽4。
29.综上，本实施例的永磁电机中，通过在至少部分定子齿的顶端开设辅助槽，使定子和转子之间的气隙增加，从而减小定子齿受到的径向电磁力，可以使转子铁芯段和定子铁芯段共同产生的转矩波动和径向电磁力波均被抑制在较低的水平，进而降低了电机整体的转矩波动和径向电磁力，能够有效抑制电机振动噪声的产生，提高电机的nvh品质；并且，辅助槽的结构设计可以在不影响定子强度的前提下，减小定子的质量，进而实现电机的轻量化设计。
30.在本实施例中，如图1和图2所示，转子包括三个相互错开第一预设角度的转子铁芯段5，分别为第一转子铁芯段5-1、第二转子铁芯段5-2和第三转子铁芯段5-3，转子铁芯段5通过错开第一预设角度的结构设计可以降低定子槽3所导致的齿槽效应，使转子转动更为顺畅；另外，三个转子铁芯段5的外圆面上均开设有轴向贯通的通槽6，该通槽6的设计可有效地分散谐波能量，从而优化气隙磁密波形，进一步抑制了电机的振动噪声。并且，定子铁芯段1的数量也为三个，分别为第一定子铁芯段1-1、第二定子铁芯段1-2和第三定子铁芯段1-3，三个定子铁芯段1和三个转子铁芯段5对应设置。其中，第一预设角度根据电机仿真确
定。当然，转子铁芯段5和定子铁芯段1也可以为其他数量。
31.另外，不同转子铁芯段对应的定子铁芯段上的辅助槽的位置和/或数量不同。由于转子磁极在不同转子铁芯段中朝向的角度各不相同，会导致其不同转子铁芯段上合成的气隙磁密波形存在差异，这就需要使辅助槽的位置和/或数量根据其所在定子铁芯段所对应的转子铁芯段的不同而变化，进而可以有效降低每段转子铁芯段上的气隙磁密谐波含量，达到抑制电机振动噪声的目的。
32.进一步地，各定子铁芯段上的辅助槽的形状、位置和数量一致，且各定子铁芯段相互错开第二预设角度设置，这样，在相对位置上，可以使各定子铁芯段的结构保持差异，即不同定子铁芯段上辅助槽的相对位置不同。其中，第二预设角度根据电机仿真确定。本实施例中的定子铁芯段可采用同一套模具进行加工制造，进而降低了永磁电机的制造成本。
33.并且，如图1～图3所示，辅助槽4沿轴向贯穿定子铁芯段1，通过采用轴向贯通的结构设计，不但使辅助槽4更容易加工，而且便于控制辅助槽4的形状与大小，使各定子铁芯段1上各辅助槽4之间的一致性更好。当然，辅助槽4也可以开设于定子齿2的顶端的中心位置，例如辅助槽是开设于定子齿的顶端上的圆槽。
34.在本实施例中，定子铁芯段上的辅助槽呈周期性排布，这样可以使定子铁芯段的对称性更好，便于在定子铁芯段上制作辅助槽；并且，由于定子铁芯段上的线圈绕组呈周期性绕制，线圈绕组形成的电磁力也呈周期性，通过将定子铁芯段上的辅助槽进行周期性排布，可以使抑制电机振动噪声的效果更好。
35.进一步地，相邻若干个顶端未开设有辅助槽的定子齿为一组，相邻若干个顶端开设有辅助槽的定子齿为一组，一组顶端未开设有辅助槽的定子齿和一组顶端开设有辅助槽的定子齿交替间隔设置。具体地，如图2和图3所示，相邻两个顶端未开设有辅助槽4的定子齿2为一组，一个顶端开设有辅助槽4的定子齿2为一组，两个顶端未开设有辅助槽4的定子齿2和一个顶端开设有辅助槽4的定子齿2交替间隔设置。在其他实施例中，如图4，也可以是相邻两个顶端未开设有辅助槽4的定子齿2为一组，相邻四个顶端开设有辅助槽4的定子齿2为一组。
36.当然，在其他实施例中，辅助槽也可呈更为复杂的周期性进行排布，例如图5所示，隔一个顶端未开设有辅助槽4的定子齿2，出现一个顶端开设有辅助槽4的定子齿2，再隔两个顶端未开设有辅助槽4的定子齿2，出现两个顶端开设有辅助槽4的定子齿2，依次周期排布。
37.另外，定子铁芯段由定子冲片叠压而成，可以使制作工艺更为简单；并且，定子冲片通过冲压成型，这样可以使定子铁芯段的一致性更好。
38.在本实施例中，辅助槽的径向截面形状为轴对称图形，且辅助槽设于定子齿的顶端的中间位置，使轴对称图形的对称轴与定子齿的对称轴重合。这样可以保证定子铁芯段整体的对称性，进而对电机的振动噪声抑制的效果更好。
39.其中，如图1～图3所示，辅助槽4的径向截面为圆弧形，由于圆弧形的气阻小，这样可以减小电机启动时产生的阻力。当然，辅助槽4的径向截面也可以为u型或v型，亦或者其他形状。
40.本发明另一个实施例中公开一种电驱动系统，该电驱动系统包括上述实施例中的永磁电机，具有振动噪音小、nvh品质高等优点。
41.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。