转子结构、电机、车辆的制作方法

1.本发明涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种转子结构、电机、车辆。


背景技术：

2.现有技术中针对磁钢进行分段处理，目的是降低磁场谐波、提高电机性能、电磁方案通用化等；现有技术中通过调整磁钢宽度、厚度来进行磁场调制，通过采用新结构对电机自身性能进行提升，并且大多数磁钢为单一材料，临近转子外侧的磁钢具有退磁风险，但是没有方案可以兼具电机静音、低谐波、高功率等多个优化效果。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种转子结构、电机、车辆，以解决现有技术中电机不能同时具备静音、低谐波、高功率的问题。
4.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转子结构包括转子铁芯。转子铁芯具有多个磁极，各磁极沿转子铁芯的周向间隔设置，各磁极内设置有一组或多组磁钢槽，各组磁钢槽至少包括两个磁钢槽单元，各磁钢槽单元的第一端朝向转子铁芯的几何中心一侧延伸设置，各磁钢槽单元的第二端朝向转子铁芯的外边缘一侧延伸设置，且转子铁芯的外边缘开设有与各磁钢槽单元的第二端连通的空气槽，且各组磁钢槽的磁钢槽单元位于对应磁极的q轴两侧，各磁钢槽单元内设置有多个磁钢，位于q轴两侧的多个磁钢一一对应地设置。
5.进一步地，转子结构还包括定位机构，定位机构位于各磁钢槽单元的侧壁上，且定位机构位于相邻的磁钢之间。
6.进一步地，两个磁钢槽单元包括第一磁钢槽和第二磁钢槽，第一磁钢槽和第二磁钢槽关于q轴对称地设置，且第一磁钢槽和第二磁钢槽的朝向转子铁芯的外边缘的一端设置有空气槽，第一磁钢槽和第二磁钢槽的槽壁呈弧形结构，第一磁钢槽和第二磁钢槽的朝向转子铁芯的几何中心一侧的侧壁设置有定位机构。
7.进一步地，多个磁钢分别设置于第一磁钢槽和第二磁钢槽内，位于第一磁钢槽内的磁钢与位于第二磁钢槽内的磁钢一一对应地设置，以在转子铁芯的径向方向向外依次形成第一层磁钢、第二层磁钢和第三层磁钢。
8.进一步地，第一层磁钢包括第一磁钢和第二磁钢，第一磁钢设置于第一磁钢槽内，且第一磁钢槽靠近q轴设置，第二磁钢设置于第二磁钢槽内，且第二磁钢靠近q轴设置，第一磁钢的朝向转子铁芯的外边缘一侧的第一侧壁的延长线，与第二磁钢的朝向转子铁芯的外边缘一侧的第二侧壁的延长线具有第一夹角α1，其中，140
°
≤α1≤170
°
。
9.进一步地，第一磁钢的与第一侧壁相对的第三侧壁，与第二磁钢的第四侧壁的最大距离为w1，其中，第四侧壁与第二侧壁相对地设置，4mm≤w1≤10mm。
10.进一步地，第二层磁钢包括第三磁钢和第四磁钢，第三磁钢设置于第一磁钢槽内，第三磁钢与第一磁钢之间设置有定位机构，第四磁钢设置于第二磁钢槽内，第四磁钢与第
二磁钢之间设置有定位机构，第三磁钢的朝向转子铁芯的外边缘一侧的第五侧壁的延长线，与第四磁钢的朝向转子铁芯的外边缘一侧的第六侧壁的延长线具有第二夹角α2，其中，100
°
≤α2≤165
°
。
11.进一步地，第三磁钢的与第五侧壁相对的第七侧壁，与第四磁钢的第八侧壁的最大距离为w2，其中，第八侧壁与第六侧壁相对地设置，8mm≤w2≤15mm。
12.进一步地，第三层磁钢包括第五磁钢和第六磁钢，第五磁钢设置于第一磁钢槽内，第五磁钢与第三磁钢之间设置有定位机构，第三磁钢位于第五磁钢和第一磁钢之间，第六磁钢设置于第二磁钢槽内，第六磁钢与第四磁钢之间设置有定位机构，第四磁钢位于第六磁钢和第二磁钢之间，第五磁钢的朝向转子铁芯的外边缘一侧的第九侧壁的延长线，与第六磁钢的朝向转子铁芯的外边缘一侧的第十侧壁的延长线具有第三夹角α3，其中，80
°
≤α3≤130
°
。
13.进一步地，第五磁钢的与第九侧壁相对的第十一侧壁，与第六磁钢的第十二侧壁的最大距离为w3，其中，第十二侧壁与第十侧壁相对地设置，10mm≤w3。
14.进一步地，定位机构设置于磁钢槽单元的靠近转子铁芯一侧的侧壁上，定位机构为多个，位于同一侧壁上的相邻定位机构之间形成用于限制单个磁钢的限位空间，其中，至少一个定位机构包括第一定位凸起和第二定位凸起，第一定位凸起和第二定位凸起间隔地设置于磁钢槽单元的槽壁上，且第一定位凸起和第二定位凸起中的一个与相邻设置的磁钢中的一个抵接设置，第一定位凸起和第二定位凸起中的另一个与相邻设置的磁钢中的另一个抵接设置。
15.根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括转子结构，转子结构为上述的转子结构。
16.根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括电机，电机为上述中的电机。
17.应用本发明的技术方案，在转子铁芯的一个磁极上设置有至少两个磁钢槽单元，每个磁钢槽单元内设置有多个磁钢，在转子铁芯的外边缘设有与磁钢槽单元连通的空气槽，设置多个磁钢可以对各个分段磁钢的长径比进行调整使之处于合理的范围。而且，将各磁钢槽单元的第一端朝向转子铁芯的几何中心一侧延伸设置，将各磁钢槽单元的第二端朝向转子铁芯的外边缘一侧延伸设置，且转子铁芯的外边缘开设有与各磁钢槽单元的第二端连通的空气槽，且各组磁钢槽的磁钢槽单元位于对应磁极的q轴两侧，各磁钢槽单元内设置有多个磁钢，位于q轴两侧的多个磁钢一一对应地设置。这样能够降低磁场谐波、提高电机性能、降低噪音，提高磁钢抗退磁性能，空气槽有利于提高磁通利用率，进一步提高电机性能。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1示出了根据本发明的转子结构第一实施例的结构示意图；
20.图2示出了根据本发明的转子结构第二实施例的结构示意图；
21.图3示出了根据本发明的转子结构第三实施例的结构示意图；
22.图4示出了根据本发明的转子结构第四实施例的结构示意图；
23.图5示出了根据本发明的转子结构第五实施例的结构示意图；
24.图6示出了根据本发明的转子结构第六实施例的结构示意图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.10、转子铁芯；11、空气槽；12、第一磁钢槽；13、第二磁钢槽；
27.20、磁钢；
28.30、定位机构；31、第一定位凸起；32、第二定位凸起；
29.40、定子铁芯；41、定子绕组；
30.200、第一层磁钢；201、第一磁钢；202、第二磁钢；
31.300、第二层磁钢；301、第三磁钢；302、第四磁钢；
32.400、第三层磁钢；401、第五磁钢；402、第六磁钢。
具体实施方式
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术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发明。
34.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技术的示例性实施方式。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。
35.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“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，以便这里描述的本技术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。
36.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。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技术的公开彻底且完整，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。
37.结合图1至图6所示，根据本发明的具体实施例，提供了一种转子结构。
38.具体地，如图1所示，该转子结构包括转子铁芯10。转子铁芯10具有多个磁极，各磁极沿转子铁芯10的周向间隔设置，各磁极内设置有一组或多组磁钢槽，各组磁钢槽至少包括两个磁钢槽单元，各磁钢槽单元的第一端朝向转子铁芯10的几何中心一侧延伸设置，各磁钢槽单元的第二端朝向转子铁芯10的外边缘一侧延伸设置，且转子铁芯10的外边缘开设有与各磁钢槽单元的第二端连通的空气槽11，且各组磁钢槽的磁钢槽单元位于对应磁极的q轴两侧，各磁钢槽单元内设置有多个磁钢20，位于q轴两侧的多个磁钢20一一对应地设置。
39.本实施例中，在转子铁芯10的一个磁极上设置有至少两个磁钢槽单元，每个磁钢
槽单元内设置有多个磁钢20，在转子铁芯10的外边缘设有与磁钢槽单元连通的空气槽11，设置多个磁钢20可以对各个分段磁钢的长径比进行调整使之处于合理的范围。而且，将各磁钢槽单元的第一端朝向转子铁芯10的几何中心一侧延伸设置，将各磁钢槽单元的第二端朝向转子铁芯10的外边缘一侧延伸设置，且转子铁芯10的外边缘开设有与各磁钢槽单元的第二端连通的空气槽11，且各组磁钢槽的磁钢槽单元位于对应磁极的q轴两侧，各磁钢槽单元内设置有多个磁钢20，位于q轴两侧的多个磁钢20一一对应地设置。这样能够降低磁场谐波、提高电机性能、降低噪音，提高磁钢抗退磁性能，空气槽有利于提高磁通利用率，进一步提高电机性能。
40.进一步地，转子结构还包括定位机构30，定位机构30位于各磁钢槽单元的侧壁上，且定位机构30位于相邻的磁钢20之间，定位机构30用于将多个磁钢20固定在磁钢槽单元中，增强磁钢20安装后的稳定性，有利于电机的高速旋转。
41.进一步地，两个磁钢槽单元包括第一磁钢槽12和第二磁钢槽13，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13关于q轴对称地设置，且第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的朝向转子铁芯10的外边缘的一端设置有空气槽11，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的槽壁呈弧形结构，第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的朝向转子铁芯10的几何中心一侧的侧壁设置有定位机构30，采用这样的结构，使得分段的磁钢20在磁钢槽单元内对称地设置，并且第一磁钢槽12和第二磁钢槽13的弧形结构使得多个磁钢20的排布呈弧状v型，弧形侧壁使得多个磁钢20在磁钢槽单元的位置和长径比具有可调整的空间，这样能够降低齿槽转矩，减轻振动噪音。
42.如图2、图3、图4、图5所示，多个磁钢20分别设置于第一磁钢槽12和第二磁钢槽13内，位于第一磁钢槽12内的磁钢20与位于第二磁钢槽13内的磁钢20一一对应地设置，以在转子铁芯10的径向方向向外依次形成第一层磁钢200、第二层磁钢300和第三层磁钢400，多个磁钢20分为三层使得制造和组装比较方便，可通过合理设置第一层磁钢200、第二层磁钢300、第三层磁钢400的夹角、磁钢20间距、磁钢20尺寸、空气槽11形状提高电机磁阻转矩，改善气隙磁场波形，提高电机nvh(noise、vibration、harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能。
43.如图3所示，第一层磁钢200包括第一磁钢201和第二磁钢202，第一磁钢201设置于第一磁钢槽12内，且第一磁钢槽12靠近q轴设置，第二磁钢202设置于第二磁钢槽13内，且第二磁钢202靠近q轴设置，第一磁钢201的朝向转子铁芯10的外边缘一侧的第一侧壁的延长线，与第二磁钢202的朝向转子铁芯10的外边缘一侧的第二侧壁的延长线具有第一夹角α1，其中，140
°
≤α1≤170
°
，使得第一磁钢201和第二磁钢202在第一夹角处于170
°
时几乎处于同一直线，使得v型磁钢20转子结构变为u型磁钢20转子结构。
44.进一步地，第一磁钢201的与第一侧壁相对的第三侧壁，与第二磁钢202的第四侧壁的最大距离为w1，其中，第四侧壁与第二侧壁相对地设置，4mm≤w1≤10mm，这样可以对第一磁钢201和第二磁钢202的长径比进行调整，也可以对尺寸范围内合适的磁钢20进行选择。
45.如图4所示，第二层磁钢300包括第三磁钢301和第四磁钢302，第三磁钢301设置于第一磁钢槽12内，第三磁钢301与第一磁钢201之间设置有定位机构30，第四磁钢302设置于第二磁钢槽13内，第四磁钢302与第二磁钢202之间设置有定位机构30，第三磁钢301的朝向转子铁芯10的外边缘一侧的第五侧壁的延长线，与第四磁钢302的朝向转子铁芯10的外边
缘一侧的第六侧壁的延长线具有第二夹角α2，其中，100
°
≤α2≤165
°
，第三磁钢301和第四磁钢302之间的第二夹角的范围相比于第一夹角的范围较小，方便第三磁钢301和第四磁钢302分别与第一磁钢201和第二磁钢202之间的配合。
46.进一步地，第三磁钢301的与第五侧壁相对的第七侧壁，与第四磁钢302的第八侧壁的最大距离为w2，其中，第八侧壁与第六侧壁相对地设置，8mm≤w2≤15mm，使得第三磁钢301和第四磁钢302之间的距离限定在一定范围内。
47.如图5所示，第三层磁钢400包括第五磁钢401和第六磁钢402，第五磁钢401设置于第一磁钢槽12内，第五磁钢401与第三磁钢301之间设置有定位机构30，第三磁钢301位于第五磁钢401和第一磁钢201之间，第六磁钢402设置于第二磁钢槽13内，第六磁钢402与第四磁钢302之间设置有定位机构30，第四磁钢302位于第六磁钢402和第二磁钢202之间，第五磁钢401的朝向转子铁芯10的外边缘一侧的第九侧壁的延长线，与第六磁钢402的朝向转子铁芯10的外边缘一侧的第十侧壁的延长线具有第三夹角α3，其中，80
°
≤α3≤130
°
，这样可以对第五磁钢401和第六磁钢402的摆放角度进行调整从而进行磁场调制，使得磁路得到优化。
48.进一步地，第五磁钢401的与第九侧壁相对的第十一侧壁，与第六磁钢402的第十二侧壁的最大距离为w3，其中，第十二侧壁与第十侧壁相对地设置，10mm≤w3，针对不同磁路结构进行定制化优化，通过调整磁钢20距离、磁钢20角度、组合磁钢20性能，进行最大程度磁路优化。
49.如图6所示，定位机构30设置于磁钢槽单元的靠近转子铁芯10一侧的侧壁上，定位机构30为多个，位于同一侧壁上的相邻定位机构30之间形成用于限制单个磁钢20的限位空间，其中，至少一个定位机构30包括第一定位凸起31和第二定位凸起32，第一定位凸起31和第二定位凸起32间隔地设置于磁钢槽单元的槽壁上，且第一定位凸起31和第二定位凸起32中的一个与相邻设置的磁钢20中的一个抵接设置，第一定位凸起31和第二定位凸起32中的另一个与相邻设置的磁钢20中的另一个抵接设置，采用这样的结构使得第一定位凸起31和第二定位凸起32分别将相邻的两个磁钢20的位置进行限定，节省了转子的制作材料。
50.根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括转子结构，转子结构为上述实施例中的转子结构。
51.本实施例中，电机包括转子铁芯10和定子铁芯40，转子铁芯10设置为上述实施例中的转子结构，如图1所示的转子示意图是整个电机的八分之一结构示意图，该转子结构沿着径向呈周期阵列可组成完整电机模型，其中电机转子为装载磁钢20的结构，电机定子为装载定子绕组41的结构。转子为沿中心对称的旋转部件，定子为固定部件。本实施例中转子转载的为分段磁钢20，当转子冲片经过叠压成冲段之后，将多个磁钢20插入在转子内部对应的磁钢槽中，然后对空气槽11流出的部分进行树脂灌封。定子部分装载扁线插针绕组，通过预先将导线做成扁线，预成型之后将扁线绕组插入定子中的绕线槽中，然后对端部进行焊接，最后对定子进行浸漆。磁钢槽和空气槽11均设置倒角保证电机制造工艺性。通过合理设置双层磁钢20的夹角、磁钢20间距、磁钢20尺寸、空气槽11形状可以提高电机磁阻转矩，改善气隙磁场波形，提高电机nvh性能。
52.根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括电机，电机为上述实施例中的电机。
53.本实施例中，应用上述的电机使得车辆能够同时兼顾噪音、转矩脉动、动力性、工作稳定性等多维性能，使用体验感得到提升。
54.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。
55.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技术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发明的范围内。
56.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。
57.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。