电机转子冲片结构、电机转子、电机及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及电机转子冲片结构、电机转子、电机及车辆。


背景技术：

2.随着人们对环境保护、能源高效利用的日趋重视，电动汽车等绿色环保产品也越来越受欢迎，电机作为电动汽车的驱动部件，其重要性不言而喻。电机主要包括壳体、定子和转子等，定子固定设置于壳体内，转子包括转轴、磁钢及转子铁芯，转轴转动设置于壳体，转子铁芯套装于转轴之上，转子铁芯沿其周向间隔嵌设有多个磁钢，其中转子铁芯是由多个转子冲片结构叠压而成的。
3.现有技术中的转子冲片结构一般有三种，如图1所示，第一种转子冲片结构设有磁钢槽1-1和转轴孔1-2，而磁钢槽1-1和转轴孔1-2之间为实体，未设有减重孔，这种转子冲片结构重量较大。如图2所示，第二种转子冲片结构设有磁钢槽1-1和转轴孔1-2，在磁钢槽1-1和转轴孔1-2之间设有多个沿圆周方向间隔分布的大尺寸的减重孔1-3，而这种转子冲片结构的刚度不够。第三种转子冲片结构包括圆环形的冲片本体，冲片本体的外圈上周向间隔设置多个磁极，各磁极均由两个以v字型成对分布的磁钢槽组成，磁钢槽用于容纳磁钢，冲片本体的内圈用于安装电机的转轴，在内圈和外圈之间设有减重结构和辅助结构，辅助结构相对减重结构靠近冲片本体的内圈，辅助结构包括多个沿冲片本体的周向间隔分布的辅助通孔，减重结构包括多个第一减重孔和多个第二减重孔，多个第一减重孔沿冲片本体的周向间隔分布，任意相邻的两个第一减重孔之间设置第二减重孔。然而，这种转子冲片结构中为了阻隔转子向轴承的传热路径，降低轴承的温度，在靠近冲片本体的内圈的位置设置辅助通孔，辅助通孔与转轴的距离过近，会削弱冲片本体的刚度，而应用于商用车的电机所需转子刚性程度较高，因此现有技术中的转子冲片结构不适用于商用车。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供电机转子冲片结构、电机转子、电机及车辆，以解决现有技术中转子冲片结构不能在减轻重量的同时提高转子冲片结构的刚度的问题。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.电机转子冲片结构，其包括：
7.第一连接部，所述第一连接部设置有转轴孔；
8.第二连接部，所述第二连接部沿圆周方向间隔设有多个磁钢槽组；
9.多个沿圆周方向依次设置的支撑筋组，所述支撑筋组包括两个呈v形分布的支撑筋，两个所述支撑筋相交的一端均与所述第二连接部固定连接，两个所述支撑筋相互远离的一端均与所述第一连接部固定连接，每个所述支撑筋都与至少两个其他所述支撑筋组的所述支撑筋相交，多个所述支撑筋组构成网状结构，所述网状结构的网孔为减重孔。
10.作为上述电机转子冲片结构的一种优选方案，所述磁钢槽组包括两个呈v形分布
的磁钢槽，两个所述磁钢槽的延伸方向的交点为第一交点，所述支撑筋组的两个支撑筋的交点为第二交点，多个所述第一交点和多个所述第二交点一一对应设置，所述第一交点、对应的所述第二交点和所述第一连接部的中心位于一条直线上。
11.作为上述电机转子冲片结构的一种优选方案，所述支撑筋的宽度d1为4mm～10mm。
12.作为上述电机转子冲片结构的一种优选方案，所述第一连接部的宽度d2为4mm～10mm。
13.作为上述电机转子冲片结构的一种优选方案，所述支撑筋呈弧形。
14.作为上述电机转子冲片结构的一种优选方案，所述减重孔的形状为多边形或圆形。
15.作为上述电机转子冲片结构的一种优选方案，所述第一连接部、所述第二连接部和多个所述支撑筋组一体成型。
16.本实用新型还提供了电机转子，该电机转子包括上述的电机转子冲片结构。
17.本实用新型还提供了电机，该电机包括上述的电机转子。
18.本实用新型又提供了车辆，该车辆包括上述的电机。
19.本实用新型的有益效果：
20.本实用新型提供电机转子冲片结构、电机转子、电机及车辆，该电机转子冲片结构中，第一连接部的转轴孔用于安装转轴，第二连接部的磁钢槽组用于安装磁钢，多个支撑筋组位于第一连接部和第二连接部之间，每个支撑筋组包括两个支撑筋且两个支撑筋呈v形分布，每个支撑筋组中两个支撑筋相交的一端与第二连接部固定连接，两个支撑筋相互远离的一端与第一连接部固定连接，每个支撑筋都与至少两个其他支撑筋组的支撑筋相交，多个支撑筋组构成网状结构，网状结构的网孔为减重孔，网状结构能够提高结构刚度的同时减轻重量。该电机转子冲片结构以提高电机转子冲片结构的刚度且减轻重量为目的进行拓扑优化，拓扑优化后电机转子冲片结构的应力分布均匀，无明显的应力集中出现，且能在减轻重量的同时提高电机转子冲片结构的刚度，适用于商用车。
附图说明
21.图1是现有技术中第一种转子冲片结构的结构示意图；
22.图2是现有技术中第二种转子冲片结构的结构示意图；
23.图3是本实用新型具体实施例提供的电机转子冲片结构的结构示意图一；
24.图4是本实用新型具体实施例提供的电机转子冲片结构的结构示意图二；
25.图5是本实用新型具体实施例提供的电机转子冲片结构的结构示意图三；
26.图6是本实用新型具体实施例提供的电机转子冲片结构的结构示意图四；
27.图7是本实用新型具体实施例提供的电机转子冲片结构的应力云图。
28.图中：
29.1-1、磁钢槽；1-2、转轴孔；1-3、减重孔；
30.1、第二连接部；11、磁钢槽；
31.2、第一连接部；21、转轴孔；
32.3、支撑筋；
33.4、减重孔。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
35.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
38.本实用新型提供电机转子冲片结构，如图3-6所示，该电机转子冲片结构包括第一连接部2、第二连接部1和多个沿圆周方向依次设置的支撑筋组，第一连接部2设置有转轴孔21，第二连接部1沿圆周方向间隔设有多个磁钢槽组，支撑筋组包括两个呈v形分布的支撑筋3，两个支撑筋3相交的一端均与第二连接部1固定连接，两个支撑筋3相互远离的一端均与第一连接部2固定连接，每个支撑筋3都与至少两个其他支撑筋组的支撑筋3相交，多个支撑筋组构成网状结构，网状结构的网孔为减重孔4。该电机转子冲片结构中，第一连接部2的转轴孔21用于安装转轴，第二连接部1的磁钢槽组用于安装磁钢，多个支撑筋组位于第一连接部2和第二连接部1之间，每个支撑筋组包括两个支撑筋3且两个支撑筋3呈v形分布，每个支撑筋组中两个支撑筋3相交的一端均与第二连接部1固定连接，两个支撑筋3相互远离的一端均与第一连接部2固定连接，每个支撑筋3都与至少两个其他支撑筋组的支撑筋3相交，多个支撑筋组构成网状结构，网状结构的网孔为减重孔4。可以理解的是，网状结构具有多个网孔组，每个网孔组包括沿转轴孔的圆周方向间隔设置的多个网孔。如图3-5所示，每个支撑筋3都与两个其他支撑筋组的支撑筋3相交时，网状结构具有3个网孔组。如图6所示，每个支撑筋3都与三个其他支撑筋组的支撑筋3相交时，网状结构具有4个网孔组。根据电机转子冲片结构的尺寸、支撑筋3的宽度、第一连接部2的宽度和第二连接部1的宽度，设计电机转子冲片结构的形状，从而确定网孔组的数量。在第一连接部2和第二连接部1之间设置网状结构，网状结构能够提高结构刚度的同时减轻重量。该电机转子冲片结构以提高电机转子冲片结构的刚度且减轻重量为目的进行拓扑优化，拓扑优化后电机转子冲片结构的应力分布均匀，无明显的应力集中出现，且能在减轻重量的同时提高电机转子冲片结构的刚度，适用于商用车。
39.可以理解的是，该电机转子冲片结构为圆环形，多个支撑筋组和多个磁钢槽组均沿该电机转子冲片结构的圆周方向设置，转轴孔21位于该电机转子冲片结构的中心。
40.可选地，多个网孔组中网孔的数量均相等，且每个网孔组中网孔的数量与磁钢槽组的数量相等。
41.本实施例中，支撑筋组中位于左侧的支撑筋3为左支撑筋，位于右侧的支撑筋3为右支撑筋。如图3-5所示，每个支撑筋3都与两个其他支撑筋组的支撑筋3相交时，其一支撑筋组的左支撑筋与位于该支撑筋组左侧的两个其他支撑筋组的右支撑筋相交，其一支撑筋组的右支撑筋与位于该支撑筋组右侧的两个其他支撑筋组的左支撑筋相交，以使网状结构形成3个网孔组，每个网孔组包括多个沿圆周方向间隔设置的网孔。如图6所示，每个支撑筋3都与三个其他支撑筋组的支撑筋3相交时，其一支撑筋组的左支撑筋与位于该支撑筋组左侧的三个其他支撑筋组的右支撑筋相交，其一支撑筋组的右支撑筋与位于该支撑筋组右侧的三个其他支撑筋组的左支撑筋相交，以使网状结构形成4个网孔组。
42.可选地，磁钢槽组包括两个呈v形分布的磁钢槽11，两个磁钢槽11的延伸方向的交点为第一交点，支撑筋组的两个支撑筋3的交点为第二交点，多个第一交点和多个第二交点一一对应设置，第一交点、对应的第二交点和第一连接部2的中心位于一条直线上。能够进一步使该电机转子冲片结构的应力均匀分布，且提高该电机转子冲片结构的刚度。
43.可选地，支撑筋3的宽度d1为4mm～10mm。例如，支撑筋3的宽度d1为4mm、4.5mm、5mm、6mm、9.2mm。
44.表1：基于ansys拓扑优化得到的固有频率
45.[0046][0047]
表1为基于ansys拓扑优化得到的固有频率，表中，第一列为现有技术中第一种转子冲片结构对应的1阶～18阶固有频率；第二列为现有技术中第二种转子冲片结构对应的1阶～18阶固有频率；第三列至第七列分别为本实施例中的支撑筋的宽度d1分别为9.2189mm、6mm、5mm、4.5mm和4mm的该电机转子冲片结构对应的1阶～18阶固有频率。
[0048]
表2：基于ansys拓扑优化得到的质量
[0049][0050]
表2为基于ansys拓扑优化得到的电机转子冲片结构的质量，表中，第一列为现有技术中第一种转子冲片结构对应的质量；第二列为现有技术中第二种转子冲片结构对应的质量；第三列至第七列分别为本实施例中支撑筋3的宽度d1分别为9.2189mm、6mm、5mm、4.5mm和4mm的该电机转子冲片结构对应的质量。
[0051]
根据表1和表2可以看出，拓扑优化后得到的该电机转子冲片结构的质量相对于现有技术中第一种和第二种的转子冲片结构的质量提高不大，但相对于现有技术中第一种和第二种转子冲片结构的固有频率提高很多，由于电机转子冲片结构的固有频率与刚度之间呈正比关系，因此该电机转子冲片结构的刚度相对现有技术的转子冲片结构增大，并且如图7所示，拓扑优化后电机转子冲片结构应力分布均匀，从而，减小在电机旋转过程中电机转子冲片结构的变形，也减小了径向力激起振动，振动能量值降低，达到降低噪声的目的。
[0052]
可选地，支撑筋3呈弧形。不仅能有效降低电机转子冲片结构的应力，还能提高传
递扭矩的能力，增加了转子可靠性。
[0053]
可选地，减重孔4的形状为多边形或圆形。网孔就是减重孔4，网孔组就是减重孔组，多个减重孔组中的减重孔4的形状可以相同也可以不相同。可以理解的是，在确定支撑筋3宽度后，得到减重孔4的尺寸，根据减重孔4的尺寸，确定减重孔4的形状。
[0054]
可选地，第一连接部2、第二连接部1和多个支撑筋组一体成型。加工方便且能够进一步提高刚度。
[0055]
可选地，第一连接部2的宽度d2为4mm～10mm。例如，第一连接部2的宽度d2为7.5mm。
[0056]
本实用新型还提供了电机转子，该电机转子包括上述的电机转子冲片结构。
[0057]
本实用新型还提供了电机，该电机包括上述的电机转子。
[0058]
本实用新型又提供了车辆，该车辆包括上述的电机。
[0059]
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。