CN208835917U - 电机转轴、电机转子斜极结构、永磁同步电机及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电机转轴、电机转子斜极结构、永磁同步电机及电动汽车，属于电机技术领域。该电机转轴，包括转轴本体，转轴本体设置有周向分布的多个定位基点，多个定位基点用于与转子总成配合以使转子总成形成转子斜极，多个定位基点中的每相邻两个定位基点与转轴本体的轴线的两条连线之间的夹角为偏转角，共多个偏转角，多个偏转角中有至少两个相邻偏转角不同。该电机转轴、电机转子斜极结构、永磁同步电机及电动汽车，转轴本体设置有周向分布的多个定位基点，与转子总成配合能够形成多种斜极角度，转子总成可以使用同一型号的转子冲片，以减少制造成本，配合方式更灵活。

Description

电机转轴、电机转子斜极结构、永磁同步电机及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机转轴、电机转子斜极结构、永磁同步电机及电动汽车。

背景技术

随着全球能源危机和环境污染问题日益严重，传统汽车制造厂和新涌现的新能源汽车企业加快了新能源汽车技术的研发和投入，纷纷将传统的发动机换成了电驱动电动机。

目前市场上汽车驱动电机对NVH要求越来越高，而目前降低电机噪声的有效方法多采用电机转子斜极方式。目前市场上电机转子斜极方式多采用转子冲片键槽与磁钢槽的中心线成一个角度的做法，为了降低电机成本，转子冲片都需要平台化，但是固定转子键槽与磁钢槽的角度不能让电机实现多种斜极角度，如需实现多种斜极角度则需要开多套转子冲片模具，造成成本浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种电机转轴，转轴本体设置有周向分布的多个定位基点，与转子总成配合能够形成多种斜极角度，转子总成可以使用同一型号的转子冲片，减少了制造成本，配合方式更灵活，使上述问题得到改善。

本实用新型的又一目的在于提供一种电机转子斜极结构，多段转子铁芯的结构相同，转子铁芯与不同的定位基点配合，实现不同形式的转子斜极，制造成本低。

本实用新型的又一目的在于提供一种永磁同步电机。

本实用新型的再一目的在于提供一种电动汽车。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型的实施例提供了一种电机转轴，包括转轴本体，所述转轴本体设置有周向分布的多个定位基点，所述多个定位基点用于与转子总成配合以使所述转子总成形成转子斜极，在所述转轴本体的轴向投影面上，所述多个定位基点中任意相邻两个定位基点各自与所述转轴本体的轴心之间的连线夹角构成偏转角，共多个偏转角，所述多个偏转角中至少有两个相邻偏转角不同。

在本实用新型可选的实施例中，所述定位基点为冲点、通孔或键槽中的一种。

在本实用新型可选的实施例中，所述定位基点的数量为M，所述偏转角为θ为所述转子总成中的斜极角。

本实用新型的实施例还提供了一种电机转子斜极结构，包括转子总成和上述的电机转轴，所述转子总成包括多段转子铁芯，所述多段转子铁芯套设于所述转轴本体的外部并与所述转轴本体可传动的连接，每段转子铁芯设置有用于与所述多个定位基点中至少一个定位基点配合的至少一个配合点，所述多段转子铁芯中的至少两段转子铁芯的配合点对应的定位基点不同，以形成所述转子斜极。

在本实用新型可选的实施例中，所述配合点为冲点、通孔、键槽或键台中的一种。

在本实用新型可选的实施例中，每段所述转子铁芯包括相互叠加的多个转子冲片、多对磁钢，所述多对磁钢沿所述多个转子冲片的轴向旋转对称设置，所述多个转子冲片设置有至少一个配合基点，通过每段转子铁芯的多个转子冲片的至少一个配合基点相互重合形成每段转子铁芯的至少一个配合点。

在本实用新型可选的实施例中，每段转子铁芯的至少一个配合点位于所述多对磁钢中的一对磁钢的两个磁极之间或所述多对磁钢中的两对磁钢之间，所述多对磁钢的对数为所述多个定位基点的数量的倍数，所述多段转子铁芯中有两段相邻转子铁芯的磁钢的相同磁极之间具有斜极角θ。

在本实用新型可选的实施例中，所述多个定位基点为多个键槽，所述配合点为键槽，所述多个转子冲片与所述转轴本体键连接。

在本实用新型可选的实施例中，所述多个键槽为四个键槽，分别为第一键槽、第二键槽、第三键槽及第四键槽，所述第二键槽与所述第一键槽的夹角为90°+θ，所述第三键槽与所述第二键槽的夹角为90°+θ，所述第四键槽与所述第三键槽的夹角为90°-θ，所述第四键槽与所述第一键槽的夹角为90°-θ。

在本实用新型可选的实施例中，所述多段转子铁芯的段数i大于或等于3，所述转子斜极为斜线斜极，所述f为调整系数，N为电机定子冲片槽数。

在本实用新型可选的实施例中，所述多段转子铁芯的段数i为奇数且大于或等于3，所述转子斜极为V型斜极，所述f为调整系数，N为电机定子冲片槽数。

在本实用新型可选的实施例中，所述多段转子铁芯的段数i为偶数且大于或等于4，所述转子斜极为V型斜极，所述f为调整系数，N为电机定子冲片槽数。

本实用新型的实施例还提供了一种永磁同步电机，包括上述的电机转子斜极结构。

本实用新型的实施例还提供了一种电动汽车，包括上述的永磁同步电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

该电机转轴，转轴本体设置有周向分布的多个定位基点，与转子总成配合能够形成多种斜极角度，转子总成可以使用同一型号的转子冲片，进而减少制造成本，配合方式更灵活。

该电机转子斜极结构，多段转子铁芯的结构相同，转子铁芯与电机转轴上不同的定位基点配合，以实现不同形式的转子斜极，制造成本低。

基于上述的电机转轴，可以采用同一种规格型号的转子冲片，进而转子冲片的制造成本降低，进一步地，使该永磁同步电机，制造成本也降低低。更进一步地使得电动汽车的制造成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的电机转轴的结构示意图；

图2为图1所述的电机转轴的A-A方向的剖视图；

图3为本实用新型第二实施例提供的电机转子斜极结构的一种视角的示意图；

图4为本实用新型第二实施例提供的电机转子斜极结构的另一种视角的示意图；

图5为图4的转子铁芯的结构示意图。

图标：100-电机转轴；1-转轴本体；11-定位基点；200-电机转子斜极结构；2-转子总成；21-转子铁芯；22-磁钢；23-配合点。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体地连接；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实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种电机转轴100，包括转轴本体1，转轴本体1设置有周向分布的多个定位基点11。

如图2所示，在本实施例中，多个定位基点11沿转轴本体1的周向分布，在转轴本体1的轴向投影面上，多个定位基点11中任意相邻两个定位基点11各自与转轴本体1的轴心之间的连线夹角构成偏转角(如图2所示，偏转角为α)，共多个偏转角。

换句话说，多个定位基点11中的每相邻两个定位基点11在同一个参照面上的两个投影点的圆心角为偏转角，共多个偏转角，参照面垂直于转轴本体的轴心线，转轴本体的轴心线经过圆心角的顶点。相当于，在转轴本体1的同一个径向截面上，相邻的两个定位基点11在此径向截面的两个投影点的圆心角为偏转角，需要注意的是，圆心角的顶点要保证在转轴本体1的轴心线上；也可以理解为，上述两个投影点与转轴本体1的轴心的连线在转轴本体1的周向上的偏转角度为偏转角。两个投影点可以在同一个圆周上也可以不在同一个圆周上。对于相邻两个定位基点11之间的圆心角也可以这么理解：以垂直于转轴本体1的轴心线的平面为参照面，定义其中一个所述定位基点11在参照面上的正投影与转轴本体1的轴心线的连线为第一参考线，另一个定位基点11在所述参照面上的正投影与转轴本体1的轴心线的连线为第二参考线，第一参考线与第二参考线的夹角为上述圆心角。

多个定位基点11用于与转子总成配合，以使转子总成形成转子斜极。为了实现转子总成与转轴本体1配合后形成转子斜极，多个偏转角中有至少两个相邻偏转角不同，当转子总成的不同段的转子铁芯与不同的定位基点11配合时，转子总成能够形成不同的斜极角度。

在本实施例中，定位基点11的数量为M，偏转角为θ为转子总成中的斜极角。当转子总成的多段转子铁芯与不同的定位基点11配合时，转子总成形成不同的转子斜极。定位基点11的数量可以选取3、4、6或8等，便于加工制造以及与转子总成配合。

需要指出的是，这里的斜极角θ为相邻的两段转子铁芯之间的偏移夹角(不为0°)，而整个转子总成的总斜极角为θ的倍数，根据转子铁芯的偏移次数来叠加实现。例如，转子总成包括六段转子铁芯，转子斜极为V型斜极时，则总斜极角为4θ。

在本实施例中，定位基点11起到定位参考的作用，承前所述，定位基点11的数量为多个，而且至少部分偏转角不同，便于转子总成中的转子铁芯与不同的定位基点11配合，以实现不同段的转子铁芯的斜极角度。定位基点11为冲点、通孔或键槽中的一种，使用者可以根据实际情况选取不同形式的定位基点11。作为本实施例的可选方式，定位基点11为键槽，键槽凹设于转轴本体1的周面且沿转轴本体1的轴向延伸。由于转轴本体1与转子总成的连接为至少圆周方向固定，可以为圆周方向、轴向和径向均固定。定位基点11的键槽选择不仅可以实现转轴本体1与转子总成的斜极定位，还可以实现转轴本体1与转子总成的可传动的连接，定位基点11的键槽设置即为转轴本体1与转子总成的传动键槽，而不用在转轴本体1上再开设其他的传动键槽。

本实施例提供的电机转轴100，设置多个不同角度的定位基点11(键槽)，便于与转子总成配合形成不同的转子斜极，便于加工制造，制造成本低。

第二实施例

请参照图3所示，本实施例提供了一种电机转子斜极结构200，包括转子总成2和上述的电机转轴100，转子总成2套设于转轴本体1的外部并与转轴本体1可传动的连接。

转子总成2包括多段转子铁芯21，多段转子铁芯21分别套设于转轴本体1轴向上的不同部位，并与转轴本体1可传动的连接。每段转子铁芯21设置有用于与多个定位基点11中至少一个定位基点11配合的至少一个配合点23，配合点23可以与任意的定位基点11配合，形成不同结构的转子总成2。在本实施例中，在转轴本体1的轴向上，多段转子铁芯21中至少两段转子铁芯21的配合点23对应的定位基点11不同，并且两个定位基点11之间的偏转角为以形成转子斜极。相当于，在转子斜极的结构中，至少两段转子铁芯21在转轴本体1的轴向上是交错设置的。

具体地，每段转子铁芯21包括相互叠加的多个转子冲片、多对磁钢22。每段转子铁芯21的各个转子冲片在转轴本体1的轴向上的投影重合(如图4所示)，并组合成一个整体。多对磁钢22沿多个转子冲片的轴向旋转对称设置，多对磁钢22安装于多个转子冲片上，多对磁钢22的对数为多个定位基点11的数量的倍数(例如，定位基点11的数量为4个时，磁钢22对数为四对或八对，图5所示，磁钢22的对数为八对)。在每段转子铁芯21的所有配合点23中，至少一个配合点23位于多对磁钢22中的一对磁钢22的两个磁极之间或多对磁钢22中的两对磁钢22之间，此配合点23为基准配合点23，便于与定位基点11配合定位。为了实现转子斜极，多段转子铁芯21中有两段相邻转子铁芯21的磁钢22的相同磁极之间具有斜极角θ(θ不为0°)，保证转子总成2实现转子斜极形式。

多个转子冲片设置有至少一个配合基点，通过每段转子铁芯21的多个转子冲片的至少一个配合基点相互重合形成每段转子铁芯21的至少一个配合点23，相当于，每段转子铁芯21的多个转子冲片叠加后，多个转子冲片的配合基点重合成为配合点23。作为本实施例的可选方式，每个转子冲片仅设置有一个配合基点，每段转子铁芯21的多个转子冲片叠加时，所有转子冲片的配合基点重合形成该段转子铁芯21的一个配合点23，此配合点23作为基准配合点23，基准配合点23位于多对磁钢22中的一对磁钢22的两个磁极之间。在本实用新型的其他实施例中，配合点23还可以位于多对磁钢22中的两对磁钢22之间，只要便于实现配合点23与定位基点11的定位，保证斜极角度即可。该转子冲片(只有一个配合基点)减少了配合基点的加工数量，同时便于多个转子冲片的定位叠加。由于多对磁钢22的对数为多个定位基点11的数量的倍数，相邻的转子铁芯21的配合点23与不同的定位基点11配合时，保证相邻的转子铁芯21的偏移角度为斜极角θ(不为0°)。转子铁芯21设置一个配合点23，实施较为简单，便于加工制造，降低了加工成本。在本实用新型的其他实施例中，转子铁芯21上的配合点23的数量还可以为多个，当不同的配合点23与同一个定位基点11配合时，同样实现不同段的转子铁芯21的错位，即实现转子斜极。

需要指出的是，在本实施例中，所有的转子冲片为同一规格的转子冲片，与电机转轴100的不同定位基点11配合时，能够实现不同形式的转子斜极，降低了加工成本。在本实用新型的其他实施例中，转子冲片可以为不同的规格，根据不同转子斜极设置不同的转子冲片，不同规格的转子冲片叠加后形成的不同的转子铁芯21，例如，不同段的转子铁芯21组成的斜极角为定位基点11的偏转角与配合点23的偏转角的叠加。

在本实施例中，不同段数的转子铁芯21及不同的转子斜极方式，决定转子斜极的斜极角θ。针对不同的转子斜极方式以及不同的段数的转子铁芯21，下面具体介绍斜极角θ的取值：

当多段转子铁芯21的段数i大于或等于3，转子斜极为斜线斜极时，f为调整系数，N为电机定子冲片槽数；此时，转子铁芯21的段数既可以为奇数，也可以为偶数；

当多段转子铁芯21的段数i为奇数且大于或等于3，转子斜极为V型斜极时，f为调整系数，N为电机定子冲片槽数；

当多段转子铁芯21的段数i为偶数且大于或等于4，转子斜极为V型斜极，f为调整系数，N为电机定子冲片槽数。

上述公式中，调整系数f为0.75～1，调整系数用于使转子斜极方式降低噪音；电机定子冲片槽数为36、48或72，为常规参数。

针对不同的永磁同步电机，可以根据相应的参数，选取不同的计算斜极角θ的公式，从而计算出相邻的两段转子铁芯21的斜极角(或偏移角度，不为0°)。同时，结合定位基点11的个数，来确定偏转角，以使转子总成2能够实现不同形式的转子斜极。

在本实施例中，配合点23用于与定位基点11配合，由于定位基点11与磁钢22对数具有倍数关系，而配合点23与不同的定位基点11配合时，相邻的两段转子铁芯21的斜极角可以为θ、2θ等(具有角度偏移的两段转子铁芯21，偏移角度不为0°时)，便于实现不同段的转子铁芯21的斜极角度，实现不同的转子斜极。配合点23为冲点、通孔、键槽或键台中的一种，使用者可以根据实际情况选取不同形式的配合点23。作为本实施例的可选方式，多个定位基点11为多个键槽，配合点23为键台，键台能够插设于其中一个键槽内，多个转子冲片与转轴本体1键连接，实现转子铁芯21与转轴本体1的可传动的连接。键槽的槽宽及槽深可以根据实际情况选取，键台的宽度及高度可以根据实际情况选取，本实施例不作限定，只要能够实现转轴本体1与转子铁芯21的键连接即可。

进一步地，多个键槽为四个键槽，分别为第一键槽、第二键槽、第三键槽及第四键槽，第二键槽与第一键槽的夹角为90°+θ，第三键槽与第二键槽的夹角为90°+θ，第四键槽与第三键槽的夹角为90°-θ，第四键槽与第一键槽的夹角为90°-θ。根据上述公式，此种形式的转轴本体1与转子总成2配合形成的转子斜极的总斜极角大于等于2θ。

如图3所示，当多段转子铁芯21的段数i为6，转子斜极为V型斜极时，相邻两段转子铁芯21对应的配合点23的偏移角度为θ或0°，具体的，第二段转子铁芯21与第一段转子铁芯21的斜极角为θ，第三段转子铁芯21与第二段转子铁芯21的斜极角为θ，第四段转子铁芯21与第三段转子铁芯21的斜极角为0°，第五段转子铁芯21与第四段转子铁芯21的斜极角为θ，第六段转子铁芯21与第五段转子铁芯21的斜极角为θ(第一段转子铁芯21到第六段转子铁芯21沿转轴本体1的轴向依次分布)，转子总成2的总斜极角为4θ(θ+θ+0°+θ+θ＝4θ)。需要指出的是，转子总成2的总斜极角为各段转子铁芯21斜极角的叠加之和。

本实用新型实施例的工作原理为：

在转轴本体1的周向开设多个不同角度的定位基点11(键槽，以下均为键槽)，并且保证两个相邻的定位基点11之间的偏转角度为(M为转轴本体1上的定位基点11的数量，θ为转子总成2中的斜极角)，转子总成2的多段转子铁芯21套设于转子本体的外部，多段转子铁芯21的配合点23(键槽，以下均为键槽)分别与不同的定位基点11配合，使得多个转子铁芯21中第一段转子铁芯21的配合点23对应的定位基点11与第二段转子铁芯21对应的定位基点11不同，从而形成转子斜极。不同的转子铁芯21的配合点23与不同的定位基点11配合，可以实现不同形式的转子斜极。在本实施例中，该电机转子斜极结构200，所用的转子铁芯21中的多个转子冲片均为同一规格的转子冲片，减少了制造成本，配合方式更灵活。

第三实施例

本实施例提供了一种永磁同步电机，包括上述的电机转子斜极结构200。

在本实施例中，电机定子冲片套设于转子总成2的外部，并与转轴本体1同轴设置，电机转子总成2套设于转轴本体1的外部且形成斜极结构，转子总成2能够相对于电机定子冲片转动。该永磁同步电机，能够实现不同形式的转子斜极，使用范围更广，制造成本低。

第四实施例

本实施例提供了一种电动汽车，包括上述的永磁同步电机。

在本实施例中，该电动汽车，通过采用上述的永磁同步电机，应用相同的电机转子铁芯21，转子铁芯21采用同一规格的转子冲片，制造成本低，转子斜极方式便于电机降低噪音，满足使用者的需求。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例中的特征可以相互结合。

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。

Claims (14)

1.一种电机转轴，其特征在于，包括转轴本体，所述转轴本体设置有周向分布的多个定位基点，所述多个定位基点用于与转子总成配合以使所述转子总成形成转子斜极，在所述转轴本体的轴向投影面上，所述多个定位基点中任意相邻两个定位基点各自与所述转轴本体的轴心之间的连线夹角构成偏转角，共多个偏转角，所述多个偏转角中至少有两个相邻偏转角不同。

2.根据权利要求1所述的电机转轴，其特征在于，所述定位基点为冲点、通孔或键槽中的一种。

3.根据权利要求1所述的电机转轴，其特征在于，所述定位基点的数量为M，所述偏转角为θ为所述转子总成中的斜极角。

4.一种电机转子斜极结构，其特征在于，包括转子总成和权利要求1-3任意一项所述的电机转轴，所述转子总成包括多段转子铁芯，所述多段转子铁芯套设于所述转轴本体的外部并与所述转轴本体可传动的连接，每段转子铁芯设置有用于与所述多个定位基点中至少一个定位基点配合的至少一个配合点，所述多段转子铁芯中的至少两段转子铁芯的配合点对应的定位基点不同，以形成所述转子斜极。

5.根据权利要求4所述的电机转子斜极结构，其特征在于，所述配合点为冲点、通孔、键槽或键台中的一种。

6.根据权利要求4所述的电机转子斜极结构，其特征在于，每段所述转子铁芯包括相互叠加的多个转子冲片、多对磁钢，所述多对磁钢沿所述多个转子冲片的轴向旋转对称设置，所述多个转子冲片设置有至少一个配合基点，通过每段转子铁芯的多个转子冲片的至少一个配合基点相互重合形成每段转子铁芯的至少一个配合点。

7.根据权利要求6所述的电机转子斜极结构，其特征在于，每段转子铁芯的至少一个配合点位于所述多对磁钢中的一对磁钢的两个磁极之间或所述多对磁钢中的两对磁钢之间，所述多对磁钢的对数为所述多个定位基点的数量的倍数，所述多段转子铁芯中有两段相邻转子铁芯的磁钢的相同磁极之间具有斜极角θ。

8.根据权利要求7所述的电机转子斜极结构，其特征在于，所述多个定位基点为多个键槽，所述配合点为键台，所述多个转子冲片与所述转轴本体键连接。

9.根据权利要求8所述的电机转子斜极结构，其特征在于，所述多个键槽为四个键槽，分别为第一键槽、第二键槽、第三键槽及第四键槽，所述第二键槽与所述第一键槽的夹角为90°+θ，所述第三键槽与所述第二键槽的夹角为90°+θ，所述第四键槽与所述第三键槽的夹角为90°-θ，所述第四键槽与所述第一键槽的夹角为90°-θ。

10.根据权利要求7所述的电机转子斜极结构，其特征在于，所述多段转子铁芯的段数i大于或等于3，所述转子斜极为斜线斜极，所述f为调整系数，N为电机定子冲片槽数。

11.根据权利要求7所述的电机转子斜极结构，其特征在于，所述多段转子铁芯的段数i为奇数且大于或等于3，所述转子斜极为V型斜极，所述f为调整系数，N为电机定子冲片槽数。

12.根据权利要求7所述的电机转子斜极结构，其特征在于，所述多段转子铁芯的段数i为偶数且大于或等于4，所述转子斜极为V型斜极，所述f为调整系数，N为电机定子冲片槽数。

13.一种永磁同步电机，其特征在于，包括根据权利要求4-12任意一项所述的电机转子斜极结构。

14.一种电动汽车，其特征在于，包括根据权利要求13所述的永磁同步电机。