CN213637250U - 电机转子、电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机转子、电机，其中电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯上具有多个磁极，在同一磁极下，转子铁芯上构造有关于同一磁极具有的d轴对称的U型磁障槽、V型磁障槽、一型磁障槽，且U型磁障槽、V型磁障槽、一型磁障槽沿着转子铁芯的径向向外依次间隔布置，V型磁障槽处于U型磁障槽的开口内，一型磁障槽处于V型磁障槽的开口内，U型磁障槽、V型磁障槽、一型磁障槽内分别装设有第一磁钢组、第二磁钢组、第三磁钢，第一磁钢组、第二磁钢组、第三磁钢分别关于d轴对称。根据本实用新型，通过“UV一”的磁钢布置，增强了气隙磁密，在确保输出力矩的情况下，使电机的转矩脉动和谐波含量大大降低，减少了电机振动，改善了电机噪音。

Description

电机转子、电机

技术领域

本实用新型属于空气调节技术领域，具体涉及一种电机转子、电机。

背景技术

永磁同步电机因为具有转矩密度、效率高、稳态性好及可靠性高等优点而被广泛应用在纯电动或混动新能源汽车领域中。但是近年来随着新能源汽车和电机技术的发展，永磁材料(稀土资源)面临着过度开采濒临枯竭的风险，且其成本昂贵，制造工艺要求高，稀土属国家战略资源，所以有着成本低，制造简单且能满足电机方案等诸多优势的磁阻(铁氧体)电机越来越受到青睐。

一般情况下，磁阻电机转子中会开有多个磁钢槽，内嵌铁氧体，从而充分利用磁阻转矩。然而电机转子本身结构的限制，dq轴电感差异较大，导致其中磁阻转矩波动较大。而电机的输出转矩是由磁阻转矩和永磁转矩叠加而成，这样一来便会增大电机的转矩脉动，使电机产生较大振动和噪音，影响汽车运行的平稳性和舒适性。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种电机转子、电机，

通过“UV一”的磁钢布置，增强了气隙磁密，在确保输出力矩的情况下，使电机的转矩脉动和谐波含量大大降低，减少了电机振动，改善了电机噪音。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种电机转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯上具有多个磁极，在同一磁极下，所述转子铁芯上构造有关于所述同一磁极具有的d轴对称的U型磁障槽、V型磁障槽、一型磁障槽，且所述U型磁障槽、V型磁障槽、一型磁障槽沿着所述转子铁芯的径向向外依次间隔布置，所述V型磁障槽处于所述U型磁障槽的开口内，所述一型磁障槽处于所述V型磁障槽的开口内，所述U型磁障槽、V型磁障槽、一型磁障槽内分别装设有第一磁钢组、第二磁钢组、第三磁钢，所述第一磁钢组、第二磁钢组、第三磁钢分别关于所述d轴对称。

优选地，所述V型磁障槽的V型开口夹角为α，25°≤α＜30°。

优选地，所述U型磁障槽的U型开口夹角为β，2.5°＜β-α＜4.5°。

优选地，所述U型磁障槽包括沿所述转子铁芯的径向延伸的第一边侧磁障槽、第二边侧磁障槽，以及处于所述第一边侧磁障槽、第二边侧磁障槽之间的中央磁障槽，所述第一磁钢组包括第一磁钢A、第一磁钢B、第一磁钢C，所述第一磁钢A、第一磁钢B、第一磁钢C分别一一对应地装设于所述第一边侧磁障槽、中央磁障槽、第二边侧磁障槽中。

优选地，所述V型磁障槽包括沿所述转子铁芯的径向延伸的第三边侧磁障槽、第四边侧磁障槽，所述第二磁钢组包括第二磁钢A、第二磁钢B，所述第二磁钢A、第二磁钢B分别一一对应地装设于所述第三边侧磁障槽、第四边侧磁障槽中。

优选地，所述第一边侧磁障槽与所述中央磁障槽之间以及所述第二边侧磁障槽与所述中央磁障槽之间的所述转子铁芯上具有第一隔磁桥，其最小的周向宽度为ha，1mm≤ha≤1.5mm；和/或，所述一型磁障槽的周向长度两端与所述V型磁障槽之间的所述转子铁芯上具有第二隔磁桥，其最小的周向宽度为hb，1.5mm≤hb≤2.25mm。

优选地，所述第一磁钢A、第一磁钢C、第二磁钢A、第二磁钢B的周向宽度与所述第三磁钢的径向厚度相等，且所述第一磁钢B的径向厚度大于所述第三磁钢的径向厚度。

优选地，所述第一磁钢B的径向厚度为Ta，所述第三磁钢的径向厚度为Tb，1.4Tb≤Ta≤1.6Tb。

优选地，所述第一磁钢A的径向长度为La，所述第二磁钢A的径向长度为Lb，1.5Lb≤La≤1.7Lb。

优选地，在所述一型磁障槽内，所述第三磁钢的周向两端分别形成第一空气槽；和/或，在所述第三边侧磁障槽内，所述第二磁钢A的长度两端分别形成第二空气槽，在所述第四边侧磁障槽内，所述第二磁钢B的长度两端分别形成第三空气槽；和/或，在所述第一边侧磁障槽内，所述第一磁钢A的长度两端分别形成第四空气槽，在所述第二边侧磁障槽内，所述第一磁钢C的长度两端分别形成第五空气槽，在所述中央磁障槽内，所述第一磁钢B的长度两端分别形成第六空气槽。

优选地，所述第六空气槽的面积为Sa，所述第一空气槽的面积为Sb，Sa/3＜Sb＜2Sa/3。

优选地，所述V型磁障槽的V字底部交点与所述转子铁芯的边缘的径向距离为L，所述第三磁钢与所述V字底部交点的径向距离为85％L。

本实用新型还提供一种电机，包括上述的电机转子。

本实用新型提供的一种电机转子、电机，在UV磁钢布置的磁极下增设了横向布置的一型磁障槽，通过在一型磁障槽内设置所述第三磁钢，从而增强了气隙磁密，在确保输出力矩的情况下，使电机的转矩脉动和谐波含量大大降低，从而减少了电机振动，改善了电机噪音。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的电机转子的结构示意图(轴向视图)；

图2为图1中一个磁极下的结构示意图；

图3为本实用新型的电机转子与现有技术中的电机转子的输出扭矩仿真结果对比；

图4为现有技术中的电机气隙磁密波形(仿真)；

图5为对应于图4的电机中谐波阶次含量导出列表，列表中的第一列为谐波阶次，第三列为相应阶次谐波的含量数值；

图6为本实用新型中的电机气隙磁密波形(仿真)；

图7为对应于图6的电机中谐波阶次含量导出列表，列表中的第一列为谐波阶次，第三列为相应阶次谐波的含量数值。

附图标记表示为：

1、转子铁芯；11、U型磁障槽；12、V型磁障槽；13、一型磁障槽；211、第一磁钢A；212、第一磁钢B；213、第一磁钢C；221、第二磁钢A；222、第二磁钢B；23、第三磁钢；31、第一隔磁桥；32、第二隔磁桥；41、第一空气槽；42、第二空气槽；43、第三空气槽；44、第四空气槽；45、第五空气槽；46、第六空气槽。

具体实施方式

结合参见图1至图7所示，根据本实用新型的实施例，提供一种电机转子，包括转子铁芯1，所述转子铁芯1上具有多个磁极，在同一磁极下，所述转子铁芯1上构造有关于所述同一磁极具有的d轴对称的U型磁障槽11、V型磁障槽12、一型磁障槽13，且所述U型磁障槽11、V型磁障槽12、一型磁障槽13沿着所述转子铁芯1的径向向外依次间隔布置，所述V型磁障槽12处于所述U型磁障槽11的开口内，所述一型磁障槽13处于所述V型磁障槽12的开口内，所述U型磁障槽11、V型磁障槽12、一型磁障槽13内分别装设有第一磁钢组、第二磁钢组、第三磁钢23(前述磁钢例如可以为铁氧体永磁体)，所述第一磁钢组、第二磁钢组、第三磁钢23分别关于所述d轴对称。该技术方案中，在UV磁钢布置的磁极下增设了横向布置的一型磁障槽13，通过在一型磁障槽13内设置所述第三磁钢23，从而增强了气隙磁密，在确保输出力矩的情况下，使电机的转矩脉动和谐波含量大大降低，从而减少了电机振动，改善了电机噪音。

由于所述一型磁障槽13被设置于所述V型磁障槽12的开口内，所述V型磁障槽12的开口角度的大小将对所述一型磁障槽13的尺寸形成限定，进而影响到其内设置的第三磁钢23的尺寸规格，因此，优选地，所述V型磁障槽12的V型开口夹角为α，25°≤α＜30°。当所述V型磁障槽12的V型开口夹角处于前述范围内时，可以使第三磁钢23的长度在一个最优的范围内，能够使转子铁芯1的结构强度最大，进一步提高转子的结构强度，也能够利于得到低谐波含量和转矩脉动的电机。在转子铁芯1的径向上，所述V型磁障槽12的V字底部交点与所述转子铁芯1的边缘的径向距离为L，所述第三磁钢23与所述V字底部交点的径向距离为85％L，此时能够对所述一型磁障槽13的位置进一步优化，此时最好的，α＝26°，此时对应的第三磁钢23的周向长度在14.5mm至15.5mm之间，既能保证电机足够的输出力矩，又可以合理限定第三磁钢23的用量，控制材料成本，同时使气隙磁密更趋向正弦性，提高电机性能。

在一些实施方式中，所述U型磁障槽11的U型开口夹角为β，2.5°＜β-α＜4.5°，处在这一角度范围内，可以提高输出转矩，角度过大，则会导致该范围内磁密过于分散，产生局部漏磁；张角过小，则会增加局部磁饱和风险，加剧局部漏磁，从而影响电机整体输出转矩。

在一些实施方式中，所述U型磁障槽11包括沿所述转子铁芯1的径向延伸的第一边侧磁障槽、第二边侧磁障槽，以及处于所述第一边侧磁障槽、第二边侧磁障槽之间的中央磁障槽，所述第一磁钢组包括第一磁钢A211、第一磁钢B212、第一磁钢C213，所述第一磁钢A211、第一磁钢B212、第一磁钢C213分别一一对应地装设于所述第一边侧磁障槽、中央磁障槽、第二边侧磁障槽中；所述V型磁障槽12包括沿所述转子铁芯1的径向延伸的第三边侧磁障槽、第四边侧磁障槽，所述第二磁钢组包括第二磁钢A221、第二磁钢B222，所述第二磁钢A221、第二磁钢B222分别一一对应地装设于所述第三边侧磁障槽、第四边侧磁障槽中。此时，所述第一边侧磁障槽与所述中央磁障槽之间以及所述第二边侧磁障槽与所述中央磁障槽之间的所述转子铁芯1上具有第一隔磁桥31，其最小的周向宽度为ha，1mm≤ha≤1.5mm；和/或，所述一型磁障槽13的周向长度两端与所述V型磁障槽12之间的所述转子铁芯1上具有第二隔磁桥32，其最小的周向宽度为hb，1.5mm≤hb≤2.25mm，所述第一隔磁桥31以及所述第二隔磁桥32的设置一方面能够提升所述转子铁芯的结构强度，另一方面，也能够将现有技术中单独采用所述第一隔磁桥31的方式的应力集中通过所述第二隔磁桥32的设置进行分散、均匀，有效减小了转子铁芯1的应力集中，使应力分配在各处都较为均匀，提高了转子的结构强度，确保了电机运行更加安全可靠。可以理解的，所述第三边侧磁障槽与第四边侧磁障槽的相邻处也即所述V型磁障槽12的底部尖角处形成第三隔磁桥。在外观上，所述第一隔磁桥31、第二隔磁桥32以及第三隔磁桥大致呈矩形。

优选地，所述第一磁钢A211、第一磁钢C213、第二磁钢A221、第二磁钢B222的周向宽度与所述第三磁钢23的径向厚度相等，且所述第一磁钢B212的径向厚度大于所述第三磁钢23的径向厚度。优选地，所述第一磁钢B212的径向厚度为Ta，所述第三磁钢23的径向厚度为Tb，1.4Tb≤Ta≤1.6Tb，最好的，Ta＝1.5Tb。如此设置可以有效增加定子磁通进入转子的量，提升电机q轴电感，提升电机的磁阻转矩。

优选地，所述第一磁钢A211的径向长度为La，所述第二磁钢A221的径向长度为Lb，1.5Lb≤La≤1.7Lb，优选地La＝1.7Lb，可以在转子表面大小一定的情况下放置更多的磁钢(例如永磁体)，提升电机的抗退磁能力，同时使电机转子的结构更加紧凑。

优选地，在所述一型磁障槽13内，所述第三磁钢23的周向两端分别形成第一空气槽41；和/或，在所述第三边侧磁障槽内，所述第二磁钢A221的长度两端分别形成第二空气槽42，在所述第四边侧磁障槽内，所述第二磁钢B222的长度两端分别形成第三空气槽43；和/或，在所述第一边侧磁障槽内，所述第一磁钢A211的长度两端分别形成第四空气槽44，在所述第二边侧磁障槽内，所述第一磁钢C213的长度两端分别形成第五空气槽45，在所述中央磁障槽内，所述第一磁钢B212的长度两端分别形成第六空气槽46。所述第一空气槽41、第二空气槽42、第三空气槽43、第四空气槽44、第五空气槽45、第六空气槽46在形状上是不规则的，也可以是半椭圆形、长矩形或者两者的结合形状。

在一些实施方式中，所述第六空气槽46的面积为Sa，所述第一空气槽41的面积为Sb，Sa/3＜Sb＜2Sa/3，在这个范围内，可以使气隙磁密更接近于正弦性，进而可以使谐波含量降为传统“UV”结构的73％，有利于降低电机的振动噪声和能耗，提高电机效率。

本实用新型技术与现有技术在仿真条件设置完全相同的情况下，输出扭矩如附图3所示，图中RMS为输出扭矩有效值，pkavg为转矩脉动值，可以得出，本实用新型技术相比现有技术输出扭矩的有效值降低了仅仅2.5％，但是转矩脉动却降低了31.3％，实现了电机的低转矩脉动的设计目的；如图4至图7所示出，本实用新型技术的气隙磁密仿真结果显示其正弦度较好，谐波含量最高的5种谐波含量总计为1.74％；而现有技术的气隙磁密正弦性稍差，谐波含量总计为2.46％，本实用新型技术的谐波含量为现有技术的70％，实现了电机的低谐波含量的设计目的。

根据本实用新型的实施例，还提供一种电机，包括上述的电机转子。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种电机转子，其特征在于，包括转子铁芯(1)，所述转子铁芯(1)上具有多个磁极，在同一磁极下，所述转子铁芯(1)上构造有关于所述同一磁极具有的d轴对称的U型磁障槽(11)、V型磁障槽(12)、一型磁障槽(13)，且所述U型磁障槽(11)、V型磁障槽(12)、一型磁障槽(13)沿着所述转子铁芯(1)的径向向外依次间隔布置，所述V型磁障槽(12)处于所述U型磁障槽(11)的开口内，所述一型磁障槽(13)处于所述V型磁障槽(12)的开口内，所述U型磁障槽(11)、V型磁障槽(12)、一型磁障槽(13)内分别装设有第一磁钢组、第二磁钢组、第三磁钢(23)，所述第一磁钢组、第二磁钢组、第三磁钢(23)分别关于所述d轴对称。

2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述V型磁障槽(12)的V型开口夹角为α，25°≤α＜30°。

3.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述U型磁障槽(11)的U型开口夹角为β，2.5°＜β-α＜4.5°。

4.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述U型磁障槽(11)包括沿所述转子铁芯(1)的径向延伸的第一边侧磁障槽、第二边侧磁障槽，以及处于所述第一边侧磁障槽、第二边侧磁障槽之间的中央磁障槽，所述第一磁钢组包括第一磁钢A(211)、第一磁钢B(212)、第一磁钢C(213)，所述第一磁钢A(211)、第一磁钢B(212)、第一磁钢C(213)分别一一对应地装设于所述第一边侧磁障槽、中央磁障槽、第二边侧磁障槽中。

5.根据权利要求4所述的电机转子，其特征在于，所述V型磁障槽(12)包括沿所述转子铁芯(1)的径向延伸的第三边侧磁障槽、第四边侧磁障槽，所述第二磁钢组包括第二磁钢A(221)、第二磁钢B(222)，所述第二磁钢A(221)、第二磁钢B(222)分别一一对应地装设于所述第三边侧磁障槽、第四边侧磁障槽中。

6.根据权利要求5所述的电机转子，其特征在于，所述第一边侧磁障槽与所述中央磁障槽之间以及所述第二边侧磁障槽与所述中央磁障槽之间的所述转子铁芯(1)上具有第一隔磁桥(31)，其最小的周向宽度为ha，1mm≤ha≤1.5mm；和/或，所述一型磁障槽(13)的周向长度两端与所述V型磁障槽(12)之间的所述转子铁芯(1)上具有第二隔磁桥(32)，其最小的周向宽度为hb，1.5mm≤hb≤2.25mm。

7.根据权利要求5所述的电机转子，其特征在于，所述第一磁钢A(211)、第一磁钢C(213)、第二磁钢A(221)、第二磁钢B(222)的周向宽度与所述第三磁钢(23)的径向厚度相等，且所述第一磁钢B(212)的径向厚度大于所述第三磁钢(23)的径向厚度。

8.根据权利要求7所述的电机转子，其特征在于，所述第一磁钢B(212)的径向厚度为Ta，所述第三磁钢(23)的径向厚度为Tb，1.4Tb≤Ta≤1.6Tb。

9.根据权利要求5所述的电机转子，其特征在于，所述第一磁钢A(211)的径向长度为La，所述第二磁钢A(221)的径向长度为Lb，1.5Lb≤La≤1.7Lb。

10.根据权利要求5所述的电机转子，其特征在于，在所述一型磁障槽(13)内，所述第三磁钢(23)的周向两端分别形成第一空气槽(41)；和/或，在所述第三边侧磁障槽内，所述第二磁钢A(221)的长度两端分别形成第二空气槽(42)，在所述第四边侧磁障槽内，所述第二磁钢B(222)的长度两端分别形成第三空气槽(43)；和/或，在所述第一边侧磁障槽内，所述第一磁钢A(211)的长度两端分别形成第四空气槽(44)，在所述第二边侧磁障槽内，所述第一磁钢C(213)的长度两端分别形成第五空气槽(45)，在所述中央磁障槽内，所述第一磁钢B(212)的长度两端分别形成第六空气槽(46)。

11.根据权利要求10所述的电机转子，其特征在于，所述第六空气槽(46)的面积为Sa，所述第一空气槽(41)的面积为Sb，Sa/3＜Sb＜2Sa/3。

12.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述V型磁障槽(12)的V字底部交点与所述转子铁芯(1)的边缘的径向距离为L，所述第三磁钢(23)与所述V字底部交点的径向距离为85％L。

13.一种电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子为权利要求1至12中任一项所述的电机转子。

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