一种电机转子冲片及电机转子

摘要

本发明公开了一种电机转子冲片及电机转子，解决了现有技术中电机NVH较高的技术问题。该电机转子冲片包括冲片本体，靠近所述冲片本体的外圆周边均布有若干个磁极，每个磁极下设置三个磁钢槽，每个磁钢槽内嵌有一个磁钢，第一磁钢槽和第二磁钢槽对称布置，二者的宽度方向与所述冲片本体的径向倾斜，呈开口向外的V字形，所述V字形的角度不小于100°，第三磁钢槽位于第一磁钢槽和第二磁钢槽的中间，宽度方向垂直于所述冲片本体的径向，呈一字形。本发明通过优化转子冲片中的磁钢布局和极弧系数，使得电机空载气隙磁场的畸变率下降，提高了定子、转子间气隙磁场的正弦度，最终使得电机性能保持不变的前提下，有效降低电机的NVH。

权利要求

1.一种电机转子冲片，包括冲片本体，靠近所述冲片本体的外圆周边均布有若干个磁极，其特征在于，每个磁极下设置三个磁钢槽，每个磁钢槽内嵌有一个磁钢，第一磁钢槽和第二磁钢槽对称布置，二者的宽度方向与所述冲片本体的径向倾斜，呈开口向外的V字形，所述V字形的角度不小于100°，第三磁钢槽位于第一磁钢槽和第二磁钢槽的中间，宽度方向垂直于所述冲片本体的径向，呈一字形。

2.根据权利要求1所述的电机转子冲片，其特征在于，所述V字形的角度为100-130°。

3.根据权利要求1所述的电机转子冲片，其特征在于，所述第三磁钢槽的槽口宽度大于所述第一磁钢槽和第二磁钢槽的槽口宽度；

所述第三磁钢槽的槽口厚度等于所述第一磁钢槽和第二磁钢槽的槽口厚度。

4.根据权利要求3所述的电机转子冲片，其特征在于，所述第三磁钢槽的槽口宽度为

12-18mm，所述第一磁钢槽和第二磁钢槽的槽口宽度为10.5-16.5mm；

所述第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽的槽口厚度为1.5-4.1mm。

5.根据权利要求1所述的电机转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽的上顶面到所述冲片本体的外圆周边之间的距离为0.7-4mm。

6.根据权利要求1所述的电机转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽与第二磁钢槽之间的最近距离为0.5mm-2.6mm；

所述第一磁钢槽、第二磁钢槽与所述第三磁钢槽的最近距离为0.5-4mm。

7.根据权利要求1所述的电机转子冲片，其特征在于，所述第一磁钢槽和第二磁钢槽呈V字形的夹角底部与所述冲片本体的圆心之间的距离为30-40mm。

8.根据权利要求1所述的电机转子冲片，其特征在于，所述冲片本体上设置有8个磁极，所述V字形的角度为110°。

9.根据权利要求1所述的电机转子冲片，其特征在于，所述冲片本体的中心部位设置有轴孔，所述轴孔的内圆周上设置有凸键或键槽；

所述冲片本体上在所述磁钢槽与所述轴孔之间设置有若干减重孔，所述减重孔之间设置有铆接孔，通过所述铆接孔组合若干片所述冲片本体压装构成铁芯单元，若干个所述铁芯单元压装构成转子铁芯。

10.一种电机转子，包括轴，所述轴上设置有一组以上的铁芯单元，其特征在于，所述铁芯单元包括若干片权利要求1-9任一项所述的电机转子冲片。

说明书

一种电机转子冲片及电机转子

技术领域

[0001] 本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种电机转子冲片。本发明还涉及一种电机转子。

背景技术

[0002] 随着汽车制造业的发展，汽车NVH性能已经成为现代汽车制造质量的一个综合性技术指标。NVH是噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写。NVH给汽车用户的感受是最直接和最表面的。车辆的NVH问题是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关系。

[0003] 影响车内噪声大小的主要激励源有发动机、电机、减速机、轮胎等部件。对于电动汽车，主要激励源来自电机。随着人们对汽车的动力性能要求越来越高，开发具有高功率密度和高转矩密度电机的必要性也越来越迫切，同时，需要保证电机有不断优化的NVH表现，这给电机开发工作带来了很大的挑战。

发明内容

[0004] 针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种电机转子冲片，能够使得电机空载气隙磁场的畸变率下降，提高了定子、转子间气隙磁场的正弦度，最终使得电机性能保持不变的前提下，有效降低电机的NVH。

[0005] 本发明同时还提供了一种电机转子，安装了上述电机转子冲片。

[0006] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

[0007] 本发明一方面提供一种电机转子冲片，包括冲片本体，靠近所述冲片本体的外圆周边均布有若干个磁极，每个磁极下设置三个磁钢槽，每个磁钢槽内嵌有一个磁钢，第一磁钢槽和第二磁钢槽对称布置，二者的宽度方向与所述冲片本体的径向倾斜，呈开口向外的V字形，所述V字形的角度不小于100°，第三磁钢槽位于第一磁钢槽和第二磁钢槽的中间，宽度方向垂直于所述冲片本体的径向，呈一字形。

[0008] 可选地，所述V字形的角度为100-130°。

[0009] 可选地，所述第三磁钢槽的槽口宽度大于所述第一磁钢槽和第二磁钢槽的槽口宽度。

[0010] 可选地，所述第三磁钢槽的槽口厚度等于所述第一磁钢槽和第二磁钢槽的槽口厚度。

[0011] 可选地，所述第三磁钢槽的槽口宽度为12-18mm，所述第一磁钢槽和第二磁钢槽的槽口宽度为10.5-16.5mm。

[0012] 可选地，所述第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽的槽口厚度为1.5-4.1mm。

[0013] 可选地，所述第一磁钢槽、第二磁钢槽、第三磁钢槽的上顶面到所述冲片本体的外圆周边之间的距离为0.7-4mm。

[0014] 可选地，所述第一磁钢槽与第二磁钢槽之间的最近距离为0.5mm-2.6mm。

[0015] 可选地，所述第一磁钢槽、第二磁钢槽与所述第三磁钢槽的最近距离为0.5-4mm。

[0016] 可选地，所述第一磁钢槽和第二磁钢槽呈V字形的夹角底部与所述冲片本体的圆心之间的距离为30-40mm。

[0017] 可选地，所述冲片本体上设置有8个磁极，所述V字形的角度为110°。

[0018] 可选地，所述冲片本体的中心部位设置有轴孔，所述轴孔的内圆周上设置有凸键或键槽。

[0019] 可选地，所述冲片本体上在所述磁钢槽与所述轴孔之间设置有若干减重孔，所述减重孔之间设置有铆接孔，通过所述铆接孔组合若干片所述冲片本体压装构成铁芯单元，若干个所述铁芯单元压装构成转子铁芯。

[0020] 本发明另一方面提供一种电机转子，包括轴，所述轴上设置有一组以上的铁芯单元，所述铁芯单元包括若干片以上所述的电机转子冲片。

[0021] 采用上述结构设置的本发明具有以下优点：

[0022] 本发明的转子冲片通过优化转子冲片中的磁钢布局和极弧系数，使得电机空载气隙磁场的畸变率显著下降，提高定子、转子间气隙磁场的正弦度。可以使得电机在整机共振点上的峰值电磁力较现有方案降低，最终降低电机的NVH。同时，电机反电势的畸变率和转矩脉动较现有相比，也都均有不同程度的优化。

[0023] 本发明的电机转子可以在电机定子、转子的气隙中形成高正弦度的磁场，在保证电机输出性能优异的情况下，减小电机工作时的电磁力，进而可以实现在全转速段范围内明显且有效降低电机的NVH，提升整车的乘坐舒适度。

附图说明

[0024] 图1是本发明实施例1中电机转子冲片的主视图；

[0025] 图2是本发明实施例1中电机转子冲片的立体图；

[0026] 图3是本发明实施例1中电机转子冲片叠压成的铁芯单元的立体图；

[0027] 图4是本发明实施例1中电机转子冲片的尺寸图；

[0028] 图5是图4中Ⅰ部放大视图；

[0029] 图6是图4中Ⅱ部放大视图；

[0030] 图7是本发明实施例2中轴的立体图；

[0031] 图8是本发明实施例2中电机转子的立体图；

[0032] 图9是本发明实施例2中电机转子的立体图；

[0033] 图10是本发明实施例2中电机转子的立体图。

[0034] 图中：20.冲片本体；21.磁钢槽；211.第一磁钢槽；212.第二磁钢槽；213.第三磁钢槽；22.减重孔；23.轴孔；24.铆接孔；25.凸键；30.轴；301.键槽；302.键槽；31.铁芯单元。

具体实施方式

[0035] 现有技术中，电机的转矩密度和功率密度更高，导致电机的负荷变高，工作状态更恶劣，必然会使NVH恶化。本发明提供了一种电机转子冲片，能够使得电机空载气隙磁场的畸变率下降，提高了定子、转子间气隙磁场的正弦度，最终使得电机性能保持不变的前提下，有效降低电机的NVH。

[0036] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0037] 实施例1

[0038] 如图1、图2所示为本发明实施例1，在该实施例中提供一种电机转子冲片，包括冲片本体20，靠近冲片本体20的外圆周边均布有若干个磁极，每个磁极下设置三个磁钢槽21，每个磁钢槽21内嵌有一个磁钢，第一磁钢槽211和第二磁钢槽212对称布置，二者的宽度方向与冲片本体20的径向倾斜，呈开口向外的V字形，V字形的角度不小于100°，第三磁钢槽213位于第一磁钢槽211和第二磁钢槽212的中间，宽度方向垂直于冲片本体20的径向，呈一字形。

[0039] 在本实施例中，冲片本体20的外圆周边均布有8个磁极。相应地，电机采用8极48槽的极槽配合，即转子为8极，定子为48槽，所以，8阶、24阶、48阶、96阶等是此电机NVH的主要阶次。

[0040] 第一磁钢槽211和第二磁钢槽212之间V字形的角度，即图5中的角度⑦，会影响到一个极距范围下实际气隙磁场分布情况的系数，也就是极弧系数，V字形的角度为100-130°。

[0041] 第三磁钢槽213的槽口宽度大于第一磁钢槽211和第二磁钢槽212的槽口宽度。第三磁钢槽213的槽口宽度为图5中的尺寸⑧，第一磁钢槽211和第二磁钢槽212的槽口宽度为图5中的尺寸⑥。采用该设计，第三磁钢槽213中安装的磁钢宽度大于第一磁钢槽211和第二磁钢槽212中安装的磁钢宽度，有利于聚敛第一磁钢槽211和第二磁钢槽212中安装的磁钢的磁力线，增强每个磁极下的磁场强度。

[0042] 优选地，第三磁钢槽213的槽口宽度为12-18mm，第一磁钢槽211和第二磁钢槽212的槽口宽度为10.5-16.5mm。

[0043] 第三磁钢槽213的槽口厚度等于第一磁钢槽211和第二磁钢槽212的槽口厚度。第三磁钢槽213的槽口厚度为图5中的尺寸⑩，第一磁钢槽211和第二磁钢槽212的槽口厚度为图5中的尺寸

[0044] 优选地，第一磁钢槽211、第二磁钢槽212、第三磁钢槽213的槽口厚度为1.5-4.1mm。

[0045] 优选地，第一磁钢槽211、第二磁钢槽212、第三磁钢槽213的上顶面到冲片本体20的外圆周边之间的距离为0.7-4mm，即图4中的尺寸④，由于电机运转时转子需要高速旋转，采用该设计，可以防止磁钢在离心力作用下破坏冲片本体20。

[0046] 优选地，第一磁钢槽211与第二磁钢槽212之间的最近距离为0.5mm-2.6mm，即图5中的尺寸⑨。

[0047] 优选地，第一磁钢槽211、第二磁钢槽212与第三磁钢槽213的最近距离为0.5-4mm，即图4中的尺寸②。

[0048] 优选地，第一磁钢槽211和第二磁钢槽212呈V字形的夹角底部与冲片本体20的圆心之间的距离为30-40mm。即图5中的尺寸

[0049] 冲片本体20上设置有8个磁极，优选地，V字形的角度为110°。

[0050] 冲片本体20的中心部位设置有轴孔23，轴孔23的内圆周上设置有凸键25，也可以设置键槽。

[0051] 冲片本体20上在磁钢槽与轴孔23之间设置有若干减重孔22，减重孔22之间设置有铆接孔24，通过铆接孔24组合若干片冲片本体20压装构成铁芯单元31，若干个铁芯单元31压装构成转子铁芯。

[0052] 轴30上对应设置有键槽或凸键来固定冲片本体20构成的铁芯单元31。如图7中轴30上对应设置有键槽301、302。

[0053] 优选地，铆接孔24的底部与冲片本体20的圆心之间的距离为28-32mm，即图4中的尺寸①。铆接孔24的宽度为0.5-1.5mm，即图6中的尺寸 铆接孔24的长度为3-5mm，即图6中的尺寸

[0054] 优选地，减重孔22与V形磁钢槽的距离为5-8mm，即图6中的尺寸 减重孔22之间的距离为2-6mm，即图6中的尺寸 减重孔22的底部与轴孔的距离为2-7mm，即图4中的尺寸③。

[0055] 优选地，冲片本体20的外圆直径为95-105mm，即图4中的尺寸⑤。

[0056] 实施例2

[0057] 如图7、图8所示，本实施例提供一种电机转子，包括轴30，轴30上设置有一组以上的铁芯单元31，铁芯单元31包括若干片以上实施例1中所述的电机转子冲片。

[0058] 选取固定数量的上述电机转子冲片，垂直于冲片平面叠压成一个铁芯单元，每个铁芯单元上包含由带有定位键的转子冲片叠压形成的凸键25。在铁芯单元31上，每个V字形磁钢槽及其上方一字形磁钢槽形成一组磁钢槽，每组磁钢槽内装有相同磁极性质的磁钢；在整个铁芯的圆周方向上，顺时针或者逆时针地看，N磁极和S磁极交替均匀分布，并将磁钢插入到铁芯单元31中，这样就构成了内部有磁钢的转子铁芯。为减小在电机运行过程中由于涡流效应引起的磁钢发热情况，每个铁芯单元31中的磁钢，在轴向上分为m段，其中m为大于等于1的整数。

[0059] 轴30上布置有不同数量的与铁芯单元31上的凸键25对应的键槽，并且在轴30的一端开有用来安装旋转变压器(以下简称旋变)的旋变槽。装配时，将带有旋变槽的轴的一端面对自己。其中，某一个键槽的中心线与旋变槽中心线重合，以下简称此凹槽为0槽，顺时针地计数，依次为1槽、2槽、3槽……。

[0060] 也可以使用其他方式定义0槽。

[0061] 0槽和与其相邻的左右两个凹槽的中心线之间的角度为90°-360*2/(Z*n)°，其中Z为定子铁芯的槽数；n为斜极段数，为4或6。

[0062] 组装直极转子时，将所有铁芯单元31按照凸键25和0槽的对应关系直接压装到轴30上。最终形成如图8的直极转子总成。

[0063] n＝4时，按照下面的顺序依次将四个铁芯单元31压装到轴上：将第一段铁芯单元按照凸键25和0槽的对应关系，压装到轴30上；将第二段铁芯单元按照凸键25和1槽的对应关系，压装到轴30上；将第三段铁芯单元按照凸键25和1槽的对应关系，压装到轴30上；将第四段铁芯单元按照凸键25和0槽的对应关系，压装到轴30上。最终形成如图9的斜极转子总成。

[0064] n＝6时，按照下面的顺序依次将六个铁芯单元压装到轴30上：将第一段铁芯单元按照凸键25和3槽对应；将第二段铁芯单元按照凸键25和0槽对应；将第三段铁芯单元按照凸键25和1槽对应；将第四段铁芯单元按照凸键25和1槽对应；将第五段铁芯单元按照凸键25和0槽对应；将第六段铁芯单元按照凸键25和3槽对应。2槽位于0槽的对面，中心线重合。
最终形成如图6的六段斜极转子总成。

[0065] 优选四段斜极转子总成，即n＝4。

[0066] 在设计阶段，通过优化转子冲片中的磁钢布局和极弧系数，使得空载气隙磁场的畸变率从原来的32％下降到现在的27％，提高定转子间气隙磁场的正弦度。所以，此电机转子冲片方案可以使得电机在整机共振点上的峰值电磁力降低约50％，结合四段斜极使得气隙磁场更加趋于正弦分布，最终降低电机的NVH。同时，电机反电势的畸变率和转矩脉动较之前相比，也都均有不同程度的优化。经实测数据验证，此实施例中电机的NVH测试结果如下：

[0067] 24阶径向和轴向噪声：0-13000rpm全转速段上，噪声下降幅度为3-8dBA，并没有任何噪点。

[0068] 48阶径向噪声，降噪效果明显：0-13000rpm全转速段上没有任何噪点,峰值从原来的96.2dBA下降到现在的92dBA，下降幅度为4.2dBA；0rpm-8000rpm的中低速段径向噪声大幅度降低，下降幅度为5-17dBA，这使得电机在汽车经常工作的中低转速段中，有很好的NVH表现。

[0069] 48阶轴向噪声，降噪效果明显：0-13000rpm全转速段上没有任何噪点,峰值从93.2dBA下降到88dBA，下降幅度为5.2dBA。0-8000rpm段的中低速段轴向噪声大幅度降低，下降幅度为5-14dBA。

[0070] 96阶径向和轴向噪声，0-13000rpm全转速段上，除个别点降幅约3dBA外，其他95％以上的转速段的噪声下降幅度为8-20dBA，降噪效果明显。

[0071] 其他和电机极槽数有关的8阶、16阶等阶次的噪声，原电机方案和采用此转子总成的现方案相比，声压级均很小，不作对比。

[0072] 本实施例2中电机转子冲片的结构与实施例1中相同，此处不再重复描述。

[0073] 以上，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。