CN202110407389.1一种具有低应力结构的硅钢片、转子和电机

权利要求

1.一种具有低应力结构的硅钢片，包括硅钢片(1)、开设在硅钢片(1)上的磁钢槽(2)和嵌设在所述磁钢槽(2)内的磁钢组件，所述磁钢组件包括多个磁钢组(11)，所述磁钢组(11)包括靠近转子边缘的一对小永磁体(3)和靠近转子内侧的一对大永磁体(4)，其特征在于：所述硅钢片(1)在转子轭部(12)沿周向分布有径向开槽(5)，且所述径向开槽(5)从硅钢片(1)的中心向边缘延伸。

2.根据权利要求1所述的具有低应力结构的硅钢片，其特征在于：所述径向开槽(5)包括矩形槽(6)和椭圆形槽(7)，所述矩形槽(6)沿径向延伸的方向为矩形槽(6)的长度方向，所述矩形槽(6)的长对称轴与转子q轴重合，所述椭圆形槽(7)设置在矩形槽(6)朝向转子边缘的一端，且所述椭圆形槽(7)与所述矩形槽(6)连通。

3.根据权利要求2所述的具有低应力结构的硅钢片，其特征在于：所述椭圆形槽(7)的长轴与转子q轴重合。

4.根据权利要求2所述的具有低应力结构的硅钢片，其特征在于：所述椭圆形槽(7)的短轴大于矩形槽(6)的宽度。

5.根据权利要求3所述的具有低应力结构的硅钢片，其特征在于：所述椭圆形槽(7)长轴长度为短轴长度的2～3倍。

6.根据权利要求2所述的具有低应力结构的硅钢片，其特征在于：所述矩形槽(6)深度为转子轭部(12)厚度的3/5～4/5之间。

7.根据权利要求2所述的具有低应力结构的硅钢片，其特征在于：所述椭圆形槽(7)的面积不大于转子轭部(12)面积的1/10。

8.根据权利要求1所述的具有低应力结构的硅钢片，其特征在于：所述一对小永磁体(3)和一对大永磁体(4)均呈八字形分布，所述八字形的开口端朝向硅钢片(1)的外边缘，所述一对小永磁体(3)和一对大永磁体(4)的对称轴均与转子d轴重合，一对所述大永磁体(4)之间的夹角为45°～90°，一对所述小永磁体(3)之间的夹角为140°～180°。

9.一种具有低应力结构的电机转子，包括硅钢片，其特征在于：所述硅钢片为权利要求1～8中任意一项所述的硅钢片。

10.一种具有低应力结构的电机，包括电机转子，其特征在于：所述电机转子为权利要求9中的电机转子。

说明书

一种具有低应力结构的硅钢片、转子和电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种具有低应力结构的硅钢片、转子和电机。

背景技术

由于内置式永磁同步电机具有效率高、功率密度高、体积小、调速范围宽的优点，在新能源汽车市场上应用较为广泛。现有的电机由于永磁体两侧铁芯刚度不同，导致永磁体端部隔磁桥应力较大。电机高速转动时产生的离心力作用在电机转子磁钢及转子铁芯上时，会导致磁钢和铁芯产生形变而断裂，从而影响电机的性能与安全稳定性。

为解决上述技术问题，申请人在公告号为CN202010508175.9的中国专利申请中提出了一种具有低应力隔磁桥的硅钢片、电机转子及电机，该方案在转子相邻磁钢组的两个大永磁体之间设置从边缘向中心延伸的径向开槽，降低了隔磁桥处的应力，提高了电机的稳定性。但该结构会一定程度减小输出转矩，同时在电机高速旋转时带来空气啸叫声，也增加了电机机械损耗。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种具有低应力结构的硅钢片、转子和电机，其在不改变电机转子外圆结构的情况下减小了电机转子高速旋转应力，保证转矩输出，防止高速旋转时带来空气啸叫声。

本发明提供了一种具有低应力结构的硅钢片，其技术方案为：包括硅钢片、开设在硅钢片上的磁钢槽和嵌设在所述磁钢槽内的磁钢组件，所述磁钢组件包括多个磁钢组，所述磁钢组包括靠近转子边缘的一对小永磁体和靠近转子内侧的一对大永磁体，所述硅钢片在转子轭部沿周向分布有径向开槽，且所述径向开槽从硅钢片的中心向边缘延伸。其通过在转子轭部沿周向分设置从硅钢片的中心向边缘延伸的径向开槽，能降低大永磁体左右两侧铁芯刚度差距，从而有效降低隔磁桥处的应力，防止磁钢和铁芯产生形变而断裂。其无需改变电机转子外圆结构，在保证转矩输出的前提下，防止高速旋转时带来空气啸叫声。同时，减少了转子铁芯硅钢片的用量，降低了转子的质量和成本，进一步降低了转子离心力的大小，提高了转子隔磁桥处的应力降低效果。

较为优选的，所述径向开槽包括矩形槽和椭圆形槽，所述矩形槽沿径向延伸的方向为矩形槽的长度方向，所述矩形槽的长对称轴与转子q轴重合，所述椭圆形槽设置在矩形槽朝向转子边缘的一端，且所述椭圆形槽与所述矩形槽连通。设置由矩形槽和椭圆形槽组合形成的径向开槽，并使椭圆形槽朝向转子外边缘一侧，能够在不改变转子外圆的情况下，分散电机应力集中，同时作为减重孔减小转子重量。

较为优选的，所述椭圆形槽的长轴与转子q轴重合，对称结构以减小电机不平衡应力。

较为优选的，所述椭圆形槽的短轴大于矩形槽的宽度，使得应力尽量转移到椭圆形槽上。

较为优选的，所述椭圆形槽长轴长度为短轴长度的2～3倍，使得在径向方向上足够长，以分散应力。

较为优选的，所述矩形槽深度为转子轭部厚度的3/5～4/5之间，使得高速时应力更容易分散到椭圆槽上。

较为优选的，所述椭圆形槽的面积不大于转子轭部面积的1/10，使得开槽不会影响转子磁路，影响电机性能。

较为优选的，所述一对小永磁体和一对大永磁体均呈八字形分布，所述八字形的开口端朝向硅钢片的外边缘，所述一对小永磁体和一对大永磁体的对称轴均与转子d轴重合，一对所述大永磁体之间的夹角为45°～90°，一对所述小永磁体之间的夹角为140°～180°。

本方案还提供一种具有低应力结构的电机转子，包括如上所述的硅钢片。

本方案还提供一种具有低应力结构的电机，包括如上所述的电机转子。

本发明的有益效果为：通过在转子轭部沿周向分设置从硅钢片的中心向边缘延伸的径向开槽，能降低大永磁体左右两侧铁芯刚度差距，从而有效降低隔磁桥处的应力，防止磁钢和铁芯产生形变而断裂。其无需改变电机转子外圆结构，在保证转矩输出的前提下，防止高速旋转时带来空气啸叫声。同时，减少了转子铁芯硅钢片的用量，降低了转子的质量和成本，进一步降低了转子离心力的大小，提高了转子隔磁桥处的应力降低效果。

附图说明

图1、2为公告号为CN202010508175.9的电机转子结构示意图；

图3为本发明结构示意图；

图4为设置径向开槽前的隔磁桥应力仿真示意图；

图5为设置径向开槽后的隔磁桥应力仿真示意图。

图中：1-硅钢片，2-磁钢槽，3-小永磁体，4-大永磁体，5-径向开槽，6-矩形槽，7-椭圆形槽，8-隔磁桥，9-空气槽，10-减重孔，11-磁钢组，12-转子轭部

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图3所示，一种具有低应力隔磁桥的硅钢片，包括硅钢片1、开设在硅钢片1上的磁钢槽2和嵌设在磁钢槽2内的磁钢组件，磁钢组件包括多个磁钢组11，磁钢组11包括靠近转子边缘的一对小永磁体3和靠近转子内侧的一对大永磁体4。

一对小永磁体3和一对大永磁体4均呈八字形分布，八字形的开口端朝向硅钢片1的外边缘，一对小永磁体3和一对大永磁体4的对称轴均与转子d轴重合。

硅钢片1在转子轭部12沿周向分布有径向开槽5，且所述径向开槽5从硅钢片1的中心向边缘延伸。径向开槽5包括矩形槽6和设置在矩形槽6朝向转子中心的一端的椭圆形槽7。

矩形槽6沿径向延伸的方向为矩形槽6的长度方向，矩形槽6的长对称轴与转子q轴重合，椭圆形槽7设置在矩形槽6朝向转子边缘的一端，且椭圆形槽7与矩形槽6连通。椭圆形槽7的长轴与转子q轴重合，椭圆形槽7的短轴大于矩形槽6的宽度，椭圆形槽7长轴长度为短轴长度的2～3倍，矩形槽6深度为转子轭部12厚度的3/5～4/5之间，椭圆形槽7的面积不大于转子轭部12面积的1/10。

实施例一

矩形槽6深度为转子轭部12厚度的2/3，椭圆形槽7的面积不大于转子轭部12面积的1/10，椭圆形槽7长轴长度为短轴长度的2～3倍。

一对小永磁体3和一对大永磁体4均呈八字形分布，八字形的开口端朝向硅钢片1的外边缘，一对小永磁体3和一对大永磁体4的对称轴均与转子d轴重合，一对大永磁体4之间的夹角为45°～90°，一对小永磁体3之间的夹角为140°～180°。

磁钢槽2与硅钢片1的外边缘之间设有隔磁桥8。磁钢槽2端部设有空气槽9，小永磁体3和大永磁体4之间设有减重孔10。该减重孔10为两个且对称设置，减重孔10的对称轴与大、小永磁体的对称轴重合。

如图4所示，硅钢片1上未设计径向开槽5时，第二永磁体拐角处受到的最大应力为358.9MPa，如图5所示，硅钢片1在转子轭部12处设计径向开槽5后，第二永磁体拐角所受到的最大应力为307.7MPa，降低了51.2MPa。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。