一种优化谐波的油冷电机转子组件

技术领域

本发明涉及新能源汽车用永磁同步驱动电机技术领域，更具体地说，是涉及一种优化谐波的油冷电机转子组件。

背景技术

近年来，随着新能源汽车电驱技术的不断迭代，对电机的最高转速与转矩功率密度的要求也愈发提高，但也随之带来了电机温度较高，散热困难等问题。其中，由于矩形磁钢所产生的转子磁钢正弦性较差，进而导致气隙磁场中含有大量谐波成分，转子旋转时永磁体与气隙谐波磁场发生相对运动，导致在永磁体上产生涡流损耗，严重时甚至会造成永磁体的不可逆退磁。综上所述，转子及磁钢温升与散热问题是限制新能源车用电机发展的关键点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种优化谐波的油冷电机转子组件，该组件能够降低转子磁场谐波，降低损耗；且能够降低转子及磁钢温度。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种优化谐波的油冷电机转子组件，包括转轴及其设置在转轴上的转子铁芯，所述转子铁芯内还设有磁钢，所述转子铁芯为多段，每段转子铁芯均由多片转子冲片堆叠形成，多段转子铁芯之间形成斜极，多段转子铁芯之间还设有斜极段导油板，斜极段导油板上开设有导油槽，所述转子冲片上设有多个磁钢槽，每个磁钢槽靠近圆心的一侧还设有多个磁钢槽缺口，使得磁钢槽成锯齿状，所述导油槽连通相邻两段转子铁芯上的磁钢槽。

作为优选方案：所述导油槽的外侧宽度大于内侧宽度。

作为优选方案：所述转子铁芯的两端还分别设有转子前端板和转子后端板，所述转子前端板和转子后端板上均开设有进油通道和出油口，且转子前端板的进油通道内的冷却油通过磁钢槽、导油槽与转子后端板的出油口导通。

作为优选方案：多个进油通道沿转子前端板或者转子后端板的圆周方向等距间隔设置，所述出油口设置在相邻两个进油通道之间。

作为优选方案：所述进油通道包括贯穿转子前端板或者转子后端板内壁的径向油路，以及径向油路外端朝两侧向内折弯的延伸油路。

作为优选方案：所述出油口包括长条形的汇流槽，以及设置在长条形的汇流槽底部的多个通孔。

作为优选方案：所述转轴为空心轴，且转轴的侧壁上分别设有前端通油槽口和后端通油槽口，所述前端通油槽口与转子前端板的进油通道导通，所述后端通油槽口与转子后端板的进油通道导通。

作为优选方案：每个磁钢槽缺口中心线所形成的齿的面积与正弦波磁场每等分的积分面积成比例关系。

作为优选方案：多个磁钢槽缺口的深度相同，宽度不同，且磁钢槽缺口的宽度由转子冲片的内侧向外侧依次增大。

作为优选方案：任意相邻两个磁钢槽缺口的中心点的间距均相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明利用脉冲宽度调制原理，通过在磁钢槽上开设磁钢槽缺口，以调整磁阻大小，进而达到对转子磁场调制的作用；并进一步利用所开设的磁钢槽缺口作为轴向油道，设计转子油冷结构，达到对转子磁钢直接冷却的作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明的转子拆解结构示意图；

图2为本发明的转子冲片结构示意图；

图3为图2的A部局部放大结构示意图；

图4为本发明的磁钢槽的各磁钢槽缺口中心线所形成的齿的面积与正弦波磁场每等分的积分面积成比例对应图；

图5为本发明的斜极段导油板的端面结构示意图；

图6为本发明的转子铁芯端与斜极段导油板叠在一起时的结构示意图；

图7为本发明的转子前端板或者转子后端板的结构示意图；

图8为图7的B部局部放大结构示意图；

图9为本发明的转轴的结构示意图；

附图标记为：1、转子铁芯；11、磁钢槽；12、磁钢；13、磁钢槽缺口；2、斜极段导油板；21、导油槽；3、转子前端板；31、进油通道；32、出油口；4、转子后端板；5、转轴；51、前端通油槽口；52、后端通油槽口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。

此外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，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。

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

如图1至图4所示，一种优化谐波的油冷电机转子组件，包括转轴5及其设置在转轴5上的转子铁芯1，所述转子铁芯1内还设有磁钢12，所述转子铁芯1为多段，每段转子铁芯1均由多片转子冲片堆叠形成，多段转子铁芯1之间形成斜极，多段转子铁芯1之间还设有斜极段导油板2，斜极段导油板2上开设有导油槽21，所述导油槽2的外侧宽度大于内侧宽度(如图5所示)。所述转子冲片上设有多个磁钢槽11，每个磁钢槽11靠近圆心的一侧还设有多个磁钢槽缺口13，所述磁钢槽缺口13成矩形，使得磁钢槽11成锯齿状，所述导油槽21连通相邻两段转子铁芯1上的磁钢槽11。所述磁钢槽11设置在转子冲片的外侧，且每两个磁钢槽11成开口朝外的V形排布。斜极段导油板上的导油槽21配合斜极使用，导油槽大小覆盖转子斜极后前后转子铁芯段油道，使得流阻降低(如图6所示)。

每个磁钢槽缺口13中心线所形成的齿的面积与正弦波磁场每等分的积分面积成比例关系。多个磁钢槽缺口13的深度相同，宽度不同，且磁钢槽缺口13的宽度由转子冲片的内侧向外侧依次增大。任意相邻两个磁钢槽缺口13的中心点的间距均相同。由于空气磁导率极低，磁钢槽缺口的设计可以增大磁阻，进而降低磁钢槽缺口处磁钢磁通量。

上述结构在不影响电机其他性能的前提下，利用面积等效原理，通过磁钢槽合理开磁钢槽缺口的设计，模拟脉冲宽度调制原理对磁钢不同位置处磁阻进行调解，进而形成接近于正弦波气隙磁场，降低转子气隙磁场谐波分量，从而达到改善电机电磁性能与温升的目的。

所述转子铁芯1的两端还分别设有转子前端板3和转子后端板4，如图7和图8所示，所述转子前端板3和转子后端板4上均开设有进油通道31和出油口32，且转子前端板3的进油通道31内的冷却油通过磁钢槽11、导油槽21与转子后端板4的出油口32导通。

本发明的转子冲片的磁钢槽，除锯齿状槽外，其他位置与传统转子冲片相同，磁钢插入磁钢槽内后，对注塑孔进行灌封。本发明对磁钢槽及其磁钢槽缺口进行进一步利用，磁钢槽缺口轴向贯通并形成封闭油路，为考虑转子斜极影响，转子斜极段之间设置斜极段导油板2；最终从转子轴内通油，径向流入转子前端板3和转子后端板4，再由转子前端板3和转子后端板4流入轴向磁钢槽。由于磁钢槽大小不等，进而导致流阻不同，油压较小时，冷却油从靠近转子外径处较大的磁钢槽流出，从而直接冷却温度最高的磁钢位置；油压增大时，冷却油从所有磁钢槽流出，进而冷却整块磁钢。

多个进油通道31沿转子前端板3或者转子后端板4的圆周方向等距间隔设置，所述出油口32设置在相邻两个进油通道31之间。所述进油通道31包括贯穿转子前端板3或者转子后端板4内壁的径向油路，以及径向油路外端朝两侧向内折弯的延伸油路。所述出油口32包括长条形的汇流槽，以及设置在长条形的汇流槽底部的多个通孔。

如图9所示，所述转轴5为空心轴，且转轴5的侧壁上分别设有前端通油槽口51和后端通油槽52，所述前端通油槽口51与转子前端板3的进油通道31导通，所述后端通油槽52与转子后端板4的进油通道31导通。

本发明的转子油路可简单描述为：向转轴5通油，油通过空心转轴5侧壁上开设的前端通油槽口51和后端通油槽口52流出，并流过转子前端板、转子后端板上的进油通道31，流过转子铁芯带锯齿状磁钢槽，流经斜极段导油板2上的导油槽21，最终通过转子后端板、转子前端板上的出油口32轴向喷出，在离心力的作用下甩油至绕组端部。

本发明根据磁路原理及模拟脉冲宽度调制原理，提供了一种可降低转子磁场谐波，进而降低永磁电机高速下磁钢涡流损耗与绕组交流损耗的磁钢槽设计，并为冷却油提供油道，对磁钢进行直接冷却，进一步降低转子及磁钢温度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。