輕量化電機及其轉子片和轉子的製作方法

2023-05-01 11:25:41

本實用新型屬於動力設備技術領域，涉及電機，尤其是一種輕量化電機及其轉子片和轉子。

背景技術：

世界汽車技術正朝著節能、環保、安全等方向發展，汽車的能量消耗與汽車自身的重量成正比，因此，要想減少不必要的能量消耗，應保證在安全的前提下儘量減輕汽車自身重量。對於新能源汽車來說，電機所佔整車質量的比例較高，從電機結構尤其是衝片結構入手減輕質量，對新能源汽車整車輕量化效果十分顯著。電機轉子和電機定子是用來實現電能與機械能轉換的核心部件，而電機轉子是電機中的旋轉部件。轉子衝片則是電機轉子的重要組成，其材料、槽形、尺寸、槽的數量對電機的重量和效率都有直接的影響，一般由設計人員對模型變化有一定思路後的設計，通過改變形狀的參數和排布方式來實現良好的力學性能。定子斜槽或轉子分段斜極可以有效降低轉矩脈動，進而提高汽車電機NVH性能。但定子斜槽方式不能實現定子自動繞線，降低生產效率和產品一致性。而轉子衝片旋轉一定角度進行疊裝即轉子分段斜極的方式，來達到降低電機噪聲和轉矩脈動的目的，效果十分明顯。轉子衝片一般採用多副模具進行衝壓，實現斜極轉子的定位安裝。

傳統的轉子結構在需要斜極轉子時，圓形定位孔的位置在每一段角度不同，需要多副模具加工，產品時間成本和資金投入上升。傳統的轉子結構進行輕量化設計，一般採用在轉子衝片上衝制一定的工藝孔，採用單一結構減重孔圓周陣列的的方式。因此傳統的轉子結構在實現功能要求和可靠性要求的前提下，沒有實現比較優的輕量化設計。

為了解決現有技術存在的問題，人們進行了長期的探索，提出了各式各樣的解決方案。例如，中國專利文獻公開了一種永磁同步電機轉子模塊[申請號：201210482371.9]，包括由多片轉子衝片固定疊置為一體的轉子本體，插裝沿軸向開設在所述轉子本體上永磁體安裝孔內的永磁體；圍繞轉子本體的轉子軸安裝孔沿軸向均布開設有多個扇形減重孔；在轉子本體兩端分別扣合有環形磁鋼扣套。

上述方案雖然在一定程度上解決了現有技術重量大的問題，但是該方案依然存在著：採用單一結構減重，減重效果差，效率低，噪聲大，轉矩脈動高，在需要斜極轉子時需要多副模具加工等問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對上述問題，提供一種設計合理、結構簡單，能夠有效降低重量的輕量化電機轉子。

本實用新型的另一目的是針對上述問題，提供一種設計合理、結構簡單，能夠有效降低重量的單斜極轉子或分段斜極轉子。

本實用新型的另一目的是針對上述問題，提供一種設計合理、結構簡單，能夠有效降低重量的輕量化電機。

為實現上述目的，本實用新型採用下列技術方案：一種輕量化電機轉子片，包括具有中心孔且呈圓環狀的片狀本體，所述的片狀本體的中心孔徑向外側設有減重結構，所述的片狀本體上設有若干在圓周方向均勻分布且靠近片狀本體徑向外緣的磁體安裝單元，所述的片狀本體上還設有位於減重結構和磁體安裝單元之間的兼具減重和定位作用的定位減重結構。

上述的輕量化電機轉子片中，所述的定位減重結構為包括若干通孔的多孔陣列結構從而實現以單一加工模具製作而成的電機轉子片組裝形成分段斜極轉子，所述的定位減重結構在進行分段斜極轉子組裝時各段斜極轉子旋轉一定角度進行疊壓後至少有若干通孔對齊作為定位孔，其餘未對齊的通孔則作為減重孔。

上述的輕量化電機轉子片中，所述的定位減重結構包括以在圓弧方向均勻間隔設定角度的若干通孔為基本單元在圓周陣列形成的一組通孔，以在圓弧方向均勻間隔設定角度的另外若干通孔為另一基本單元在圓周陣列形成的另一組通孔，兩個基本單元相鄰的通孔之間設有另一通孔且該通孔在圓周陣列形成若干在圓周方向均勻分布的通孔，上述的通孔均位於同一圓周上。

上述的輕量化電機轉子片中，所述的定位減重結構還包括以在圓弧方向均勻間隔設定角度的若干減重通孔為基本單元在周向陣列形成一組減重通孔，所述的減重通孔與通孔均位於同一圓周上。

上述的輕量化電機轉子片中，以在圓弧方向均勻間隔31.6°的四個通孔為基本單元在圓周陣列形成的八個通孔，以在圓弧方向均勻間隔31.6°的另外四個通孔為另一基本單元在圓周陣列形成的另外八個通孔，兩個基本單元相鄰的通孔之間的間隔角度為15.2°且在相鄰的兩個通孔中間位置設有另一通孔且該通孔在圓周陣列形成四個圓周方向均勻分布的通孔；所述的減重通孔的數量為四個且呈腰型。

上述的輕量化電機轉子片中，所述的減重結構包括若干在圓周方向均勻間隔分布的第一減重孔，在相鄰的兩個第一減重孔之間分別設有一個第二減重孔，所述的第一減重孔呈等腰三角形且該等腰三角形的頂角朝向中心孔，所述的第二減重孔呈等腰三角形且該等腰三角形的頂角背向中心孔，所述的第一減重孔的面積大於第二減重孔的面積。

上述的輕量化電機轉子片中，所述的第一減重孔的頂角與第二減重孔的底邊位於同一圓周上，相鄰的第一減重孔的腰與第二減重孔的腰相互平行。

上述的輕量化電機轉子片中，所述的磁體安裝單元包括兩個以片狀本體的半徑為對稱軸的軸對稱設置的斜槽，兩個斜槽呈V字型設置且V字型的頭部朝向片狀本體圓心；所述的磁體安裝單元的數量為12個。

採用上述的輕量化電機轉子片組成單斜極轉子或分段斜極轉子，所述的分段斜極轉子以單一加工模具製作而成的電機轉子片組裝形成且在進行分段斜極轉子組裝時各段斜極轉子旋轉一定角度進行疊壓後至少有若干通孔對齊作為定位孔，其餘未對齊的通孔則作為減重孔。

採用上述的單斜極轉子或分段斜極轉子的輕量化電機。

與現有的技術相比，本實用新型的優點在於：採用多重結構減重，減重效果好，效率高，噪聲低，轉矩脈動低，在轉子要求分段斜極的情況下，採用多孔陣列設計，使用單一模具即可滿足要求，並且實現雙重減重，節省模具成本。

附圖說明

圖1提供了本實用新型輕量化電機轉子片的結構示意圖。

圖2提供了本實用新型輕量化電機轉子片的定位減重結構標示圖。

圖3提供了本實用新型分段斜極轉子結構示意圖。

圖4提供了本實用新型分段斜極轉子立體結構示意圖。

圖中，片狀本體1、中心孔101、減重結構2、第一減重孔201、第二減重孔202、磁體安裝單元3、斜槽301、定位減重結構4、通孔401、減重通孔402。

具體實施方式

根據圖1所示，本輕量化電機轉子片包括具有中心孔101且呈圓環狀的片狀本體1，片狀本體1的中心孔101徑向外側設有減重結構2，片狀本體1上設有若干在圓周方向均勻分布且靠近片狀本體1徑向外緣的磁體安裝單元3，片狀本體1上還設有位於減重結構2和磁體安裝單元3之間的兼具減重和定位作用的定位減重結構4。減重結構2設計在靠近片狀本體1中心的一側，該區域所受扭矩小於外側，在該區域設計減重結構2，相比於相同安全係數和強度要求下可減除更多的重量。磁體安裝單元3包括兩個以片狀本體1的半徑為對稱軸的軸對稱設置的斜槽301，兩個斜槽301呈V字型設置且V字型的頭部朝向片狀本體1圓心；磁體安裝單元3的數量為12個。

定位減重結構4為包括若干通孔401的多孔陣列結構從而實現以單一加工模具製作而成的電機轉子片組裝形成分段斜極轉子，定位減重結構4在進行分段斜極轉子組裝時各段斜極轉子旋轉一定角度進行疊壓後至少有若干通孔401對齊作為定位孔，其餘未對齊的通孔401則作為減重孔。減重孔的設計實現了減重結構以外的二次減重，使採用上述轉子衝片的轉子重量進一步減輕。如圖2所示，定位減重結構4包括以在圓弧方向均勻間隔設定角度的若干通孔401為基本單元在圓周陣列形成的一組通孔401，以在圓弧方向均勻間隔設定角度的另外若干通孔401為另一基本單元在圓周陣列形成的另一組通孔401，兩個基本單元相鄰的通孔401之間設有另一通孔401且該通孔401在圓周陣列形成若干在圓周方向均勻分布的通孔401，上述的通孔401均位於同一圓周上。定位減重結構4還包括以在圓弧方向均勻間隔設定角度的若干減重通孔402為基本單元在周向陣列形成一組減重通孔402，減重通孔402與通孔401均位於同一圓周上。通孔401的直徑為5mm。

以在圓弧方向均勻間隔31.6°的四個通孔401為基本單元在圓周陣列形成的八個通孔401，以在圓弧方向均勻間隔31.6°的另外四個通孔401為另一基本單元在圓周陣列形成的另外八個通孔401，兩個基本單元相鄰的通孔401之間的間隔角度為15.2°且在相鄰的兩個通孔401中間位置設有另一通孔401且該通孔401在圓周陣列形成四個圓周方向均勻分布的通孔401；減重通孔402的數量為八個且呈腰型。

本實用新型中，減重結構2包括若干在圓周方向均勻間隔分布的第一減重孔201，在相鄰的兩個第一減重孔201之間分別設有一個第二減重孔202，第一減重孔201呈等腰三角形且該等腰三角形的頂角朝向中心孔101，第二減重孔202呈等腰三角形且該等腰三角形的頂角背向中心孔101，第一減重孔201的面積大於第二減重孔202的面積。第一減重孔201的頂角與第二減重孔202的底邊位於同一圓周上，相鄰的第一減重孔201的腰與第二減重孔202的腰相互平行，且兩者之間的間距為2mm。本實施例中，第一減重孔201為等腰三角形，且等腰三角形的角部呈圓弧狀。第二減重孔202的頂角角度為26°。第一減重孔201和第二減重孔202的數量分別為12個。

如圖3和4所示，分段斜極轉子以單一加工模具製作而成的電機轉子片組裝形成且在進行分段斜極轉子組裝時各段斜極轉子旋轉一定角度進行疊壓後至少有若干通孔401對齊作為定位孔，其餘未對齊的通孔401則作為減重孔。定位孔中穿設螺栓以實現固定。本實施例轉子斜極可採用2段或者4段斜極。

以及，採用上述的單斜極轉子或分段斜極轉子的輕量化電機。

本實用新型的工作原理和優點：輕量化電機轉子片的片狀本體1的中心孔101徑向外側設有減重結構2，這種減重結構2為雙結構減重孔，採用這種輕量化轉子片轉動輕量化轉子在保證轉子磁路不受影響、結構功能和可靠性的要求，大幅度減輕轉子重量，重量比傳統結構減輕可達10％左右，節約驅動能源。轉子要求斜極的工況下，將不同段的輕量化轉子衝片旋轉一定角度，使磁體安裝單元3可以安裝斜極，且輕量化轉子衝片上具有若干個定位孔保持對齊，作為定位孔。即不需要使用其他模具生產另一種型號的轉子衝片。節省了模具開發成本和研發周期。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。

儘管本文較多地使用了片狀本體1、中心孔101、減重結構2、第一減重孔201、第二減重孔202、磁體安裝單元3、斜槽301、定位減重結構4、通孔401、減重通孔402等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。