CN109494897A - Eps电机定转子冲片结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EPS电机定转子冲片结构,包括定子冲片和转子冲片,定子冲片设置在转子冲片外侧,转子冲片套设在机轴上,定子冲片包括若干扇形的单元片,若干扇形的单元片围绕形成环形的定子冲片,每一单元片包括定子轭,定子齿和定子槽,定子齿的外端与定子轭的内侧连接,定子齿的内表面凹设有若干凹槽,定子轭表面绝缘缠绕有线圈,转子冲片内相间设有若干用于固定磁体的固定腔,转子冲片的周壁相间设有若干凸起,相邻两凸起关于固定腔对称分布,凸起与定子冲片内侧之间存在非均匀气隙。它的优点是磁槽转矩更低,理论值可达±2mN.m;额定点输出力矩波动值更低,可达±3%;转子内设隔磁桥,磁体不会发生失磁,可靠性得以充分保证。
Description
技术领域
本发明涉及EPS无刷电机技术领域,尤其是一种EPS电机定转子冲片结构。
背景技术
三叶电机2010年产品配套本田车,定子冲片斜槽,定子冲片直极充磁,9槽6极开2个辅助槽,该方案可以解决齿槽转矩及Ripple偏大问题,但因斜槽结构,导致电机用铜量增加、槽满率下降并且磁铁用量偏大且加工难度较大,这是在牺牲性能前提下的解决方案。阿斯莫2010年产品配套丰田车,该方案可以解决齿槽转矩及Ripple偏大问题,但充磁难度较大、磁铁用量较多、因为磁铁外露,易发生失磁,这是牺牲成本及可靠性的一种解决方案。
现有技术的主要缺点是成本高、加工难度大、可靠性无法保证,这对于汽车安全件来讲是致命的。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足,提供一种EPS电机定转子冲片结构。
本发明的一种技术方案:
一种EPS电机定转子冲片结构,包括定子冲片和转子冲片,所述定子冲片设置在转子冲片外侧,所述转子冲片套设在机轴上,所述定子冲片包括若干扇形的单元片,若干扇形的单元片围绕形成环形的定子冲片,每一单元片包括定子轭,定子齿和定子槽,所述定子齿的外端与定子轭的内侧连接,定子齿的内表面凹设有若干凹槽,所述定子轭表面绝缘缠绕有线圈,所述转子冲片内相间设有若干用于固定磁体的固定腔,所述转子冲片的周壁相间设有若干凸起,相邻两凸起相对固定腔对称分布,所述凸起与定子冲片内侧之间存在非均匀气隙。
一种优选方案是所述相邻定子齿的内端之间存在第一间隙。
一种优选方案是所述转子冲片内设有若干隔磁桥,所述隔磁桥靠近转子冲片的内侧,所述转子冲片内的相邻固定腔关于隔磁桥对称设置。
一种优选方案是所述相邻凸起之间存在第二间隙,第二间隙的宽度为d1,固定腔的宽度为d2,d1与d2的比为0.8~1,或者d2与d1之差为0.1mm~1mm。
一种优选方案是所述凹槽的宽度为d3,所述凹槽槽深度为h3,所述第一间隙的宽度为d4,d3与d4的比为0.6~1.2,h3与d4的比为0.6~1.2。
一种优选方案是所述定子齿的内表面与转子冲片的外壁间的距离为d5,定子齿的内表面与凸起的最高点间的距离为d6,d5大于等于2倍d6,d6与d4的比为0.8~1.2。
一种优选方案是所述固定腔与转子冲片外表面距离d8,d8为0.3mm~0.7mm;或者d8小于等于d6。
一种优选方案是所述固定腔与隔磁桥之间的间隔为d7,d7为0.3mm~0.7mm;或者d7小于等于d6。
一种优选方案是所述定子齿的内表面的凹槽为1~6个。
一种优选方案是所述相邻定子齿的内端存在第一间隙,所述第一间隙的宽度为d4,所述转子冲片内设有若干隔磁桥,所述隔磁桥靠近转子冲片的内侧,所述转子冲片内的相邻固定腔关于隔磁桥对称设置,所述相邻凸起之间存在第二间隙,第二间隙的宽度为d1,固定腔的宽度为d2,d1与d2的比为0.8~1,或者d2与d1之差为0.1mm~1mm,所述凹槽的宽度为d3,所述凹槽槽深度为h3,所述第一间隙的宽度宽度为d4,d3与d4的比为0.6~1.2,h3与d4的比为0.6~1.2,所述定子齿的内表面与转子冲片的外壁间的距离为d5,定子齿的内表面与凸起的最高点间的距离为d6,d5大于等于2倍d6,d6与d4的比为0.8~1.2,所述固定腔与隔磁桥之间的间隔为d7,d7为0.3mm~0.7mm;或者d7小于等于d6。
综合上述技术方案,本发明的有益效果:齿槽转矩更低,理论值可达±2mN.m;额定点输出力矩Ripple值更低,可达±3%;钕铁硼磁铁用量更少,节约能源满足国家绿色环保要求;因为磁体是片状结构,加工更为简单,更适合大批量生产;转子冲片内设隔磁桥,磁体不会发生失磁,可靠性得以充分保证;定子冲片设置若干凹槽,进一步降低齿槽转矩及输出力矩Ripple值,同时还能减少定子冲片重量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的剖视图;
图2是图1中A的局部放大图;
图3是图1中B的局部放大图;
图4是本发明中定子冲片的剖视图;
图5是图4中C的局部放大图;
图6是本发明中单元片的立体图;
图7是本发明中转子冲片的立体图;
图8是本发明中转子冲片的剖视图;
图9是本发明中齿槽转矩随着时间的变化而变化图;
图10是转子冲片的周壁未设置凸起时,齿槽转矩随着时间的变化而变化图;
图11是定子齿的内面未设有凹槽时,齿槽转矩随着时间的变化而变化图;
图12是转子冲片的周壁未设置凸起、定子齿的内面未设有凹槽时,齿槽转矩随着时间的变化而变化图;
图13是本发明中输出力矩随着时间的变化而变化图;
图14是转子冲片的周壁未设置凸起时,输出力矩随着时间的变化而变化图;
图15是定子齿的内面未设有凹槽时,输出力矩随着时间的变化而变化图;
图16是转子冲片的周壁未设置凸起、定子齿的内面未设有凹槽时,输出力矩随着时间的变化而变化图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图对本发明做进一步描述。
第一实施例,如图1至图8所示,一种EPS电机定转子冲片结构,包括定子冲片10和转子冲片20,定子冲片10设置在转子冲片20外侧,转子冲片20套设在机轴上,转子冲片20与机轴固定连接,机轴带动转子冲片20相对定子冲片10转动。定子冲片10包括若干扇形的单元片11,若干扇形的单元片11围绕形成环形的定子冲片10,每一单元片11包括定子轭111,定子齿112和定子槽113,定子齿112的外端与定子轭111的内侧连接,定子齿112的内表面凹设有若干凹槽114,定子轭111表面绝缘缠绕有线圈,线圈能够产生磁场,定子齿112的外端固定在定子轭111的内侧中间,转子冲片20内相间设有若干用于固定磁体的固定腔21,固定腔21沿着转子冲片20的径向设置,固定腔21内固定有磁体,磁体为钕铁硼磁铁,磁体一磁极靠近转子冲片20的中心,另一磁极远离转子冲片20的中心,转子冲片20的周壁相间设有若干凸起22,转子冲片20与凸起22为一体式结构,两固定腔21之间的转子冲片20部分与凸起22形成一扇形结构,相邻两凸起22关于固定腔21对称分布,凸起22与定子冲片10内侧之间存在气隙116,凸起22的顶部与定子冲片10内侧之间的气隙116间距最小,凸起22的边缘与定子冲片10内侧之间的气隙116间距最大,因此,凸起22的表面为弧形或曲线形,凸起22与定子冲片10内侧之间存在气隙116的间距先变小后变大,且无突变。
具体的,如图1至图8所示,相邻定子齿112的内端存在第一间隙115,第一间隙115的宽度为d4,第一间隙115的磁导率为空气的磁导率,第一间隙115的磁导率小于定子齿112的磁导率,相邻定子齿112外绕设的线圈分别产生磁感线,由于第一间隙115的磁导率比较小,因此相邻线圈产生是的磁感线影响比较小。
如图1至图8所示,转子冲片20内设有若干隔磁桥23,隔磁桥23靠近转子冲片20的内侧,转子冲片20内的相邻固定腔21关于隔磁桥23对称设置。隔磁桥23的磁导率为空气的磁导率,隔磁桥23的磁导率小于转子冲片20的磁导率,相邻固定腔21内的磁体分别产生磁感线,由于隔磁桥23的磁导率小于转子冲片20的磁导率,隔磁桥23的磁导率比较小,相邻固定腔21内的磁体产生磁感线只有少部分穿过隔磁桥23,大部分经过转子冲片20,磁体产生磁感线路径依次从磁体的N极到转子冲片20,气隙116,定子齿20,转子冲片20,最终到磁体的S极,形成闭合磁路。
如图1至图8所示,相邻凸起22之间存在第二间隙24,第二间隙24的宽度为d1,固定腔21的宽度为d2,d1与d2的比为0.8~1,或者d2与d1之差为0.1mm~1mm,固定腔21的外端与转子冲片20的外端存在间距。
如图1至图8所示,凹槽114的宽度为d3,凹槽114槽深度为h3,第一间隙115的宽度宽度为d4,d3与d4的比为0.6~1.2,h3与d4的比为0.6~1.2。所述d8为0.3mm~0.7mm;或者d1小于等于d6。
如图1至图8所示,定子齿112的内面与转子冲片20的外壁间的距离为d5,定子齿112的内面与凸起22的最高点间的距离为d6,d5大于等于2倍d6,d6与d4的比为0.8~1.2。
如图1至图8所示,固定腔21与转子冲片20外表面距离d8,d8为0.3mm~0.7mm;或者d8小于等于d6。固定腔21与隔磁桥23之间的间隔为d7,d7为0.3mm~0.7mm;或者d7小于等于d6。
如图1至图8所示,定子齿112的内面的凹槽114为1~6个,本发明中凹槽114为4个。
图9中,横坐标为时间,纵坐标为齿槽转矩,当d1为2.4mm,d2为3.1mm,d6为0.5mm,d5为1.2mm,h3为0.5mm,d3为0.6mm,d4为0.5mm时,齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图10中,横坐标为时间,纵坐标为齿槽转矩,齿槽转矩用Cogging表示,当转子冲片20的周壁未设置凸起22,d1为2.4mm,d2为3.1mm,h3为0.5mm,d3为0.6mm,d4为0.5mm时,齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图11中,横坐标为时间,纵坐标为齿槽转矩,齿槽转矩用Cogging表示,定子齿112的内未设置凹槽114,d2为3.1mm,d4为0.5mm时,齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图12中,横坐标为时间,纵坐标为齿槽转矩,齿槽转矩用Cogging表示,当转子冲片20的周壁未设置凸起22,定子齿112的内未设置凹槽114,d2为3.1mm,d4为0.5mm时,齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图13中,横坐标为时间,纵坐标为输出力矩,输出力矩波动用Ripple表示,当d1为2.4mm,d2为3.1mm,d6为0.5mm,d5为1.2mm,h3为0.5mm,d3为0.6mm,d4为0.5mm时,输出力矩随着时间的变化而变化。
图14中,横坐标为时间,纵坐标为输出力矩,输出力矩波动用Ripple表示,当d1为2.4mm,d2为3.1mm,d6为0.5mm,d5为1.2mm,h3为0mm,d3为0mm,d4为0.5mm时,输出力矩随着时间的变化而变化。
图15中,横坐标为时间,纵坐标为输出力矩,输出力矩波动用Ripple表示,当转子冲片20的周壁未设置凸起22,d1为2.4mm,d2为3.1mm,h3为0.5mm,d3为0.6mm,d4为0.5mm时,输出力矩随着时间的变化而变化。
图16中,横坐标为时间,纵坐标为输出力矩,输出力矩波动用Ripple表示,当转子冲片20的周壁未设置凸起22,定子齿112的内未设置凹槽114,d2为3.1mm,d4为0.5mm时,输出力矩随着时间的变化而变化。
第二实施例,如图1至图9,图16所示,相邻定子齿112的内端存在第一间隙115,第一间隙115的宽度为d4,转子冲片20内设有若干隔磁桥23,隔磁桥23靠近转子冲片20的内侧,转子冲片20内的相邻固定腔21关于隔磁桥23对称设置,相邻凸起22之间存在第二间隙24,第二间隙24的宽度为d1,固定腔21的宽度为d2,d1与d2的比为0.8~1,或者d2与d1之差为0.1mm~1mm,凹槽114的宽度为d3,凹槽114槽深度为h3,第一间隙115的宽度宽度为d4,d3与d4的比为0.6~1.2,h3与d4的比为0.6~1.2,定子齿112的内面与转子冲片20的外壁间的距离为d5,定子齿112的内面与凸起22的最高点间的距离为d6,d5大于等于2倍d6,d6与d4的比为0.8~1.2,固定腔21与隔磁桥23之间的间隔为d7,d7为0.3mm~0.7mm;或者d7小于等于d6。
图9中,横坐标为时间,纵坐标为齿槽转矩,当d1为2.4mm,d2为3.1mm,d6为0.5mm,d5为1.2mm,h3为0.5mm,d3为0.6mm,d4为0.5mm时,齿槽转矩随着时间的变化而变化。
图16中,横坐标为时间,纵坐标为输出力矩,输出力矩波动用Ripple表示,当转子冲片20的周壁未设置凸起22,定子齿112的内未设置凹槽114,d2为3.1mm,d4为0.5mm时,输出力矩随着时间的变化而变化。
以上是本发明的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种EPS电机定转子冲片结构,包括定子冲片和转子冲片,所述定子冲片设置在转子冲片外侧,所述转子冲片套设在机轴上,其特征在于,所述定子冲片包括若干扇形的单元片,若干扇形的单元片围绕形成环形的定子冲片,每一单元片包括定子轭,定子齿和定子槽,所述定子齿的外端与定子轭的内侧连接,定子齿的内表面凹设有若干凹槽,所述定子轭表面绝缘缠绕有线圈,所述转子冲片内相间设有若干用于固定磁体的固定腔,所述转子冲片的周壁相间设有若干凸起,相邻两凸起相对固定腔对称分布,所述凸起与定子冲片内侧之间存在非均匀气隙。
2.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构,其特征在于,所述相邻定子齿的内端之间存在第一间隙。
3.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构,其特征在于,所述转子冲片内设有若干隔磁桥,所述隔磁桥靠近转子冲片的内侧,所述转子冲片内的相邻固定腔关于隔磁桥对称设置。
4.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构,其特征在于,所述相邻凸起之间存在第二间隙,第二间隙的宽度为d1,固定腔的宽度为d2,d1与d2的比为0.8~1,或者d2与d1之差为0.1mm~1mm。
5.根据权利要求2所述的EPS电机定转子冲片结构,其特征在于,所述凹槽的宽度为d3,所述凹槽槽深度为h3,所述第一间隙的宽度为d4,d3与d4的比为0.6~1.2,h3与d4的比为0.6~1.2。
6.根据权利要求5所述的EPS电机定转子冲片结构,其特征在于,所述定子齿的内表面与转子冲片的外壁间的距离为d5,定子齿的内表面与凸起的最高点间的距离为d6,d5大于等于2倍d6,d6与d4的比为0.8~1.2。
7.根据权利要求5所述的EPS电机定转子冲片结构,其特征在于,所述固定腔与转子冲片外表面距离d8,d8为0.3mm~0.7mm;或者d8小于等于d6。
8.根据权利要求6所述的EPS电机定转子冲片结构,其特征在于,所述固定腔与隔磁桥之间的间隔为d7,d7为0.3mm~0.7mm;或者d7小于等于d6。
9.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构,其特征在于,所述定子齿的内表面的凹槽为1~6个。
10.根据权利要求1所述的EPS电机定转子冲片结构,其特征在于,所述相邻定子齿的内端存在第一间隙,所述第一间隙的宽度为d4,所述转子冲片内设有若干隔磁桥,所述隔磁桥靠近转子冲片的内侧,所述转子冲片内的相邻固定腔关于隔磁桥对称设置,所述相邻凸起之间存在第二间隙,第二间隙的宽度为d1,固定腔的宽度为d2,d1与d2的比为0.8~1,或者d2与d1之差为0.1mm~1mm,所述凹槽的宽度为d3,所述凹槽槽深度为h3,所述第一间隙的宽度宽度为d4,d3与d4的比为0.6~1.2,h3与d4的比为0.6~1.2,所述定子齿的内表面与转子冲片的外壁间的距离为d5,定子齿的内表面与凸起的最高点间的距离为d6,d5大于等于2倍d6,d6与d4的比为0.8~1.2,所述固定腔与隔磁桥之间的间隔为d7,d7为0.3mm~0.7mm;或者d7小于等于d6。
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