转子总成、电机以及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，尤其是涉及一种转子总成、电机以及车辆。


背景技术：

2.相关技术中，转子铁芯上仅设置稀土磁钢的稀土永磁电机的成本较高，而转子铁芯上设置非稀土磁钢和稀土磁钢的混合永磁电机，虽然可以降低成本，但非稀土氧体材料的磁性能低于稀土材料的磁性能，为了保证电机的性能，需要将非稀土磁钢设计的较大，对应需要在开设更大的磁钢槽，会降低转子的结构强度，转子旋转时的形变量更大，存在扫镗的风险，甚至会造成不可逆变形。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种转子总成，所述转子总成的结构强度更高，性能更好。
4.本实用新型进一步提出了一种采用上述转子总成的电机。
5.本实用新型还提出了有种基于上述电机的车辆。
6.根据本实用新型第一方面实施例的转子总成，包括：转子铁芯、多个永磁体以及保护套，所述转子铁芯设有多组安装槽，所述多组安装槽在所述转子铁芯的周向上间隔设置，每组所述安装槽包括至少一个所述安装槽；所述多个永磁体包括多种材料不同的所述永磁体，每个所述安装槽内设有所述永磁体；所述保护套为绝缘且不导磁材料件，所述保护套外套于所述转子铁芯的外周壁且所述保护套被构造成对所述转子铁芯施加预紧力。
7.根据本实用新型实施例的转子总成，通过设置多种材料不同的永磁体，可以降低转子总成的成本，而通过设置保护套，通过保护套的预紧力提高转子总成的结构强度，可以开设更大尺寸的安装槽以容置更大尺寸且成本更低的永磁体，兼顾转子总成的工作性能以及生产成本的同时，可以降低转子铁芯的形变，对转子铁芯提供径向束缚，降低转子总成出现断裂、变形甚至扫镗的概率，延长使用寿命，提高工作性能。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述保护套在所述转子铁芯的径向上的厚度的取值范围为0.5-2mm。
9.在一些实施例中，所述保护套被构造成在冷却成型时收缩以对所述转子铁芯施加所述预紧力。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述保护套为缠绕于所述转子铁芯外侧的多层碳纤维材料件。
11.在一些实施例中，所述保护套为可弹性变形的橡胶材料件。
12.进一步地，所述保护套的半径r1与所述转子铁芯的外周壁的半径r2存在如下比例关系：0.8≤r1/r2≤0.95。
13.在一些实施例中，所述转子铁芯的外周壁设有谐波槽，所述保护套覆盖所述谐波槽。
14.根据本实用新型的一些实施例，每组所述安装槽包括多个所述安装槽，每组中的至少两个所述安装槽内的所述永磁体的材料不同。
15.进一步地，每组所述安装槽包括第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽沿所述转子铁芯的径向方向延伸，所述第二安装槽沿所述转子铁芯的周向方向延伸，每个所述第二安装槽的左右两侧均设有所述第一安装槽。
16.进一步地，每组所述安装槽包括在径向方向上间隔设置的两个所述第二安装槽，每组中的两个所述第二安装槽内的所述永磁体的材料不同。
17.根据本实用新型第二方面实施例的电机，包括：转子总成和定子总成，所述定子总成外套于所述转子总成外侧且与所述转子总成配合。
18.根据本实用新型第三方面实施例的车辆，包括上述实施例中所述的电机。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1是根据本实用新型实施例的转子总成的示意图；
22.图2是根据本实用新型实施例的转子总成的侧视图；
23.图3是根据本实用新型第一实施例的转子总成的加工过程示意图；
24.图4是根据本实用新型第二实施例的转子总成的加工过程示意图；
25.图5是根据本实用新型第三实施例的转子总成的加工过程示意图。
26.附图标记：
27.转子总成100，保护套模具200，
28.转子铁芯10，安装槽11，第一安装槽111，第二安装槽112，
29.永磁体20，第一永磁体21，第二永磁体22，
30.保护套30。
具体实施方式
31.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
32.在本实用新型的描述中，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”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的转子总成100、电机以及车辆。
35.如图1和图2所示，根据本实用新型第一方面实施例的转子总成100，包括：转子铁芯10、多个永磁体20以及保护套30，转子铁芯10设有多组安装槽11，多组安装槽11在转子铁芯10的周向上间隔设置，每组安装槽11包括至少一个安装槽11；多个永磁体20包括多种材料不同的永磁体20，每个安装槽11内设有永磁体20；保护套30为绝缘且不导磁材料件(避免保护套30影响转子总成100工作，在不影响电机磁路的前提下，也不会产生额外的涡流损耗)，保护套30外套于转子铁芯10的外周壁且保护套30被构造成对转子铁芯10施加预紧力。
36.转子铁芯10上设置有安装槽11，安装槽11用于安装永磁体20(即磁钢)，在转子铁芯10上设置多组安装槽11，每组安装槽11内均设置有永磁体20，而不同材料的永磁体20的磁性能不同，磁性能强的永磁体20的成本较高，而磁性能弱的永磁体20需要设置的体积更大以满足电机的使用需求。
37.需要指出的是，本实用新型采用多种材料不同的永磁体20，形成为混合永磁电机，不同永磁体20材料的选取，可以降低电机的成本，而磁性能弱的永磁体20需要更大的安装槽11进行固定，会导致转子铁芯10的结构强度下降，进而导致转子总成100出现变形、断裂，甚至扫镗(即轴承磨损、转子轴挠度过大或转子铁芯10变形致使转子总成100偏心后产生的一种电机故障)的风险更高，基于此本实用新型进一步在转子铁芯10外侧套设保护套30，通过保护套30产生预紧力，通过朝向转子轴施加预紧力(径向预紧力)，以对转子铁芯10进行束缚，提高转子总成100的结构强度，并降低转子的形变，可以降低电机的磨损、降低产生变形、断裂甚至扫镗的概率，且磁性能弱的永磁体20可以设置的更大，以在兼顾成本的前提下，提高电机的性能，同时转子总成100结构更强，使电机可以具有更高的极限转速，也可以进一步提高电机性能。
38.示例性地，永磁体20可以为多种，以仅设置两种永磁体20的实施例进行解释说明，但不应理解为对本实用新型的具体限制，永磁体20也可以为三种，甚至更多，将两种永磁体20分别定义为第一永磁体21、第二永磁体22，第一永磁体21的磁性能强，成本较高，而第二永磁体22的磁性能相较第一永磁体21弱，成本较低，每组安装槽11内可以至少设置一个第一永磁体21和一个第二永磁体22，而为了兼顾电机成本以及电机性能，需要使第二永磁体22的体积更大，对应第二永磁体22的安装槽11需要开设的更大，转子铁芯10的结构强度有所下降，进而通过保护套30提供预紧力，以增强转子铁芯10的强度，并对转子产生径向束缚，以减少转子铁芯10形变。
39.优选地，第一永磁体21可以构造为稀土磁钢，第二永磁体22可以构造为铁氧体磁钢，以有效降低转子总成100的成本。
40.根据本实用新型实施例的转子总成100，通过设置多种材料不同的永磁体20，可以降低转子总成100的成本，而通过设置保护套30，通过保护套30的预紧力提高转子总成100的结构强度，可以开设更大尺寸的安装槽11以容置更大尺寸且成本更低的永磁体20，兼顾
转子总成100的工作性能以及生产成本的同时，可以降低转子铁芯10的形变，对转子铁芯10提供径向束缚，降低转子总成100出现断裂、变形甚至扫镗的概率，延长使用寿命，提高工作性能。
41.需要说明的是，根据本实用新型的一些实施例，保护套30在转子铁芯10的径向上的厚度的取值范围为0.5-2mm。
42.其中，当保护套30的径向厚度小于0.5mm时，保护套30的结构强度难以满足转子铁芯10的束缚需求，提供的径向预紧力无法为转子铁芯10提供有效地防护，当保护套30的径向厚度大于2mm时，会导致转子总成100的气隙过大，电机的径向磁阻过大，也会降低电机性能，基于此将保护套30的径向厚度尺寸限制在0.5-2mm的范围内，使保护套30的径向厚度尺寸更加合理，在为转子铁芯10提供有效防护的同时，可以兼顾电机性能，避免电机径向磁阻过大，降低电机性能。
43.示例性地，保护套30的径向厚度可以为0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm等。
44.如图2所示，在一些实施例中，转子铁芯10的外周壁设有谐波槽，保护套30覆盖谐波槽。
45.其中，为了提高电机的正弦性，会在转子铁芯10的侧面上开谐波槽，谐波槽在电机高速运转时会产生较大的风磨损耗，通过保护套30的包裹，可以使转子总成100的侧面更加光滑、屏障度更高，有效降低风阻，以降低风磨损耗，同时保护套30不导磁，保护套30内部的谐波槽仍然可以发挥功用，提高转子总成100磁场的正弦性，在不改变电机磁路的磁阻同时，可以保持转子总成100磁场的正弦性。
46.在图1所示的实施例中，根据本实用新型的一些实施例，每组安装槽11包括多个安装槽11，每组中的至少两个安装槽11内的永磁体20的材料不同，以使本实用新型的转子总成100可以构造为混合转子总成100，通过不同材料的永磁体20在保证电机性能的前提下，降低电机的成本。
47.如图1所示，进一步地，每组安装槽11包括第一安装槽111和第二安装槽112，第一安装槽111沿转子铁芯10的径向方向延伸，第二安装槽112沿转子铁芯10的周向方向延伸，每个第二安装槽112的左右两侧均设有第一安装槽111。
48.其中，沿径向方向延伸的第一安装槽111内可以设置体积较小但磁性能强的永磁体20，第二安装槽112沿周向延伸，可以设置体积较大但磁性能弱的永磁体20，在满足转子总成100整体的磁性需求的前提下，体积较大的永磁体20与保护套30提供的径向预紧力在径向上相对的区域面积更大，可以提高对永磁体20的固定效果，以有效避免转子铁芯10产生形变，提高工作稳定性以及可靠性，而每个第二安装槽112的两侧均设置第一安装槽111，可以使转子总成100的磁性分布更加均匀。
49.进一步地，每组安装槽11包括在径向方向上间隔设置的两个第二安装槽112，每组中的两个第二安装槽112内的永磁体20的材料不同，由此，每组安装槽11内可以设置多个永磁体20，且多个永磁体20在转子铁芯10的径向以及周向上的分布更加均匀，可以提高转子总成100的磁场分布均匀性，以提高转子总成100的工作性能。
50.需要指出的是，本实用新型实施例的保护套30可以采用不同的绝缘不导磁材料制成，例如：采用碳纤维材料、玻璃纤维材料或橡胶材料等，下面以第一至第三实施例，对本实用新型可采用的三种结构的保护套30进行具体地描述，同时本实用新型的示例性说明是为
了便于本领域技术人员理解本实用新型所请求保护的技术方案，不应狭义地理解为穷举。
51.第一实施例：
52.如图3所示，第一实施例中，保护套30被构造成在冷却成型时收缩以对转子铁芯10施加预紧力。
53.其中，第一实施例中，保护套30可以通过注塑工艺进行加工，保护套30可以采用玻璃纤维，聚酯纤维等材料，采用呈圆柱形的保护套模具200，在加工过程中，保护套模具200外套在转子铁芯10外，且保护套模具200与转子铁芯10在径向上具有一定的间隙，间隙可以为0.5-2mm，或略大于2mm，将流体状态的玻璃纤维或聚酯纤维材料注塑至保护套模具200与转子铁芯10之间的间隙内，注塑完毕后取下保护套模具200，注塑部分冷却凝固后，会产生一定量的收缩以形成对转子铁芯10的径向预紧力，且可以确保收缩成型后的保护套30的厚度在0.5-2mm厚度范围内，再进行切削打磨，以使保护套30的轴向长度等于转子铁芯10的轴向长度。
54.第一实施例中，采用注塑工艺进行保护套30的加工，加工难度较低，可以降低转子总成100的加工成本。
55.第二实施例：
56.如图4所示，第二实施例中，保护套30为缠绕于转子铁芯10外侧的多层碳纤维材料件。
57.其中，第二实施例中，保护套30可以采用碳纤维材料缠绕叠置而成。
58.保护套30的加工过程为：选用在转子铁芯10的周向长度相同的碳布，碳布可以选用t600、t700级别的高强度碳布，选用多层碳布，第一层碳布开始在卷绕在转子铁芯10外周的同时，通过拉伸碳布以产生预紧力，并在完成第一层碳布卷绕后，再进行第二层碳布的卷绕，多层碳布卷绕至保护套30的厚度在0.5-2mm之间，且每层碳布的纤维走向不同，相邻碳布之间的纤维走向错开15
°
以上(优选为45
°
)，相邻的碳布之间通过环氧树脂进行粘合，多层卷绕完毕后，通过切削打磨至保护套30的轴向长度等于转子铁芯10的轴向长度，以通过绝缘不导磁的碳纤维材料加工制得保护套30。
59.第二实施例中，碳纤维材料件的保护套30的结构强度更高，使用寿命更长，预紧力效果更好。
60.第三实施例：
61.如图5所示，第三实施例中，保护套30为可弹性变形的橡胶材料件。
62.其中，第三实施例中，保护套30可采用橡胶材料件制得。
63.保护套30的加工过程为，选用直径小于转子铁芯10的橡胶件，橡胶件卷绕成卷后，橡胶件套设在转子铁芯10的轴向一端上，通过滚动橡胶件以使橡胶件完全包裹转子铁芯10的侧面，通过切削方式在转子铁芯10的轴向另一端上切削橡胶件的多余部分，可以通过橡胶件的弹性势能(复位趋势的弹性势能)，提供预紧力。
64.第三实施例中，橡胶件的成本更低，且卷绕切削加工的工艺步骤简单，成本更低。
65.需要指出的是，第三实施例中，保护套30的半径r1与转子铁芯10的外周壁的半径r2存在如下比例关系：0.8≤r1/r2≤0.95。
66.其中，r1/r2的比值小于0.8时，保护套30的预紧力过大，加工难度大，且套设在转子铁芯10上的保护套30容易出现塑性变形，也会降低保护效果，r1/r2的比值大于0.95时，保护
套30的预紧力过小，无法为转子铁芯10提供有效地保护，因此选用0.8≤r1/r2≤0.95范围内的橡胶件加工保护套30，成本低且保护效果好。
67.根据本实用新型第二方面实施例的电机，包括：转子总成100和定子总成，定子总成外套于转子总成100外侧且与转子总成100配合。
68.根据本实用新型实施例的电机，采用上述转子总成100，转子总成100的成本更低，工作稳定性更高，可以提高电机的性能，降低电机的成本，并延长电机的使用寿命。
69.根据本实用新型第三方面实施例的车辆，包括上述实施例中的电机，采用上述电机，在提高车辆的乘车安全性的同时，可以降低车辆的生产成本以及维修养护成本。
70.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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实用新型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。
71.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。