本实用新型专利技术公开了一种转子冲片及高速永磁同步电机，该转子冲片上沿周向均匀开设有多个双V形磁体槽，双V形磁体槽包括沿径向从外向内分布的第一V形槽和第二V形槽，第二V形槽的V形开口沿径向朝外、V形尖部设有第二中间隔磁桥、V形尾部设有第二外隔磁桥，转子冲片上还开设有多个沿周向均匀布置的卸载槽，卸载槽位于双V形磁体槽和轴孔之间，并位于相邻两个双V形磁体槽的对称线上，卸载槽由多段圆弧相切组成。本实用新型专利技术在现有冲片材料性能的前提下，解决了高速化带来的转子冲片应力过大问题，能够有效保证转子冲片的运行可靠性。本实用新型专利技术的高速永磁同步电机，由于安装有上述转子冲片，因此也具有上述优点。因此也具有上述优点。因此也具有上述优点。
【技术实现步骤摘要】
转子冲片及高速永磁同步电机
[0001]本技术属于电机
，具体涉及一种转子冲片及高速永磁同步电机。
技术介绍
[0002]随着新能源汽车的快速发展，车用永磁同步电机正逐步向高功率密度和高速化发展。电机按照运转速度可分为高速电动机、低速电动机等，其中高速电机通常是指转速超过10000rpm的电机，根据实际需要高速电机的转速往往需要达到20000rpm以上，这种电机对转子冲片具有较高的要求。一方面，传统的提高转子强度的方法会增加转子冲片的结构强度，但增大隔磁桥宽度势必会降低电机的性能，难以达到高功率密度，因此高功率密度和高转速可视为两个相互矛盾的要求，现有的设计方法很难同时满足；另一方面，在低铁损、高磁感的基础上提高转子冲片材料的屈服强度，这样将会导致成本大幅增加。现有的技术方案并未针对高转速(转速≥20000r/min)进行特殊设计，如何在现有冲片的材料性能下，保证电磁性能的同时优化高转速下转子冲片上的机械应力分布情况，进而实现转子高速化的目的，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
[0003]本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种既可以满足高功率密度又可以实现高转速的转子冲片及高速永磁同步电机。
[0004]为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：
[0005]一种转子冲片，所述转子冲片的圆心处开设有轴孔，所述转子冲片上沿周向均匀开设有多个双V形磁体槽，所述双V形磁体槽包括沿径向从外向内分布的第一V形槽和第二V形槽，所述第二V形槽的V形开口沿径向朝外、V形尖部设有第二中间隔磁桥、V形尾部设有第二外隔磁桥，所述转子冲片上还开设有多个沿周向均匀布置的卸载槽，所述卸载槽位于所述双V形磁体槽和轴孔之间，并位于相邻两个双V形磁体槽的对称线上，所述卸载槽由多段圆弧相切组成。
[0006]上述的转子冲片，优选的，所述卸载槽的径向宽度M1和周向宽度M2的比值为0.5～0.6，所述卸载槽的径向宽度M1与转子冲片半径的比值为0.14～0.16。
[0007]上述的转子冲片，优选的，所述转子冲片上还开设有多个沿周向均匀布置的减重孔，所述减重孔位于所述双V形磁体槽的对称中心线上，所述卸载槽到转子冲片圆心的距离大于所述减重孔到转子冲片圆心的距离。
[0008]上述的转子冲片，优选的，所述卸载槽与减重孔的中心分别到转子冲片圆心的距离比值为1.25～1.35。
[0009]上述的转子冲片，优选的，所述减重孔为椭圆孔，所述椭圆孔的长轴垂直于径向，所述减重孔的中心到转子冲片圆心的距离与转子冲片半径的比值为0.5～0.55。
[0010]上述的转子冲片，优选的，所述第二V形槽包括呈V形设置且径向对称的两个第二磁体槽，两个所述第二磁体槽的近轴孔端之间形成第二中间隔磁桥，两个所述第二磁体槽
的远轴孔端分别与转子冲片外周形成第二外隔磁桥，所述第二磁体槽的近轴孔端由多段圆弧线相切构成，使得第二中间隔磁桥的宽度由中间向两端拓宽。
[0011]上述的转子冲片，优选的，所述圆弧线包括半径为R1的第一圆弧线、半径为R2的第二圆弧线、半径为R3的第三圆弧线和半径为R4的第四圆弧线，其中R1＝R3≥3mm，R2＝2R1，R4的尺寸由第二中间隔磁桥与卸载槽的最小距离S来确定，满足S≥3.5mm。
[0012]上述的转子冲片，优选的，所述第二磁体槽的远轴孔端为弧形边，所述弧形边由多段圆弧相切构成，所述弧形边与第二磁体槽位于V形内侧的长边通过过渡圆弧相连，所述过渡圆弧的切线与长边的延长线存在夹角。
[0013]上述的转子冲片，优选的，每相邻的两个第二V形槽之间设有自扣点，各第一V形槽和第二V形槽之间设有自扣点，所述自扣点沿转子冲片的周向均匀布置，所述自扣点的中心到转子冲片圆心的距离与转子冲片半径的比值为0.80～0.84。
[0014]上述的转子冲片，优选的，所述第一V形槽包括呈V形设置且径向对称的两个第一磁体槽，V形的开口沿径向朝外，两个所述第一磁体槽的近轴孔端之间形成第一中间隔磁桥，两个所述第一磁体槽的远轴孔端分别与转子冲片外周形成第一外隔磁桥，所述第二中间隔磁桥的最小宽度与第一中间隔磁桥的宽度的比值为1.5～3.0。
[0015]上述的转子冲片，优选的，所述第一外隔磁桥的最小宽度与第二外隔磁桥的宽度的比值为0.90～1.00。
[0016]上述的转子冲片，优选的，所述第一V形槽和第二V形槽的V形角度的比值为1.33～1.43。
[0017]上述的转子冲片，优选的，所述第一V形槽和第二V形槽放置磁体区域面积的比值为0.27～0.32。
[0018]上述的转子冲片，优选的，各所述减重孔和各所述卸载槽的面积之和占转子冲片总面积的比例为19.37％。
[0019]作为一个总的技术构思，本技术还提供了一种高速永磁同步电机，包括转轴和上述的转子冲片。
[0020]上述的高速永磁同步电机，优选的，所述转轴与转子冲片过盈配合。
[0021]上述的高速永磁同步电机，优选的，所述转轴为空心转轴，所述转轴的内径与转轴的外径的比值为0.5～0.6。
[0022]本技术的设计原理如下：
[0023](1)针对原始转子冲片设计模型，加载转速、温度等载荷条件，仿真计算得到转子冲片的应力分布结果。
[0024](2)以转子冲片与转轴之间的过盈量为参数变量，转子的承载扭矩T为目标，进行参数优化获得能够满足承载要求的最小过盈量，并根据工艺加工能力，选取得到最大过盈量。
[0025](3)在该设定过盈量的基础上，选定第二中间隔磁桥下方的区域为优化区域，以体积最小为目标，进行拓扑优化，获得减重孔的位置和形状大小。
[0026](4)在此基础上，开设卸载槽，并同时选定第一中间隔磁桥，第一外隔磁桥，第二中间隔磁桥，第二外隔磁桥为优化区域，应力最小化为目标，进行形状优化，获得能够满足过盈量范围的转子冲片设计方案。
[0027]与现有技术相比，本技术的优点在于：
[0028]本技术提出了一种既能满足电磁性能又能满足高速化运行的转子冲片结构，该转子冲片采用双V形磁体槽结构，隔磁桥的数量有所增加，由此更加均匀地分散了每个隔磁桥上所承受的应力，确保转子冲片可以承受高转速下的离心力作用，并且由多段圆弧相切组成的卸载槽，位于相邻两个双V形磁体槽的对称线上，不但可以降低第二中间隔磁桥的峰值应力，还可改善高速运转下第二外隔磁桥两端变形的不均匀性。本技术的转子冲片在现有冲片材料性能的前提下，保证电磁性能的同时实现了转子高速化的目的，解决了高速化带来的转子冲片应力过大问题，能够有效保证转子冲片的运行可靠性。
[0029]本技术的高速永磁同步电机，由于安装有本技术的转子冲片，因此也具有该转子冲片的上述优点。
附图说明
[0030]图1是本技术转子冲片的结构示意图。
[0031]图2是本技术转子冲片的中间隔磁桥和外隔磁桥的放大示意图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种转子冲片，所述转子冲片的圆心处开设有轴孔(1)，其特征在于，所述转子冲片上沿周向均匀开设有多个双V形磁体槽，所述双V形磁体槽包括沿径向从外向内分布的第一V形槽(2)和第二V形槽(3)，所述第二V形槽(3)的V形开口沿径向朝外、V形尖部设有第二中间隔磁桥(32)、V形尾部设有第二外隔磁桥(33)，所述转子冲片上还开设有多个沿周向均匀布置的卸载槽(5)，所述卸载槽(5)位于所述双V形磁体槽和轴孔(1)之间，并位于相邻两个双V形磁体槽的对称线上，所述卸载槽(5)由多段圆弧相切组成；所述卸载槽(5)的径向宽度M1和周向宽度M2的比值为0.5～0.6，所述卸载槽(5)的径向宽度M1与转子冲片的半径的比值为0.14～0.16。2.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述转子冲片上还开设有多个沿周向均匀布置的减重孔(4)，所述减重孔(4)位于所述双V形磁体槽的对称中心线上，所述卸载槽(5)到转子冲片圆心的距离大于所述减重孔(4)到转子冲片圆心的距离。3.根据权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，所述卸载槽(5)与减重孔(4)的中心分别到转子冲片圆心的距离的比值为1.25～1.35；和/或，所述减重孔(4)为椭圆孔，所述椭圆孔的长轴垂直于径向，所述减重孔(4)的中心到转子冲片圆心的距离与转子冲片半径的比值为0.5～0.55。4.根据权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，所述第二V形槽(3)包括呈V形设置且径向对称的两个第二磁体槽(31)，两个所述第二磁体槽(31)的近轴孔端之间形成第二中间隔磁桥(32)，两个所述第二磁体槽(31)的远轴孔端分别与转子冲片外周形成第二外隔磁桥(33)，所述第二磁体槽(31)的近轴孔端由多段圆弧线(6)相切构成，使得第二中间隔磁桥(32)的宽度由中间向两端拓宽。5.根据权利要求4所述的转子冲片，其特征在于，所述圆弧线(6)包括半径为R1的第一圆弧线(61)、半径为R2的第二圆弧线(62)、半径为R3的第三圆弧线(63)和半径为R4的第四圆弧线(6...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏程，王亚杰，胡勇峰，陈致初，史俊旭，王益有，吴江权，石鸿佼，余俊杰，吴辉忠，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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