转子冲片、转子、电机、电动助力转向系统和车辆的制作方法

转子冲片、转子、电机、电动助力转向系统和车辆
1.本技术是申请日为2021年12月8日、申请号为“202111491567.x”、发明名称为“转子冲片、转子、电机、电动助力转向系统和车辆”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
2.本技术涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种转子冲片、一种转子、一种电机、一种电动助力转向系统和一种车辆。


背景技术：

3.目前，随着社会的快速发展，电机可以产生驱动转矩，作为电器或各种机械的动力源，从而收获了越来越多的关注并朝向高功率密度和高速化发展。
4.然而，现有冲片的结构布局并不合理，导致电机的转矩输出品质不高，存在漏磁现象，转矩脉动较高，电机性能有待改善。


技术实现要素：

5.本技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
6.为此，本技术的第一个方面在于，提出一种转子冲片。
7.本技术的第二个方面在于，提出一种转子。
8.本技术的第三个方面在于，提出一种电机。
9.本技术的第四个方面在于，提出一种电动助力转向系统。
10.本技术的第五个方面在于，提出一种车辆。
11.有鉴于此，根据本技术的第一个方面，提供了一种转子冲片，包括冲片本体和多个永磁体槽，冲片本体上设有轴孔，多个永磁体槽围绕轴孔间隔设置在冲片本体上，多个永磁体槽中每个永磁体槽包括相互连通的永磁体段和隔磁段，永磁体段用于容置转子的永磁体，位于隔磁段与冲片本体的外周沿之间的部分冲片本体为隔磁桥，其中，永磁体段的宽度w1、隔磁桥的宽度w2和极对数p满足，0.5≤(w2
×
p/w1)≤0.9。
12.本技术提供的转子冲片包括冲片本体和多个永磁体槽，冲片本体的中部设有轴孔，轴孔用于容纳转轴。多个永磁体槽围绕轴孔间隔排布在冲片本体上，每个永磁体槽沿轴向贯穿设置，永磁体槽用于容纳永磁体。多个永磁体槽中每个永磁体槽包括永磁体段和隔磁段，永磁体段和隔磁段相互连通，永磁体段用于容置转子的永磁体，永磁体嵌设在永磁体段内，隔磁段内不设有永磁体，即隔磁段空置。隔磁段的数量为两个，两个隔磁段分别连通在永磁体段的两侧。其中，位于隔磁段和冲片本体的外周沿之间的部分冲片本体被称为隔磁桥，隔磁桥的宽度与永磁体段的宽度、电机极对数相关联，从而可以令隔磁桥的宽度设置在合理的范围内，避免隔磁桥的宽度过小，生产制备过程难度过大且加剧电机运行过程中转子冲片发生形变的可能性，能够显著抑制转子永磁磁场通过隔磁桥的漏磁现象，减小了隔磁桥处的漏磁磁密，增大了永磁体的利用率，从而能够在提高电机性能的基础上提升电机输出转矩的品质，抑制转矩脉动，实现高功率密度和高效率。
13.在一种可能的设计中，进一步地，在冲片本体的轴向端面上，多个永磁体槽中相邻永磁体槽之间具有极间中心线。永磁体槽上设有相对的第一顶点和第二顶点，穿过轴孔的中心的第一径向延伸线与第一顶点相交或相切，穿过轴孔的中心的第二径向延伸线与第二顶点相交或相切，永磁体槽位于第一径向延伸线和第二径向延伸线之间，其中，第一径向延伸线与第二径向延伸线之间的夹角β、相邻极间中心线之间的夹角α满足，0.9≤β/α≤0.98。
14.在该设计中，在冲片本体的轴向端面上，每个永磁体槽的中心与轴孔的圆心之间的连线即为磁极中心线，相邻两个磁极中心线的角分线即为极间中心线，相邻的极间中心线之间形成的夹角即为每个磁极所占的圆心角α，圆心角α表示了每个磁极所占冲片本体的比例，α＝360
°
/2p。
15.进一步地，永磁体槽包括第一顶点和第二顶点，第一顶点和第二顶点位于永磁体槽相对的两端，第一顶点与轴孔的中心分别位于第一径向延伸线上，第二顶点与轴孔的中心分别位于第二径向延伸线，第一径向延伸线和第二径向延伸线形成的夹角即为永磁体槽对应的圆心角β，即永磁体槽完全位于第一径向延伸线和第二径向延伸线形成的区域内，通过对每个磁极对应圆心角α和永磁体槽对应圆心角β的比值限定，从而能够确定永磁体槽在每个磁极内的相对位置，令永磁体槽的位置排布更加合理化，进而有助于提升电机性能。
16.在一种可能的设计中，进一步地，多个永磁体槽中相邻永磁体槽之间的部分冲片本体为磁肋，其中，磁肋的最小宽度w3满足，w2≤w3≤w1。
17.在该设计中，位于相邻两个永磁体槽之间的部分冲片本体为磁肋，磁肋的具体形状与永磁体槽的具体形状相关，磁肋的宽度与隔磁桥的宽度和永磁体段的宽度相关联，令冲片本体的外围处的各个位置布置更加合理化，从而有利于改善漏磁现象，改善电机输出转矩的品质，进而提升电机性能。
18.在一种可能的设计中，进一步地，永磁体段包括相对的直槽壁和折弯槽壁，直槽壁相对于折弯槽壁远离轴孔设置。
19.在该设计中，永磁体段包括直槽壁和折弯槽壁，直槽壁和折弯槽壁沿径向分布，其中，直槽壁相对于折弯槽壁远离轴孔设置，即直槽壁靠外设置，折弯槽壁靠内设置，折弯槽壁具有折弯角度，永磁体与折弯槽壁接触时，会受到折弯槽壁的限制，进而确保永磁体在永磁体段内的位置稳定性，直槽壁靠外设置，从而能够方便隔磁桥的尺寸加工，降低转子冲片的加工难度。
20.在一种可能的设计中，进一步地，在冲片本体的轴向端面上，位于相邻的极间中心线之间的部分冲片本体的外周沿包括外弧线，外弧线包括第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段，第二圆弧段分别与第一圆弧段和第三圆弧段相连，其中，第二圆弧段所在圆的半径r2、冲片本体的最大半径r1满足，0.3≤(r1-r2)/r1≤0.7。
21.在该设计中，在冲片本体的轴向端面上，位于相邻的极间中心线之间的部分冲片本体的外周沿包括外弧线，也就是说，对于每个磁极而言，冲片本体的外周沿上具有与磁极对应的外弧线，外弧线包括依次连接的第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段，第二圆弧段位于第一圆弧段和第三圆弧段之间，其中，第二圆弧段所在圆的半径r2、冲片本体的最大半径r1满足，0.3≤(r1-r2)/r1≤0.7。当(r1-r2)/r1的值处于上述范围内时，电机的转矩脉动处于较低水平，且随着(r1-r2)/r1的值的增长，转矩脉动还呈降低趋势。与此同时，电机的输出转矩处于平稳状态下，并未呈现出明显的波动起伏，也就是说，当(r1-r2)/r1的值处于
一个合理范围内时，对电机的输出转矩不会造成影响的同时，会令转矩脉动处于较低水平，同时也能够有一定程度的降低，通过削弱转矩脉动，从而改善电机的噪声振动的情况，提升电机性能。
22.其中，值得说明的，永磁体槽包括永磁体段和两个隔磁段，分别为第一隔磁段和第二隔磁段，分别连通在永磁体段的两端，那么，沿周向方向，永磁体槽和外弧线之间具有的对应关系为，第一隔磁段与第一圆弧段对应，永磁体段与第二圆弧段对应，第二隔磁段与第三圆弧段对应。那么隔磁桥的数量即为两个，分别为第一圆弧段形成的第一隔磁桥、第二圆弧段形成的第二隔磁桥。当第一隔磁段和第二隔磁段结构相同，第一圆弧段和第三圆弧段曲率相同时，则第一隔磁桥与第二隔磁桥的结构相同，使得每个磁极为对称结构，易于生产过程的品质控制。
23.在一种可能的设计中，进一步地，第二圆弧段对应的圆心角γ与相邻极间中心线之间的夹角α满足，0.6≤γ/α≤0.8。
24.在该设计中，通过对每个磁极对应圆心角α和第二圆弧段对应的圆心角γ的比值限定，从而能够冲片本体的外周圆的大致形状，对于每个磁极对应的外周沿的曲率分布进行合理化设计，使得冲片本体的结构更加合理化，进而有助于提升电机性能。
25.在一种可能的设计中，进一步地，转子冲片上还包括多个减重孔，多个减重孔设在冲片本体上，多个减重孔分别位于冲片本体的磁极中心线和/或极间中心线上。
26.在该设计中，对于一个转子冲片而言，其具有磁极中心线和极间中心线，其中，永磁体槽的中心与轴孔的中心连线构成磁极中心线，简称d轴，相邻两个磁极中心线的角平分线为极间中心线，极间中心线也称为相邻磁极中心线，简称q轴。多个减重孔分别位于磁极中心线和/或极间中心线上。在确保电机性能不受影响的前提下，减重孔的设置能够降低转动惯量，减轻电机的整体重量，减重孔设在磁极中心线和/或极间中心线上。
27.其中，减重孔的数量为多个，多个减重孔均设在磁极中心线上，或者，多个减重孔均设在极间中心线上，或者，多个减重孔中一部分数量的减重孔位于磁极中心线上，多个减重孔中另一部分数量的减重孔位于极间中心线上。
28.可以想到地，对于冲片本体而言，磁极中心线的数量和极间中心线的数量均为多个。一条磁极中心线上可以设置一个减重孔，或者一条磁极中心线上设置多个相对独立的减重孔。但是对于一个减重孔而言，其仅会位于磁极中心线或极间中心线中的一者上，不存在一个减重孔同时位于磁极中心线和极间中心线上的情况。
29.在一种可能的设计中，进一步地，减重孔位于永磁体槽和轴孔之间，其中，减重孔和永磁体槽之间的最小距离w4、减重孔和轴孔之间的最小距离w5满足，0.8≤w4/w5≤1.2。
30.在该设计中，减重孔开设在永磁体槽和轴孔之间，减重孔相对于永磁体槽、轴孔独立设置，减重孔的中心、永磁体槽的中心和轴孔的中心均位于磁极中心线上。其中，减重孔和永磁体槽之间的最小距离w4、减重孔和轴孔之间的最小距离w5满足，0.8≤w4/w5≤1.2，通过令减重孔的位置选择合理，在降低转动惯量，减轻电机重量的同时，还不会影响到电机的性能。
31.在一种可能的设计中，进一步地，减重孔和永磁体槽之间的最小距离w4、减重孔和轴孔之间的最小距离w5、冲片本体的最大半径r1、轴孔的半径r3满足，0.4≤(w4+w5)/(r1-r3)≤0.6。
32.在该设计中，减重孔和永磁体槽之间的最小距离为w4，减重孔和轴孔之间的最小距离为w5，冲片本体的最大半径为r1，轴孔的半径为r3，四者的尺寸关系满足上述关系，从而可以实现在降低转动惯量、减轻电机重量的同时，不会对电机的性能造成影响。当(w4+w5)/(r1-r3)的值处于上述范围内时，电机的转动惯量处于较低水平，随着(w4+w5)/(r1-r3)的增加，转动惯量的增加比例较低，即在上述范围内，电机的转动惯量能够平稳处于较低水平。
33.在一种可能的设计中，进一步地，减重孔包括弧形孔壁，弧形孔壁包括位于轴向端面上的圆弧线，圆弧线所在圆的半径r4和冲片本体的最大半径r1满足，0.05≤r4/r1≤0.3。
34.在该设计中，减重孔包括至少一个弧形孔壁，弧形孔壁在垂直于轴向的轴向端面上具有圆弧线，圆弧线所在圆的半径r4和冲片本体的最大半径r1满足上述关系式，从而令减重孔的形状与冲片本体相关联，令减重孔的尺寸、形状选择更加合理，进而优化转子冲片的整体结构排布，有助于提升电机性能。
35.在一种可能的设计中，进一步地，减重孔上设有相对的第三顶点和第四顶点，穿过轴孔的中心的第三径向延伸线与第三顶点相交或相切，穿过轴孔的中心的第四径向延伸线与第四顶点相交或相切，减重孔位于第三径向延伸线和第四径向延伸线之间，其中，第三径向延伸线与第四径向延伸线之间的夹角θ与相邻极间中心线之间的夹角α满足，0.6≤θ/α≤0.8。
36.在该设计中，减重孔包括第三顶点和第四顶点，第三顶点和第四顶点位于减重孔相对的两端，第三顶点与轴孔的中心分别位于第三径向延伸线上，第四顶点与轴孔的中心分别位于第四径向延伸线，第三径向延伸线和第四径向延伸线形成的夹角即为减重孔对应的圆心角θ，即减重孔完全位于第三径向延伸线和第四径向延伸线形成的区域内，通过对每个磁极对应圆心角α和减重孔对应圆心角θ的比值限定，从而能够确定减重孔在每个磁极内的相对位置，令减重孔的位置排布更加合理化，进而有助于提升电机性能。
37.在一种可能的设计中，进一步地，减重孔的数量为4、6、8、12、16或20。
38.在该设计中，减重孔的数量有多种可能性，根据实际需求设置，但是，无论减重孔的数量是多少，减重孔可以仅设在极间中心线。或者，减重孔仅设在磁极中心线上，或者，多个减重孔中至少一个减重孔位于极间中心线上，多个减重孔中至少一个减重孔位于磁极中心线上。
39.比如，当减重孔的数量为16时，则减重孔包括8个第一减重孔和8个第二减重孔，8个第一减重孔沿周向间隔排布，每个第一减重孔位于每个磁极的磁极中心线上，8个第二减重孔沿周向间隔排布，可以设在第一减重孔的外侧或内侧，一个第二减重孔位于一个极间中心线上。其中，第一减重孔的开孔面积与第二减重孔的开孔面积不同，比如，当第一减重孔相对于第二减重孔远离轴孔设置时，则第一减重孔的开孔面积大于第二减重孔的开孔面积。
40.需要说明的是，第一减重孔的形状与第二减重孔的形状可以相同也可以不相同。
41.在一种可能的设计中，进一步地，转子冲片还包括铆扣部，铆扣部设在冲片本体上，铆扣部位于磁极中心线或极间中心线上。
42.在该设计中，每个冲片本体上还设有铆扣部，多个转子冲片沿轴向堆叠以构成转子铁芯，相邻转子冲片上的铆扣部能够相配配合以使得多个转子冲片在轴向上相互连接，
从而形成转子铁芯整体。减重孔和铆扣部相对独立开设在冲片本体上，互不干扰。本技术通过在冲片本体上设置铆扣部和减重孔，同时令铆扣部和减重孔的设置位置，与磁极中心线和极间中心线的位置相互关联，从而能够在提高电机性能的基础上提升电机输出转矩的品质，改善漏磁现象并抑制转矩脉动，实现高功率密度和高效率，降低转动惯量和减轻电机重量。
43.其中，需要说明的是，对于冲片本体而言，磁极中心线的数量和极间中心线的数量均为多个。铆扣部的数量为多个，一个铆扣部对应地设在一个磁极中心线或一个极间中心线上。在一种可能的设计中，进一步地，铆扣部的数量为永磁体槽的数量的一半；或，铆扣部的数量与永磁体槽的数量相等。
44.在该设计中，铆扣部的数量与永磁体槽的数量相关，铆扣部的数量可以为永磁体槽数量的一半，或者是，铆扣部的数量与永磁体槽的数量相等。其中，当永磁体槽的数量为8时，则铆扣部的数量可以为4、8。无论铆扣部的数量与永磁体槽的数量是倍数关系还是相等的关系，铆扣部都需要设置在极间中心线和/或磁极中心线上。
45.当多个减重孔和多个铆扣部设在冲片本体上，减重孔和铆扣部均需要遵循排布在极间中心线、磁极中心线上原则，减重孔和铆扣部相对独立，各自形成自有的合理排布位置。
46.在一种可能的设计中，进一步地，在铆扣部的数量和减重孔的数量相等的情况下，减重孔和铆扣部沿圆周方向交替设置。
47.在该设计中，在铆扣部的数量和减重孔的数量相等时，比如二者的数量均为永磁体槽数量的一半，或者，二者的数量与永磁体槽的数量相同时，则二者的排布遵循交替间隔排布。具体而言，当铆扣部的数量和减重孔的数量均为4个时，则4个铆扣部和4个减重孔间隔交替排布设置，4个铆扣部的中心和4个减重孔的中心位于同一圆内。当铆扣部的数量和减重孔的数量均为8个时，减重孔和铆扣部中的一者位于磁极中心线上，减重孔和铆扣部中的另一者位于极间中心线上，二者分别沿周向设置形成不同半径的同心圆。其中，减重孔相对铆扣部而言靠近轴孔设置，这是由于在转子冲片高转速旋转过程中，转子冲片的外围受到的离心力较大，令铆扣部靠外设置，能够更好地保证转子冲片不发生变形，提升结构的可靠性。
48.根据本技术的第二个方面，提供了一种转子，包括上述任一设计所提供的转子冲片。
49.本技术提供的转子，包括上述任一设计所提供的转子冲片，因此具有该转子冲片的全部有益效果，在此不再赘述。
50.其中，转子冲片的数量为多个，多个转子冲片沿轴向堆叠以形成转子铁芯，多个转子冲片的永磁体槽沿轴向贯通构成磁槽，永磁体穿设于磁槽内。
51.根据本技术的第三个方面，提供了一种电机，包括上述任一设计所提供的转子。
52.本技术提供的电机，包括上述任一设计所提供的转子，因此具有该转子的全部有益效果，在此不再赘述。
53.值得说明的是，电机为永磁电机。
54.根据本技术的第四个方面，提供了一种电动助力转向系统，包括上述任一设计所提供的电机。
55.本技术提供的电动助力转向系统，包括上述任一设计所提供的电机，因此具有该电机的全部有益效果，在此不再赘述。
56.需要说明的是，电动助力转向系统(electric power steering，缩写eps)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，与传统的液压助力转向系统hps(hydraulic power steering)相比，eps系统具有很多优点。eps主要由扭矩传感器、车速传感器、电机、减速机构和电子控制单元(ecu)等组成。
57.根据本技术的第五个方面，提供了一种车辆，包括上述任一设计所提供的转子冲片、转子、电机或电动助力转向系统。
58.本技术提供的车辆，包括上述任一设计所提供的转子冲片、转子、电机或电动助力转向系统，因此具有该转子冲片、转子、电机或电动助力转向系统的全部有益效果，在此不再赘述。
59.需要说明的是，车辆可以为传统的燃油车，也可以为新能源汽车。其中，新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。
60.本技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
61.本技术的上述和/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：
62.图1示出了根据本技术的第一个实施例中转子冲片的结构示意图；
63.图2示出了根据本技术的第一个实施例中转子冲片的部分结构示意图之一；
64.图3示出了根据本技术的第一个实施例中转子冲片的部分结构示意图之二；
65.图4示出了根据本技术的一个实施例中电机的转矩和隔磁桥处应力随变量(w2
×
p/w1)的变化示意图；
66.图5示出了根据本技术的一个实施例中电机的转矩和转矩脉动随变量(r1-r2)/r1的变化示意图；
67.图6示出了根据本技术的一个实施例中电机的转动惯量随变量(w4+w5)/(r1-r3)的变化示意图；
68.图7示出了根据本技术的第二个实施例中转子冲片的结构示意图；
69.图8示出了根据本技术的第三个实施例中转子冲片的结构示意图；
70.图9示出了根据本技术的第四个实施例中转子冲片的结构示意图；
71.图10示出了根据本技术的第五个实施例中转子冲片的结构示意图；
72.图11示出了根据本技术的一个实施例中电动助力转向系统的结构示意图。
73.附图标记：
74.100转子冲片，
75.110冲片本体，
76.111隔磁桥，111a第一隔磁桥，111b第二隔磁桥，
77.112磁肋，
78.113第一圆弧段，114第二圆弧段，115第三圆弧段，
79.120轴孔，
80.130永磁体槽，
81.131永磁体段，1311直槽壁，1312折弯槽壁，
82.132隔磁段，132a第一隔磁段，132b第二隔磁段，
83.140铆扣部，
84.150减重孔，
85.200电动助力转向系统，
86.211方向盘，212转向轴，213万向联轴器，214旋转轴，215齿条齿轮机构，216齿条轴，217车轮，
87.221转向扭矩传感器，222控制单元，223减速机构。
具体实施方式
88.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
89.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
90.下面参照图1至图11描述根据本技术一些实施例所提供的转子冲片100、转子、电机、电动助力转向系统200和车辆。
91.根据本技术第一个方面的实施例，如图1、图2、图3和图4所示，提供了一种转子冲片100，包括冲片本体110和多个永磁体槽130，冲片本体110上设有轴孔120，多个永磁体槽130围绕轴孔120间隔设置在冲片本体110上，多个永磁体槽130中每个永磁体槽130包括相互连通的永磁体段131和隔磁段132，永磁体段131用于容置转子的永磁体，位于隔磁段132与冲片本体110的外周沿之间的部分冲片本体110为隔磁桥111，其中，永磁体段131的宽度w1、隔磁桥111的宽度w2，极对数p满足，0.5≤(w2
×
p/w1)≤0.9。
92.本技术提供的转子冲片100包括冲片本体110、多个永磁体槽130、铆扣部140和减重孔150，冲片本体110的中部设有轴孔120，轴孔120用于容纳转轴。多个永磁体槽130围绕轴孔120间隔排布在冲片本体110上，每个永磁体槽130沿轴向贯穿设置，永磁体槽130用于容纳永磁体。多个永磁体槽130中每个永磁体槽130包括永磁体段131和隔磁段132，永磁体段131和隔磁段132相互连通，永磁体段131用于容置转子的永磁体，永磁体嵌设在永磁体段131内，隔磁段132内不设有永磁体，即隔磁段132空置。隔磁段132的数量为两个，两个隔磁段132分别连通在永磁体段131的两侧。其中，位于隔磁段132和冲片本体110的外周沿之间的部分冲片本体110被称为隔磁桥111，隔磁桥111的宽度与永磁体段131的宽度、电机极对数相关联，从而可以令隔磁桥111的宽度设置在合理的范围内，避免隔磁桥111的宽度过小，生产制备过程难度过大且加剧电机运行过程中转子冲片100发生形变的可能性，能够显著抑制转子永磁磁场通过隔磁桥111的漏磁现象，减小了隔磁桥111处的漏磁磁密，增大了永磁体的利用率，从而能够在保证电机性能的基础上提升电机输出转矩的品质，改善漏磁现象并抑制转矩脉动，实现高功率密度和高效率。
93.如图4所示，当(w2
×
p/w1)小于0.5时，隔磁桥处所承受的应力较大，在电机运行过程中容易发生形变。当(w2
×
p/w1)大于0.9时，尽管隔磁桥处所的应力呈现出减小趋势，但是电机的输出转矩也减小，导致无法保证电机的输出品质。而当(w2
×
p/w1)的取值范围位于[0.5,0.9]之间时，隔磁桥处的应力处于较低水平，与此同时转矩处于较为平稳的水平，即并未出现明显的降低，因此，在该范围内能够保证隔磁桥处的应力和电机的输出转矩均处于优选范围内，从而能够保证电机性能的基础上提升电机输出转矩的品质，改善漏磁现象并抑制转矩脉动，实现高功率密度和高效率。
[0094]
进一步地，如图1、图2和图3所示，在冲片本体110的轴向端面上，多个永磁体槽130中相邻永磁体槽130之间具有极间中心线。永磁体槽130上设有相对的第一顶点和第二顶点，穿过轴孔120的中心的第一径向延伸线与第一顶点相交或相切，穿过轴孔120的中心的第二径向延伸线与第二顶点相交或相切，永磁体槽130位于第一径向延伸线和第二径向延伸线之间，其中，第一径向延伸线与第二径向延伸线之间的夹角β、相邻极间中心线之间的夹角α满足，0.9≤β/α≤0.98。
[0095]
在该实施例中，在冲片本体110的轴向端面上，每个永磁体槽130的中心与轴孔120的圆心之间的连线即为磁极中心线，相邻两个磁极中心线的角分线即为极间中心线，相邻的极间中心线之间形成的夹角即为每个磁极所占的圆心角α，圆心角α表示了每个磁极所占冲片本体110的比例，α＝360
°
/2p。
[0096]
进一步地，永磁体槽130包括第一顶点和第二顶点，第一顶点和第二顶点位于永磁体槽130相对的两端，第一顶点与轴孔120的中心分别位于第一径向延伸线上，第二顶点与轴孔120的中心分别位于第二径向延伸线，第一径向延伸线和第二径向延伸线形成的夹角即为永磁体槽130对应的圆心角β，即永磁体槽130完全位于第一径向延伸线和第二径向延伸线形成的区域内，通过对每个磁极对应圆心角α和永磁体槽130对应圆心角β的比值限定，从而能够确定永磁体槽130在每个磁极内的相对位置，令永磁体槽130的位置排布更加合理化，进而有助于提升电机性能。
[0097]
进一步地，如图1、图2和图3所示，多个永磁体槽130中相邻永磁体槽130之间的部分冲片本体110为磁肋112，其中，磁肋112的最小宽度w3满足，w2≤w3≤w1。
[0098]
在该实施例中，位于相邻两个永磁体槽130之间的部分冲片本体110为磁肋112，磁肋112的具体形状与永磁体槽130的具体形状相关，磁肋112的宽度与隔磁桥111的宽度和永磁体段131的宽度相关联，令冲片本体110的外围处的各个位置布置更加合理化，从而有利于改善漏磁现象，改善电机输出转矩的品质，进而提升电机性能。
[0099]
进一步地，如图1、图2和图3所示，永磁体段131包括相对的直槽壁1311和折弯槽壁1312，直槽壁1311相对于折弯槽壁1312远离轴孔120设置。
[0100]
在该实施例中，永磁体段131包括直槽壁1311和折弯槽壁1312，直槽壁1311和折弯槽壁1312沿径向分布，其中，直槽壁1311相对于折弯槽壁1312远离轴孔120设置，即直槽壁1311靠外设置，折弯槽壁1312靠内设置，折弯槽壁1312具有折弯角度，永磁体与折弯槽壁1312接触时，会受到折弯槽壁1312的限制，进而确保永磁体在永磁体段131内的位置稳定性，直槽壁1311靠外设置，从而能够方便隔磁桥111的尺寸加工，降低转子冲片100的加工难度。
[0101]
进一步地，如图5所示，在冲片本体110的轴向端面上，位于相邻的极间中心线之间
的部分冲片本体110的外周沿包括外弧线，外弧线包括第一圆弧段113、第二圆弧段114和第三圆弧段115，第二圆弧段114分别与第一圆弧段113和第三圆弧段115相连，其中，第二圆弧段114所在圆的半径r2、冲片本体110的最大半径r1满足，0.3≤(r1-r2)/r1≤0.7。
[0102]
在该实施例中，在冲片本体110的轴向端面上，位于相邻的极间中心线之间的部分冲片本体110的外周沿包括外弧线，也就是说，对于每个磁极而言，冲片本体110的外周沿上具有与磁极对应的外弧线，外弧线包括依次连接的第一圆弧段113、第二圆弧段114和第三圆弧段115，第二圆弧段114位于第一圆弧段113和第三圆弧段115之间，其中，第二圆弧段114所在圆的半径r3、冲片本体110的最大半径r1满足，0.3≤(r1-r2)/r1≤0.7。如图5所示，当(r1-r2)/r1的值处于上述范围内时，电机的转矩脉动处于较低水平，且随着(r1-r2)/r1的值的增长，转矩脉动还呈降低趋势。与此同时，电机的输出转矩处于平稳状态下，并未呈现出明显的波动起伏，也就是说，当(r1-r2)/r1的值处于一个合理范围内时，对电机的输出转矩不会造成影响的同时，会令转矩脉动处于较低水平，同时也能够有一定程度的降低，通过削弱转矩脉动，从而改善电机的噪声振动的情况，提升电机性能。
[0103]
其中，值得说明的，永磁体槽130包括永磁体段131和两个隔磁段132，分别为第一隔磁段132a和第二隔磁段132b，分别连通在永磁体段131的两端，那么，沿周向方向，永磁体槽130和外弧线之间具有的对应关系为，第一隔磁段132a与第一圆弧段113对应，永磁体段131与第二圆弧段114对应，第二隔磁段132b与第三圆弧段115对应。那么隔磁桥111的数量即为两个，分别为第一圆弧段113形成的第一隔磁桥111a、第二圆弧段114形成的第二隔磁桥111b。当第一隔磁段132a和第二隔磁段132b结构相同，第一圆弧段113和第三圆弧段115曲率相同时，则第一隔磁桥111a与第二隔磁桥111b的结构相同，使得每个磁极为对称结构，易于生产过程的品质控制。
[0104]
进一步地，如图1、图2和图3所示，第二圆弧段114对应的圆心角γ与相邻极间中心线之间的夹角α满足，0.6≤γ/α≤0.8。
[0105]
在该实施例中，通过对每个磁极对应圆心角α和第二圆弧段114对应的圆心角γ的比值限定，从而能够冲片本体110的外周圆的大致形状，对于每个磁极对应的外周沿的曲率分布进行合理化设计，使得冲片本体110的结构更加合理化，进而有助于提升电机性能。
[0106]
在本技术的一些实施例中，进一步地，转子冲片上还包括多个减重孔150，多个减重孔150设在冲片本体110上，多个减重孔150分别位于冲片本体110的磁极中心线和/或极间中心线。
[0107]
在该实施例中，对于一个转子冲片100而言，其具有磁极中心线和极间中心线，其中，永磁体槽130的中心与轴孔120的中心连线构成磁极中心线，简称d轴，相邻两个磁极中心线的角平分线为极间中心线，极间中心线也称为相邻磁极中心线，简称q轴。多个减重孔150分别设在冲片本体110的磁极中心线和/或极间中心线上。在确保电机性能不受影响的前提下，减重孔150的设置能够降低转动惯量，减轻电机的整体重量。
[0108]
其中，减重孔150的数量为多个，多个减重孔150均设在磁极中心线上，或者，多个减重孔150均设在极间中心线上，或者，多个减重孔150中一部分数量的减重孔150位于磁极中心线上，多个减重孔150中另一部分数量的减重孔150位于极间中心线上。
[0109]
可以想到地，对于冲片本体110而言，磁极中心线的数量和极间中心线的数量均为多个。一条磁极中心线上可以设置一个减重孔150，或者一条磁极中心线上设置多个相对独
立的减重孔150。但是对于一个减重孔150而言，其仅会位于磁极中心线或极间中心线中的一者上，不存在一个减重孔150同时位于磁极中心线和极间中心线上的情况。
[0110]
进一步地，如图1、图2和图3所示，减重孔150位于永磁体槽130和轴孔120之间，其中，减重孔150和永磁体槽130之间的最小距离w4、减重孔150和轴孔120之间的最小距离w5满足，0.8≤w4/w5≤1.2。
[0111]
在该实施例中，减重孔150开设在永磁体槽130和轴孔120之间，减重孔150相对于永磁体槽130、轴孔120独立设置，减重孔150的中心、永磁体槽130的中心和轴孔120的中心均位于磁极中心线上。其中，减重孔150和永磁体槽130之间的最小距离w4、减重孔150和轴孔120之间的最小距离w5满足，0.8≤w4/w5≤1.2，通过令减重孔150的位置选择合理，在降低转动惯量，减轻电机重量的同时，还不会影响到电机的性能。
[0112]
进一步地，如图6所示，减重孔150和永磁体槽130之间的最小距离w4、减重孔150和轴孔120之间的最小距离w5、冲片本体110的最大半径r1、轴孔120的半径r3满足，0.4≤(w4+w5)/(r1-r3)≤0.6。
[0113]
在该实施例中，减重孔150和永磁体槽130之间的最小距离为w4，减重孔150和轴孔120之间的最小距离为w5，冲片本体110的最大半径为r1，轴孔120的半径为r3，四者的尺寸关系满足上述关系，从而可以实现在降低转动惯量、减轻电机重量的同时，不会对电机的性能造成影响。如图6所示，当(w4+w5)/(r1-r3)的值处于上述范围内时，电机的转动惯量处于较低水平，随着(w4+w5)/(r1-r3)的增加，转动惯量的增加比例较低，即在上述范围内，电机的转动惯量能够平稳处于较低水平。
[0114]
进一步地，如图1、图2和图3所示，减重孔150包括弧形孔壁，弧形孔壁包括位于轴向端面上的圆弧线，圆弧线所在圆的半径r4和冲片本体110的最大半径r1满足，0.05≤r4/r1≤0.3。
[0115]
在该实施例中，减重孔150包括至少一个弧形孔壁，弧形孔壁在垂直于轴向的轴向端面上具有圆弧线，圆弧线所在圆的半径r4和冲片本体110的最大半径r1满足上述关系式，从而令减重孔150的形状与冲片本体110相关联，令减重孔150的尺寸、形状选择更加合理，进而优化转子冲片100的整体结构排布，有助于提升电机性能。
[0116]
进一步地，如图1、图2和图3所示，减重孔150上设有相对的第三顶点和第四顶点，穿过轴孔120的中心的第三径向延伸线与第三顶点相交或相切，穿过轴孔120的中心的第四径向延伸线与第四顶点相交或相切，减重孔150位于第三径向延伸线和第四径向延伸线之间，其中，第三径向延伸线与第四径向延伸线之间的夹角θ与相邻极间中心线之间的夹角α满足，0.6≤θ/α≤0.8。
[0117]
在该实施例中，减重孔150包括第三顶点和第四顶点，第三顶点和第四顶点位于减重孔150相对的两端，第三顶点与轴孔120的中心分别位于第三径向延伸线上，第四顶点与轴孔120的中心分别位于第四径向延伸线，第三径向延伸线和第四径向延伸线形成的夹角即为减重孔150对应的圆心角θ，即减重孔150完全位于第三径向延伸线和第四径向延伸线形成的区域内，通过对每个磁极对应圆心角α和减重孔150对应圆心角θ的比值限定，从而能够确定减重孔150在每个磁极内的相对位置，令减重孔150的位置排布更加合理化，进而有助于提升电机性能。
[0118]
进一步地，如图1、图7、图8、图9和图10所示，减重孔150的数量为4、6、8、12、16或
20。
[0119]
在该实施例中，减重孔150的数量为4。或者，减重孔150的数量为6。或者，减重孔150的数量为8。或者，减重孔150的数量为12。或者，减重孔150的数量为16。或者，减重孔150的数量为20。无论减重孔150的数量是多少，减重孔150都需要设置在极间中心线和/或磁极中心线上。
[0120]
比如，当减重孔150的数量为16时，则减重孔150包括8个第一减重孔和8个第二减重孔，8个第一减重孔沿周向间隔排布，每个第一减重孔位于每个磁极的磁极中心线上，8个第二减重孔沿周向间隔排布，可以设在第一减重孔的外侧或内侧，一个第二减重孔位于一个极间中心线上。其中，第一减重孔的开孔面积与第二减重孔的开孔面积不同，比如，当第一减重孔相对于第二减重孔远离轴孔120设置时，则第一减重孔的开孔面积大于第二减重孔的开孔面积。
[0121]
需要说明的是，第一减重孔的形状与第二减重孔的形状可以相同也可以不相同。
[0122]
在本技术的一些实施例中，进一步地，转子冲片100还包括铆扣部140，铆扣部140设在冲片本体110上，铆扣部140位于冲片本体110的磁极中心线或极间中心线上。
[0123]
在该实施例中，每个冲片本体110上还设有铆扣部140，多个转子冲片100沿轴向堆叠以构成转子铁芯，相邻转子冲片100上的铆扣部140能够相配配合以使得多个转子冲片100在轴向上相互连接，从而形成转子铁芯整体。减重孔150和铆扣部140相对独立开设在冲片本体110上，互不干扰。减重孔150设在磁极中心线和/或极间中心线上。本技术通过在冲片本体110上设置铆扣部140和减重孔150，同时令铆扣部140和减重孔150的设置位置，与磁极中心线和极间中心线的位置相互关联，从而能够在提高电机性能的基础上提升电机输出转矩的品质，改善漏磁现象并抑制转矩脉动，实现高功率密度和高效率，降低转动惯量和减轻电机重量。
[0124]
其中，需要说明的是，对于冲片本体110而言，磁极中心线的数量和极间中心线的数量均为多个。铆扣部140的数量为多个，一个铆扣部140对应地设在一个磁极中心线或一个极间中心线上。
[0125]
进一步地，如图1、图7、图8、图9和图10所示，铆扣部140的数量为永磁体槽130的数量的一半；或，铆扣部140的数量与永磁体槽130的数量相等。
[0126]
在该实施例中，铆扣部140的数量与永磁体槽130的数量相关，铆扣部140的数量可以为永磁体槽130数量的一半，或者是，铆扣部140的数量与永磁体槽130的数量相等。其中，当永磁体槽130的数量为8时，则铆扣部140的数量可以为4、8。无论铆扣部140的数量与永磁体槽130的数量是倍数关系还是相等的关系，铆扣部140都需要设置在极间中心线和/或磁极中心线上。
[0127]
当多个减重孔150和多个铆扣部140设在冲片本体110上，减重孔150和铆扣部140均需要遵循排布在极间中心线、磁极中心线上原则，减重孔150和铆扣部140相对独立，各自形成自有的合理排布位置。
[0128]
进一步地，如图1、图7、图8、图9和图10所示，在铆扣部140的数量和减重孔150的数量相等的情况下，减重孔150和铆扣部140沿圆周方向交替设置。
[0129]
在该实施例中，在铆扣部140的数量和减重孔150的数量相等时，比如二者的数量均为永磁体槽130数量的一半，或者，二者的数量与永磁体槽130的数量相同时，则二者的排
布遵循交替间隔排布。具体而言，当铆扣部140的数量和减重孔150的数量均为4个时，则4个铆扣部140和4个减重孔150间隔交替排布设置，4个铆扣部140的中心和4个减重孔150的中心位于同一圆内。当铆扣部140的数量和减重孔150的数量均为8个时，减重孔150和铆扣部140中的一者位于磁极中心线上，减重孔150和铆扣部140中的另一者位于极间中心线上，二者分别沿周向设置形成不同半径的同心圆。其中，减重孔150相对铆扣部140而言靠近轴孔120设置，这是由于在转子冲片100高转速旋转过程中，转子冲片100的外围受到的离心力较大，令铆扣部140靠外设置，能够更好地保证转子冲片100不发生变形，提升结构的可靠性。
[0130]
根据本技术的第二个方面的实施例，提供了一种转子，包括上述任一设计所提供的转子冲片100。
[0131]
本技术提供的转子，包括上述任一设计所提供的转子冲片100，因此具有该转子冲片100的全部有益效果，在此不再赘述。
[0132]
其中，转子冲片100的数量为多个，多个转子冲片100沿轴向堆叠以形成转子铁芯，多个转子冲片100的永磁体槽130沿轴向贯通构成磁槽，永磁体穿设于磁槽内。
[0133]
根据本技术的第三个方面的实施例，提供了一种电机，包括上述任一设计所提供的转子。
[0134]
本技术提供的电机，包括上述任一设计所提供的转子，因此具有该转子的全部有益效果，在此不再赘述。
[0135]
值得说明的是，电机为永磁电机。
[0136]
根据本技术的第四个方面的实施例，如图11所示，提供了一种电动助力转向系统200，包括上述任一设计所提供的电机。
[0137]
本技术提供的电动助力转向系统200，包括上述任一设计所提供的电机，因此具有该电机的全部有益效果，在此不再赘述。
[0138]
需要说明的是，电动助力转向系统200(electric power steering，缩写eps)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，与传统的液压助力转向系统hps(hydraulic power steering)相比，eps系统的结构简单，装配灵活，既能节省能源，又能保护环境，现代车辆大多数的车型基本都配备了eps系统。
[0139]
具体地，本实施方式的eps系统具有转向系统和生成辅助扭矩的辅助扭矩机构。eps系统生成辅助扭矩，该辅助扭矩对通过驾驶员操作方向盘而产生的转向系统的转向扭矩进行辅助。通过辅助扭矩，减轻了驾驶员的操作的负担。
[0140]
其中，转向系统具体包括方向盘211、转向轴212、万向联轴器213、旋转轴214、齿条齿轮机构215、齿条轴216以及左右的转向车轮217等。
[0141]
其中，辅助扭矩机构具体包括具有转向扭矩传感器221、汽车用电子控制单元(ecu)222、电机以及减速机构223等。具体地，转向扭矩传感器221检测转向系统的转向扭矩。控制单元222根据转向扭矩传感器221的检测信号而生成驱动信号。电机根据驱动信号而生成与转向扭矩对应的辅助扭矩。电机经由减速机构223将所生成的辅助扭矩传递给转向系统。
[0142]
根据本技术的第五个方面的实施例，提供了一种车辆，包括上述任一设计所提供的转子冲片100、转子、电机或电动助力转向系统。
[0143]
本技术提供的车辆，包括上述任一设计所提供的转子冲片100、转子、电机或电动
助力转向系统，因此具有该转子冲片100、转子、电机或电动助力转向系统的全部有益效果，在此不再赘述。
[0144]
需要说明的是，车辆可以为传统的燃油车，也可以为新能源汽车。其中，新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。
[0145]
在本技术中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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技术中的具体含义。
[0146]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本技术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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。
[0147]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种转子冲片，其特征在于，包括：冲片本体，所述冲片本体上设有轴孔；多个永磁体槽，围绕所述轴孔间隔设置在所述冲片本体上；多个所述永磁体槽中每个永磁体槽包括相互连通的永磁体段和隔磁段，所述永磁体段用于容置永磁体；在所述冲片本体的轴向端面上，多个所述永磁体槽中相邻永磁体槽之间具有极间中心线；在所述冲片本体的轴向端面上，位于相邻的极间中心线之间的部分冲片本体的外周沿包括外弧线，所述外弧线包括第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段，所述第二圆弧段分别与所述第一圆弧段和所述第三圆弧段相连，其中，所述冲片本体的最大半径r1，所述第二圆弧段所在圆的半径r2，满足：0.3≤(r1-r2)/r1≤0.7。2.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述永磁体槽上设有相对的第一顶点和第二顶点，穿过所述轴孔的中心的第一径向延伸线与所述第一顶点相交或相切，穿过所述轴孔的中心的第二径向延伸线与所述第二顶点相交或相切，所述永磁体槽位于所述第一径向延伸线和所述第二径向延伸线之间，其中，相邻所述极间中心线之间的夹角α、所述第一径向延伸线与所述第二径向延伸线之间的夹角β满足，0.9≤β/α≤0.98。3.根据权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，位于所述隔磁段与所述冲片本体的外周沿之间的部分冲片本体为隔磁桥，所述永磁体段的宽度w1、所述隔磁桥的宽度w2，多个所述永磁体槽中相邻永磁体槽之间的部分冲片本体为磁肋，其中，所述磁肋的最小宽度w3满足，w2≤w3≤w1。4.根据权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，所述永磁体段包括相对的直槽壁和折弯槽壁，所述直槽壁相对于所述折弯槽壁远离所述轴孔设置。5.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述第二圆弧段对应的圆心角γ与相邻所述极间中心线之间的夹角α满足，0.6≤γ/α≤0.8。6.根据权利要求1至5中任一项所述的转子冲片，其特征在于，所述转子冲片还包括：多个减重孔，设在所述冲片本体上，多个所述减重孔分别位于所述冲片本体的磁极中心线和/或极间中心线上。7.根据权利要求6所述的转子冲片，其特征在于，所述减重孔位于所述永磁体槽和所述轴孔之间，其中，所述减重孔和所述永磁体槽之间的最小距离w4、所述减重孔和所述轴孔之间的最小距离w5、所述冲片本体的最大半径r1、所述轴孔的半径r3满足，0.4≤(w4+w5)/(r1-r3)≤0.6。8.根据权利要求7所述的转子冲片，其特征在于，所述减重孔和所述永磁体槽之间的最小距离w4、所述减重孔和所述轴孔之间的最小距
离w5满足，0.8≤w4/w5≤1.2。9.根据权利要求7所述的转子冲片，其特征在于，所述减重孔包括弧形孔壁，所述弧形孔壁包括位于轴向端面上的圆弧线，所述圆弧线所在圆的半径r4和所述冲片本体的最大半径r1满足，0.05≤r4/r1≤0.3。10.根据权利要求7所述的转子冲片，其特征在于，所述减重孔上设有相对的第三顶点和第四顶点，穿过所述轴孔的中心的第三径向延伸线与所述第三顶点相交或相切，穿过所述轴孔的中心的第四径向延伸线与所述第四顶点相交或相切，所述减重孔位于所述第三径向延伸线和所述第四径向延伸线之间，其中，所述第三径向延伸线与所述第四径向延伸线之间的夹角θ与相邻所述极间中心线之间的夹角α满足，0.6≤θ/α≤0.8。11.根据权利要求6所述的转子冲片，其特征在于，所述减重孔的数量为4、6、8、12、16或20。12.根据权利要求7至11中任一项所述的转子冲片，其特征在于，所述转子冲片还包括：铆扣部，设在所述冲片本体上，所述铆扣部位于所述磁极中心线或所述极间中心线上。13.根据权利要求12所述的转子冲片，其特征在于，所述铆扣部的数量为所述永磁体槽的数量的一半；或所述铆扣部的数量与所述永磁体槽的数量相等。14.根据权利要求12所述的转子冲片，其特征在于，在所述铆扣部的数量和所述减重孔的数量相等的情况下，所述减重孔和所述铆扣部沿圆周方向交替设置。15.一种转子，其特征在于，包括：如权利要求1至14中任一项所述的转子冲片。16.一种电机，其特征在于，包括：如权利要求15所述的转子。17.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括：如权利要求16所述的电机。18.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1至14中任一项所述的转子冲片；或如权利要求15所述的转子；或如权利要求16所述的电机；或如权利要求17所述的电动助力转向系统。

技术总结
本申请提供了一种转子冲片、转子、电机、电动助力转向系统和车辆，转子冲片包括冲片本体和多个永磁体槽，冲片本体上设有轴孔，多个永磁体槽围绕轴孔间隔设置在冲片本体上，多个永磁体槽中每个永磁体槽包括相互连通的永磁体段和隔磁段，永磁体段用于容置转子的永磁体，位于隔磁段与冲片本体的外周沿之间的部分冲片本体为隔磁桥，其中，永磁体段的宽度W1、隔磁桥的宽度W2和极对数P满足，0.5≤(W2


技术研发人员：徐珂 朱莲莉 葛笑
受保护的技术使用者：广东威灵汽车部件有限公司
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2023/7/26