转子铁心、转子、电机和车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，更具体地，涉及一种转子铁心、转子、电机和车辆。


背景技术：

2.在相关技术中，转子铁心与转轴之间采用平键传扭设计，平键根部会产生高应力集中现象。随着转子转速的提高，以及传递的扭矩载荷增大，平键根部应力集中的问题变得更为突出。同时由于转子的正反转效应，导致平键根部高应力区易出现应力交变疲劳的问题。基于此，平键根部易产生疲劳裂纹，一旦裂纹产生，转子在离心力和扭矩载荷综合作用下，将快速失效破裂，严重影响转子的使用寿命。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种转子铁心，所述转子铁心能够有效提升转子疲劳寿命水平。
4.本发明还提出一种具有上述转子铁心的转子。
5.本发明还提出一种具有上述转子的电机。
6.本发明还提出一种具有上述电机的车辆。
7.根据本发明实施例的转子铁心，包括：铁心本体，所述铁心本体具有转子孔和多个安装槽组，多个所述安装槽组沿所述转子孔的周向分布，每个所述安装槽组包括至少一个用于安装永磁体的安装槽，所述转子孔的内周面设有向内凸出的凸键，所述铁心本体设有第一止裂孔，所述第一止裂孔位于所述凸键的外侧且位于所述安装槽组的内侧，所述第一止裂孔与对应的所述凸键的最小间距小于所述第一止裂孔与所述安装槽组的最小间距。
8.根据本发明实施例的转子铁心，通过在凸键的外侧设置第一止裂孔，使凸键根部产生裂纹时，在一定程度上可以终止裂纹扩展，使转子铁心的疲劳寿命由凸键部位的疲劳寿命提升为凸键部位和第一止裂孔部位的疲劳寿命之和，从而有效提升了转子疲劳寿命水平。
9.另外，根据本发明上述实施例的转子铁心还可以具有如下附加的技术特征：
10.根据本发明的一些实施例，在垂直于所述转子孔轴线的截面上，所述第一止裂孔为椭圆形孔。
11.根据本发明的一些实施例，所述凸键的内端中点为a且外端中点为b，所述第一止裂孔的长轴的靠近直线ab的一端为c且远离所述直线ab的一端为d，直线cd靠近所述转子孔的一侧与直线ab所成夹角为θ，45
°
≤θ≤135
°
。
12.根据本发明的一些实施例，所述凸键的内端中点为a且外端中点为b，所述第一止裂孔的长轴的靠近直线ab的一端为c且远离所述直线ab的一端为d，直线cd靠近所述转子孔的一侧与直线ab所成夹角为θ，所述第一止裂孔的中心点与所述转子孔的中心点的距离为ra，所述转子孔的半径为r0，所述第一止裂孔的中心点与所述直线ab的间距为la，所述第一止裂孔的长轴尺寸为l1且短轴尺寸为l2，其中，θ＝20
×
(ra+r0)/r0×
l
12
+l
13
/l
22
+la+18.5。
13.根据本发明的一些实施例，ra＝k1×
r0，k1＝1.05～1.15。
14.根据本发明的一些实施例，所述凸键关于所述直线ab对称，且垂直于所述直线ab方向的宽度为l0，la＝k2×
l0，k2＝0.4～0.6。
15.根据本发明的一些实施例，所述转子铁心还设有第二止裂孔，所述第二止裂孔设于所述第一止裂孔远离所述转子孔的一侧，且所述第二止裂孔的中心点与所述第一止裂孔的短轴的间距大于所述第一止裂孔的长轴的一半。
16.根据本发明的一些实施例，每个所述第一止裂孔对应设置两个所述第二止裂孔，两个所述第二止裂孔的中心点连线与所述第一止裂孔的长轴平行。
17.根据本发明的一些实施例，每个所述第二止裂孔的中心点与转子孔的中心点的距离为rb，所述第一止裂孔的中心点与所述转子孔的中心点的距离为ra，rb＝k3×
ra，k3＝1.02～1.08。
18.根据本发明的一些实施例，两个所述第二止裂孔的中心点分别与所述凸键的内端和外端的中点连线的间距为l
t1
和l
t2
，其中，l
t1
＝k4×
l
t2
，k4＝1.5～2.5。
19.根据本发明的一些实施例，所述凸键的内端和外端的中点连线为所述凸键的中线，所述第一止裂孔位于对应的所述凸键的所述中线沿所述转子铁心高载荷工况下的转动方向的超前侧。
20.根据本发明的一些实施例，所述凸键为沿所述转子孔的周向均匀间隔分布的多个，每个所述凸键对应设置有至少一个所述第一止裂孔。
21.根据本发明实施例的转子包括根据本发明实施例的转子铁心。
22.根据本发明实施例的电机包括根据本发明实施例的转子。
23.根据本发明实施例的车辆包括驱动电机，所述驱动电机为根据本发明实施例的电机。
24.本发明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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.本发明的上述和/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：
26.图1是根据本发明第一实施例的转子和转轴的结构示意图；
27.图2是根据本发明第一实施例的转子和转轴的结构示意图；
28.图3是图2沿a-a线所示方向的剖视图；
29.图4是图3中圈示b处的放大结构示意图；
30.图5是根据本发明第一实施例的转轴的结构示意图；
31.图6是根据本发明第一实施例的转子的结构示意图；
32.图7是根据本发明第一实施例的转子的结构示意图；
33.图8是图7中圈示c处的放大结构示意图；
34.图9是图7中圈示d处的放大结构示意图；
35.图10是根据本发明实施例的转子铁心产生裂纹前的应力分布图；
36.图11是根据本发明实施例的转子铁心产生裂纹后的应力分布图；
37.图12是根据本发明第二实施例的转子铁心的结构示意图；
38.图13是图12中圈示e处的放大结构示意图；
39.图14是图12中圈示f处的放大结构示意图；
40.图15是根据本发明实施例的车辆的示意图。
41.附图标记：
42.转子1000；驱动电机2000；车辆3000；
43.转子铁心100；永磁体200；转轴300；凹槽310；
44.铁心本体10；转子孔101；第一止裂孔102；第二止裂孔103；过渡段104；减重孔105；安装槽106；
45.凸键20。
具体实施方式
46.下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
47.在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。
48.在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
49.下面参考附图描述根据本发明实施例的转子铁心100。
50.参照图1-图14所示，根据本发明实施例的转子铁心100可以包括铁心本体10和凸键20。
51.具体而言，如图1-图5所示，铁心本体10具有转子孔101，转轴300可以穿设于转子孔101，以实现与转子铁心100的配合。铁心本体10还具有多个安装槽组，多个安装槽组沿转子孔101的周向分布，以对应多个磁极。每个安装槽组可以包括至少一个用于安装永磁体200的安装槽106。
52.举例而言，如图1所示，铁心本体10具有八个安装槽组，每个安装槽组包括四个安装槽106，四个安装槽106构成双v型排布结构，以使四个安装槽106内的四个永磁体200构成双v型永磁体200。当然，安装槽组的数量、结构以及永磁体200的排布结构形式包括但不限于此。
53.此外，凸键20设于转子孔101的内周面，且凸键20向内凸出，即朝向转子孔101的中心轴线凸出。
54.对应的，转轴300的外周面设有向内凹陷的凹槽310。在转轴300穿设于转子孔101
内的同时，凸键20可以嵌入凹槽310内，以实现转子铁心100与转轴300在周向上的传动配合。转子铁心100转动时，可以通过凸键20与凹槽310的槽壁配合，以带动转轴300绕中心轴线转动，从而实现动力的输出。
55.需要说明的是，如图3和图4所示，凸键20与铁心本体10可以一体成型，以提高二者连接的可靠性。
56.本发明对铁心本体10上设置凸键20的数量不做特殊限制。举例而言，在图1-图3所示的示例中，铁心本体10上设有两个凸键20，两个凸键20关于转子孔101的中心轴线对称设置，以提高扭矩传输的安全性和可靠性。
57.当然，在另一些实施例中，凸键20的数量也可以为一个、三个或者更多个。在凸键20为多个的一些实施例中，多个凸键20可以沿转子孔101的周向均匀间隔分布。
58.本发明对铁心本体10上凸键20的具体结构也不做特殊限制。举例而言，在图1-图4所示的示例中，凸键20的内侧面和沿转子孔101的周向彼此相背的两侧面均为平面，使凸键20形成为平键，有利于提高扭矩传输的效率以及安全性。
59.当然，在另一些实施例中，凸键20的内侧面和彼此相背的两侧面也可以为曲面、折面等，这都在本发明的保护范围之内。
60.在一些实施例中，如图1-图9所示，铁心本体10上可以设有减重孔105，在垂直于转子孔101的中心轴线的截面上，减重孔105可以为圆形孔、梯形孔等。并且，减重孔105在装配过程中还可以起到定位作用。在减重孔105为多个的实施例中，多个减重孔105可以沿转子铁心100的周向间隔开分布。在转子孔101的径向上，减重孔105位于安装槽组的内侧。
61.汽车驱动电机行业的产品应用中，随着新技术的不断应用，驱动电机2000的功率密度越来越高，且驱动电机2000的转速及扭矩也越来越大。由于转子铁心100上的凸键20在转子铁心100内侧，其承受转子1000高转速带来的离心载荷，在转子铁心100凸键20部位表现为拉应力。另一方面，如图10所示，转子1000与转轴300通过凸键20传递扭矩，凸键20与转子孔101的内周面连接处的槽部位，受到转轴300接触方向带来的正压应力，在此处局部表现为拉应力。在上述两者载荷作用下，凸键20的根部易产生高应力集中现象。
62.随着转子1000转速的进一步提高，以及传递的扭矩载荷进一步增大，转子铁心100上凸键20根部应力集中的问题变得更为突出。同时由于转子1000的正反转效应，导致转子铁心100上凸键20根部高应力区易出现应力交变疲劳问题。
63.在相关技术中，在转子铁心上的凸键附近，并无用于抵抗疲劳裂纹扩展的结构形式。一旦裂纹产生，转子在离心力和扭矩载荷综合作用下，将快速失效破裂。
64.对此，在本发明的实施例中，铁心本体10上设置了止裂结构，以在转子铁心100产生裂纹的情况下，能够及时阻止裂纹扩展，从而提高转子1000的使用寿命，使转子1000满足高转速、大扭矩的驱动电机2000的使用需求。
65.具体地，如图6-图9和图12-图14所示，铁心本体10上设有第一止裂孔102，并且，在转子铁心100的径向上，第一止裂孔102位于凸键20的外侧、位于安装槽组的内侧，并且第一止裂孔102与对应的凸键20(即位于第一止裂孔102内侧的凸键20)的最小间距小于第一止裂孔102与安装槽组的最小间距。换言之，第一止裂孔102设于凸键20的附近，并且大体位于凸键20根部易产生裂纹的扩展路径上。
66.一旦凸键20根部产生裂纹，裂纹扩展过程中大概率会经过第一止裂孔102，使第一
止裂孔102能够阻止裂纹继续扩展，此时凸键20附近的应力将重新分布，应力集中在第一止裂孔102结构的外侧，该部位应力水平相对较低，结构仍有较大的疲劳寿命，有效提高结构的使用寿命，即增大了原有结构的剩余使用寿命。
67.并且不改变原转子1000结构的加工工艺，成型简单，极大的提升了转子1000结构的剩余使用寿命，提高了转子1000结构整体疲劳寿命。该结构不仅可以用于新机型，特别是高扭矩、高转速的机型谁，还可以直接增加原有机型凸键20根部的疲劳寿命。
68.在一些具体实施例中，如图8所示，凸键20与转子孔101的内周面可以圆滑过渡连接，连接处形成弧形的过渡段104，过渡段104能够提高凸键20根部应力分布的均匀性，降低凸键20根部产生裂纹的风险，提高转子1000所能适用的高转速和扭矩载荷。
69.在设有第一止裂孔102的实施例中，第一止裂孔102可以邻近过渡段104设置，以进一步提高裂纹延伸至第一止裂孔102的效果，有利于提高使用寿命。
70.在铁心本体10上设有减重孔105的实施例中，第一止裂孔102可以位于减重孔105和凸键20之间。第一止裂孔102距离凸键20的距离较近，裂纹更易于扩展至第一止裂孔102，并且扩展至第一止裂孔102之前，裂纹扩展的距离较小，以降低对转子1000结构强度和使用寿命的影响。
71.如图10和图11所示，假设凸键20根部的应力为s0，对应的疲劳寿命为n0。裂纹萌生并扩展后，凸键20根部应力释放，应力集中在第一止裂孔102部位，该处应力水平为s1。与裂纹的缝隙处相比，第一止裂孔102处的应力s1降低，所对应疲劳寿命为n1。n1为凸键20根部疲劳失效后结构的剩余使用寿命，因此，通过设置第一止裂孔102，使转子1000在凸键20部位总寿命从n0提升到了n0+n1，有效的提升了转子1000疲劳寿命水平。
72.在一些具体实施例中，如图4-图9所示，在垂直于转子孔101的中心轴线的截面上，第一止裂孔102为椭圆形孔。在裂纹扩展至第一止裂孔102处时，椭圆形结构有利于使应力沿第一止裂孔102外侧径向方向均匀分布，从而更大程度降低该部位结构的应力水平，提高疲劳寿命。
73.通过椭圆形结构提高应力分布的均匀性，使应力水平s1较低，所对应疲劳寿命n1，相对于n0，仍有较大的数值。由此可以有效提升转子1000疲劳寿命水平。
74.在凸键20为多个的一些实施例中，如图1-图9所示，每个凸键20可以对应设置有至少一个第一止裂孔102，以使每个凸键20处的疲劳寿命水平均得以提升，从而使整个转子铁心100的使用寿命得以提升。
75.此外，对于驱动电机2000而言，通常具有正向驱动工况和反向驱动工况，并且通常其中一种工况下，驱动电机2000处于相对高载荷工作状态，即处于高载荷工况。在高载荷工况下，凸键20与凹槽310的接触面的根部更易于产生裂纹。
76.因此，在每个凸键20对应一个第一止裂孔102的实施例中，如图6-图9所示，第一止裂孔102可以设于凸键20在高载荷工况下的接触面的根部附近。具体地，凸键20沿转子孔101的径向的内端的中点为a，且外端的中点为b，中点a与中点b的连线为凸键20的中线。第一止裂孔102可以位于对应的凸键20的中线沿转子铁心100高载荷工况下的转动方向的超前侧。
77.举例而言，如图6-图9所示，在高载荷工况下，转子铁心100沿逆时针方向转动，第一止裂孔102可以位于凸键20的中线的逆时针侧，以邻近凸键20更易于产生裂纹的部位，通
过更少的止裂结构满足止裂需求。
78.在每个凸键20对应两个第一止裂孔102的实施例中，两个第一止裂孔102可以分别设于对应凸键20的中线的两侧，以满足高载荷工况和低载荷工况下终止裂纹扩展的要求。
79.根据本发明实施例的转子铁心100，通过在凸键20的外侧设置第一止裂孔102，使凸键20根部产生裂纹时，在一定程度上可以终止裂纹扩展，使转子铁心100的疲劳寿命由凸键20部位的疲劳寿命提升为凸键20部位和第一止裂孔102部位的疲劳寿命之和，从而有效提升了转子1000疲劳寿命水平。
80.下面结合附图描述根据本发明一些实施例的第一止裂孔102的结构以及设置位置。
81.在本发明的一些实施例中，如图7-图8所示，凸键20沿转子孔101的径向的内端的中点为a，且外端的中点为b，第一止裂孔102的长轴的靠近直线ab的一端为c，长轴的远离直线ab的一端为d。并且，直线cd内侧(即靠近转子孔101的一侧)与直线ab所成夹角为θ，换言之，夹角θ的开口朝向转子孔101的方向。
82.在一些实施例中，45
°
≤θ≤135
°
，例如在一些具体实施例中，夹角θ可以为50
°
、60
°
、90
°
、100
°
、120
°
等。
83.夹角θ过小或者过大，会导致第一止裂孔102的长轴的端部更靠近凸键20的根部，即第一止裂孔102弯曲程度较大的区域更靠近过渡段104，在裂纹扩展至第一止裂孔102时，会更靠近弯曲程度较大的区域，导致应力重新分布后，第一止裂孔102外侧的应力集中问题更大，不利于提高疲劳寿命。
84.而在上述夹角范围内，裂纹扩展至第一止裂孔102时，可以更靠近弯曲程度较小的区域，即靠近短轴的端部区域，应力重新分布后，如图11所示，第一止裂孔102外侧的应力分布更加均匀，从而最大程度上降低该部位结构的应力水平，最大程度上提高疲劳寿命水平。
85.在本发明的一些实施例中，参照图7-图9所示，第一止裂孔102的中心点(即椭圆形孔的两个焦点之间的中点)与转子孔101的中心点的距离为ra，转子孔101的半径为r0，第一止裂孔102的中心点与直线ab的间距为la，第一止裂孔102的长轴尺寸为l1，第一止裂孔102的短轴尺寸为l2。
86.由于凸键20部位受高转速产生的离心力作用和转轴300扭矩产生的压力作用，在凸键20部位根部，结构主要受拉应力。不合理的止裂孔结构不仅不能保证止裂效果，还会对凸键20根部的应力造成影响，不但无法提高结构的剩余使用寿命，而且还会降低结构原有寿命，即降低凸键20部位的疲劳寿命n0，存在降低结构总使用寿命的风险。因此，需要综合平衡这种应力的影响和止裂孔的止裂效果。
87.因此，在一些实施例中，夹角θ满足：θ＝20
×
(ra+r0)/r0×
l
12
+l
13
/l
22
+la+18.5。通过调节第一止裂孔102长轴与凸键20中线夹角，可以调节第一止裂孔102与凸键20根部之间结构的应力分布，保证凸键20根部应力失效后，裂纹沿转子1000高应力梯度迅速扩展过程中，保证裂纹能够达到第一止裂孔102，保证第一止裂孔102能终止裂纹扩展，提高结构的剩余使用寿命。并且通过调整第一止裂孔102的长轴和短轴的尺寸，保证裂纹扩展到第一止裂孔102，应力重新分布后，第一止裂孔102部位的应力能够均匀分布，从而最大程度的减少应力集中，降低应力水平，提高结构的剩余使用寿命。
88.在本发明的一些实施例中，如图7-图9所示，距离ra和半径r0满足：ra＝k1×
r0，其
中，k1为常数，且k1＝1.05～1.15。例如在一些具体实施例中，k1可以为1.05、1.07、1.10、1.12、1.15等。通过调节第一止裂孔102的分布尺寸ra，可以抑制第一止裂孔102对凸键20部位高应力区的影响，即不对凸键20根部原本的应力分布和应力水平造成影响。
89.在本发明的一些实施例中，如图7-图9所示，凸键20关于直线ab对称，并且在垂直于直线ab方向上，凸键20的宽度为l0。间距和宽度l0满足：la＝k2×
l0，其中，k2为常数，且k2＝0.4～0.6。例如在一些具体实施例中，k2可以为0.4、0.45、0.5、0.55、0.6等。通过调节第一止裂孔102的分布尺寸la，可以抑制第一止裂孔102对凸键20部位高应力区的影响，即不对凸键20根部原本的应力分布和应力水平造成影响。
90.当第一止裂孔102疲劳失效，裂纹萌生后应力将重新扩展。为了进一步提高结构的剩余使用寿命，在本发明的一些实施例中，第一止裂孔102的外侧(即远离转子孔101的一侧)还可以设有至少一层止裂孔，第一止裂孔102形成为主止裂孔，其外侧的止裂孔形成为副止裂孔。主止裂孔疲劳失效后再次萌生的裂纹，一旦扩展到周围的副止裂孔，应力将重新分配，起到释放应力、进一步提高剩余使用寿命的目的。在设有多层止裂孔的实施例中，可以形成多级副止裂孔，以实现多次应力重新分配。
91.以第一止裂孔102外设置一层副止裂孔为例。如图12-图14所示，转子铁心100还设有第二止裂孔103，第二止裂孔103设于第一止裂孔102的远离转子孔101的一侧，以使第二止裂孔103形成为副止裂孔。
92.并且，第二止裂孔103的中心点与第一止裂孔102的短轴的间距，大于第一止裂孔102的长轴的一半。换言之，第二止裂孔103设于第一止裂孔102的长轴的端部设置。由图11可以看出，第一止裂孔102在长轴的两端应力较为集中，因此第二止裂孔103设于第一止裂孔102长轴附近应力集中部位，以便裂纹再次萌生后，裂纹能够通过新增的第二止裂孔103，进一步起到释放应力的作用。
93.在一些具体实施例中，如图12所示，第二止裂孔103也可以为椭圆形孔，以保证在裂纹扩展至第二止裂孔103处时，第二止裂孔103外侧部位的应力分布相对较均匀，以更大程度上提高剩余使用寿命。
94.举例而言，假设凸键20根部的应力为s0，对应的疲劳寿命为n0。裂纹萌生并扩展后，凸键20根部应力释放，应力集中在第一止裂孔102部位，该处应力水平为s1，所对应疲劳寿命为n1，n1为凸键20根部疲劳失效后结构的剩余使用寿命。第一止裂孔102疲劳失效，裂纹再次萌生并扩展后，第一止裂孔102的应力释放，应力集中在第二止裂孔103部位，该处应力水平为s2，所对应疲劳寿命为n2，n2为第一止裂孔102疲劳失效后结构的剩余使用寿命。因此，通过设置第一止裂孔102和第二止裂孔103，使转子1000在凸键20部位总寿命从n0提升到了n0+n1+n2，大幅度的提升了转子1000疲劳寿命水平。
95.并且，在仅设置第一止裂孔102和第二止裂孔103两层止裂孔的实施例中，在径向上占用空间较小，可以避免止裂孔过多而影响转子铁心100的结构强度或者与其他结构(如永磁体200、减重孔105等)产生位置干涉，也避免止裂孔处的应力分布受其他结构干扰而降低剩余使用寿命。
96.在本发明的一些具体实施例中，如图12-图14所示，每个第一止裂孔102可以对应设置两个第二止裂孔103，这两个第二止裂孔103可以分别位于第一止裂孔102的短轴的两侧，即沿第一止裂孔102的长轴方向排布，以分别邻近第一止裂孔102长轴两端的应力集中
部位设置，保证第一止裂孔102长轴两端中任意一端产生裂纹时，裂纹都可以扩展至对应侧的第二止裂孔103。
97.此外，两个第二止裂孔103的中心点连线与第一止裂孔102的长轴平行，以进一步保证第一止裂孔102疲劳失效，裂纹萌生并再次扩展后，能够扩展至第二止裂孔103处。
98.在一些实施例中，第二止裂孔103的长轴方向与对应的第一止裂孔102的长轴方向平行，以使裂纹扩展至第二止裂孔103处时，能够与第二止裂孔103的弯曲程度较小的区域相交，使应力重新分布后，能够在第二止裂孔103的外侧更均匀分布，提高剩余使用寿命。
99.在铁心本体10设有多个第一止裂孔102的实施例中，如图12所示，每个第一止裂孔102的外侧均可以设有对应的第二止裂孔103，以最大程度上提高整个转子1000的使用寿命。
100.由于凸键20部位剩余使用寿命与止裂孔参数设计强相关，不合理的设计不仅不会增加结构使用寿命，更可能提前造成结构失效。
101.因此，在本发明的一些实施例中，如图12-图14所示，第一止裂孔102的中心点与转子孔101的中心点的距离为ra，每个第二止裂孔103的中心点与转子孔101的中心点的距离为rb，换言之，两个第二止裂孔103的中心点距离转子孔101的中心点的间距相等。距离ra和rb满足：rb＝k3×
ra，其中，k3为常数，并且k3＝1.02～1.08。例如在一些具体实施例中，k3可以为1.02、1.04、1.06、1.08等。
102.在上述距离范围内，可以抑制新增加的第二止裂孔103对第一止裂孔102的高应力区的影响，即不对第一止裂孔102部位原本的应力分布和应力水平造成影响，使第一止裂孔102处对应的剩余使用寿命为最佳状态。
103.在本发明的一些实施例中，如图12-图14所示，凸键20的内端和外端的中点连线为凸键20的中线，两个第二止裂孔103中，距离凸键20的中线较远的第二止裂孔103与凸键20中线的间距为l
t1
，距离凸键20的中线较近的第二止裂孔103与凸键20中线的间距为l
t2
。
104.并且l
t1
和l
t2
满足：l
t1
＝k4×
l
t2
，其中，k4为常数，且k4＝1.5～2.5。例如在一些具体实施例中，k4可以为1.5、1.8、2.0、2.2、2.5等。在上述距离范围内，可以保证第一止裂孔102疲劳失效后，裂纹能够扩展至第二止裂孔103处，以保证释放应力，保证有效增加使用寿命。
105.下面参考附图详细描述根据本发明的一个具体实施例的转子铁心100，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对发明的限制。
106.如图1-图9所示，转子铁心100包括铁心本体10和两个凸键20，两个凸键20呈180
°
对称分布。每个凸键20与转子孔101的内周面连接处采用圆弧型结构过渡，形成过渡段104。过渡段104附近开有一个椭圆形小孔，为第一止裂孔102。并且第一止裂孔102满足：
107.θ＝20
×
(ra+r0)/r0×
l
12
+l
13
/l
22
+la+18.5；
108.ra＝k1×
r0；
109.la＝k2×
l0。
110.其中，θ单位为度，r0为转子孔101的内径，r0、ra、l1、l2、la、l0单位为毫米，k1和k2为系数，k1＝1.05～1.15，k2＝0.4～0.6，本实施例中k2＝0.5。
111.凸键20部位的应力分布梯度如图10所示，可以看出凸键20根部，即过渡段104处为主要应力集中区，是裂纹萌生的首要部位。第一止裂孔102有少许应力集中，且第一止裂孔102与凸键20根部之间影响小，应力分布梯度小。
112.凸键20根部疲劳失效后，裂纹萌生，应力重新分布后的应力梯度分布图如图11所示，此时凸键20部位应力释放后，应力水平低。高应力集中在第一止裂孔102部位。根据本发明实施例的第一止裂孔102结构能够保证应力均匀分布在其外侧(应力梯度线均匀)，有效降低了高应力集中问题。此时第一止裂孔102部位最大应力比裂纹萌生前的凸键20根部应力增加量低于36％，结构仍有相当大的剩余使用寿命。
113.综上所述，本发明实施例的转子铁心100，通过在凸键20部位设置止裂孔结构，并通过参数组合，可实现在凸键20根部疲劳失效裂纹萌生后，结构仍有相当大的剩余使用寿命。该方案可同时兼顾高转速、大扭矩的新转子1000结构设计，同时可兼顾旧结构寿命的提高设计，从而提高驱动电机2000的转子1000的使用寿命。
114.根据本发明实施例的转子1000包括根据本发明实施例的转子铁心100。由于根据本发明实施例的转子铁心100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的转子1000，通过在凸键20的外侧设置第一止裂孔102，使凸键20根部产生裂纹时，在一定程度上可以终止裂纹扩展，使转子铁心100的疲劳寿命由凸键20部位的疲劳寿命提升为凸键20部位和第一止裂孔102部位的疲劳寿命之和，从而有效提升了转子1000疲劳寿命水平。
115.在本发明的一些实施例中，转子1000还包括检测器和控制器，其中，检测器用于检测转子铁心100的动不平衡，控制器与检测器相连，以根据检测器的检测结果发出疲劳失效预警信息。裂纹萌生后，转子铁心100的刚度会发生变化，使转子1000偏心产生动不平衡问题。因此，检测器与控制器配合，可以根据动不平衡检测结果，判断转子铁心100是否产生裂纹以及裂纹扩展情况进行判断，从而提前对结构使用寿命进行预警。
116.根据本发明实施例的电机包括根据本发明实施例的转子1000。由于根据本发明实施例的转子1000具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的电机，通过在凸键20的外侧设置第一止裂孔102，使凸键20根部产生裂纹时，在一定程度上可以终止裂纹扩展，使转子铁心100的疲劳寿命由凸键20部位的疲劳寿命提升为凸键20部位和第一止裂孔102部位的疲劳寿命之和，从而有效提升了转子1000疲劳寿命水平。
117.如图15所示，根据本发明实施例的车辆3000包括驱动电机2000，驱动电机2000为根据本发明实施例的电机。由于根据本发明实施例的电机具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的车辆3000，通过在凸键20的外侧设置第一止裂孔102，使凸键20根部产生裂纹时，在一定程度上可以终止裂纹扩展，使转子铁心100的疲劳寿命由凸键20部位的疲劳寿命提升为凸键20部位和第一止裂孔102部位的疲劳寿命之和，从而有效提升了转子1000疲劳寿命水平。
118.值得说明的是，车辆3000可以为新能源汽车。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。进一步地，上述任一设计所提供的电机可以作为车辆3000的驱动电机2000。具体地，驱动电机2000能够单独实现车辆3000的功能装置启动。或者，驱动电机2000可以与车辆3000上的其他驱动装置共同配合以实现车辆3000上的功能装置正常运行。其中，车辆3000的功能装置可以为以下任一或任意组合：车轮、空调器、灯光组件等。
119.根据本发明实施例的车辆3000、驱动电机2000和转子1000的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
120.在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
121.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“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发明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。
122.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种转子铁心，其特征在于，包括：铁心本体，所述铁心本体具有转子孔和多个安装槽组，多个所述安装槽组沿所述转子孔的周向分布，每个所述安装槽组包括至少一个用于安装永磁体的安装槽，所述转子孔的内周面设有向内凸出的凸键，所述铁心本体设有第一止裂孔，所述第一止裂孔位于所述凸键的外侧且位于所述安装槽组的内侧，所述第一止裂孔与对应的所述凸键的最小间距小于所述第一止裂孔与所述安装槽组的最小间距。2.根据权利要求1所述的转子铁心，其特征在于，在垂直于所述转子孔轴线的截面上，所述第一止裂孔为椭圆形孔。3.根据权利要求2所述的转子铁心，其特征在于，所述凸键的内端中点为a且外端中点为b，所述第一止裂孔的长轴的靠近直线ab的一端为c且远离所述直线ab的一端为d，直线cd靠近所述转子孔的一侧与直线ab所成夹角为θ，45
°
≤θ≤135
°
。4.根据权利要求2所述的转子铁心，其特征在于，所述凸键的内端中点为a且外端中点为b，所述第一止裂孔的长轴的靠近直线ab的一端为c且远离所述直线ab的一端为d，直线cd靠近所述转子孔的一侧与直线ab所成夹角为θ，所述第一止裂孔的中心点与所述转子孔的中心点的距离为r
a
，所述转子孔的半径为r0，所述第一止裂孔的中心点与所述直线ab的间距为l
a
，所述第一止裂孔的长轴尺寸为l1且短轴尺寸为l2，其中，θ＝20
×
(r
a
+r0)/r0×
l
12
+l
13
/l
22
+l
a
+18.5。5.根据权利要求4所述的转子铁心，其特征在于，r
a
＝k1×
r0，k1＝1.05～1.15。6.根据权利要求4所述的转子铁心，其特征在于，所述凸键关于所述直线ab对称，且垂直于所述直线ab方向的宽度为l0，l
a
＝k2×
l0，k2＝0.4～0.6。7.根据权利要求2所述的转子铁心，其特征在于，所述转子铁心还设有第二止裂孔，所述第二止裂孔设于所述第一止裂孔远离所述转子孔的一侧，且所述第二止裂孔的中心点与所述第一止裂孔的短轴的间距大于所述第一止裂孔的长轴的一半。8.根据权利要求7所述的转子铁心，其特征在于，每个所述第一止裂孔对应设置两个所述第二止裂孔，两个所述第二止裂孔的中心点连线与所述第一止裂孔的长轴平行。9.根据权利要求8所述的转子铁心，其特征在于，每个所述第二止裂孔的中心点与转子孔的中心点的距离为r
b
，所述第一止裂孔的中心点与所述转子孔的中心点的距离为r
a
，r
b
＝k3×
r
a
，k3＝1.02～1.08。10.根据权利要求8所述的转子铁心，其特征在于，两个所述第二止裂孔的中心点分别与所述凸键的内端和外端的中点连线的间距为l
t1
和l
t2
，其中，l
t1
＝k4×
l
t2
，k4＝1.5～2.5。11.根据权利要求1所述的转子铁心，其特征在于，所述凸键的内端和外端的中点连线为所述凸键的中线，所述第一止裂孔位于对应的所述凸键的所述中线沿所述转子铁心高载荷工况下的转动方向的超前侧。12.根据权利要求1所述的转子铁心，其特征在于，所述凸键为沿所述转子孔的周向均匀间隔分布的多个，每个所述凸键对应设置有至少一个所述第一止裂孔。13.一种转子，其特征在于，包括根据权利要求1-12中任一项所述的转子铁心。14.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求13所述的转子。
15.一种车辆，其特征在于，包括驱动电机，所述驱动电机为根据权利要求14所述的电机。

技术总结
本发明公开了一种转子铁心、转子、电机和车辆，所述转子铁心包括：铁心本体，所述铁心本体具有转子孔和多个安装槽组，多个所述安装槽组沿所述转子孔的周向分布，每个所述安装槽组包括至少一个用于安装永磁体的安装槽，所述转子孔的内周面设有向内凸出的凸键，所述铁心本体设有第一止裂孔，所述第一止裂孔位于所述凸键的外侧且位于所述安装槽组的内侧，所述第一止裂孔与所述凸键的最小间距小于所述第一止裂孔与所述安装槽组的最小间距。根据本发明实施例的转子铁心，凸键根部产生裂纹时，在一定程度上可以终止裂纹扩展，使转子铁心的疲劳寿命由凸键部位的疲劳寿命提升为凸键部位和第一止裂孔部位的疲劳寿命之和，有效提升了转子疲劳寿命水平。疲劳寿命水平。疲劳寿命水平。


技术研发人员：汪好 胡义明 徐旺 汪盼 蒲晓敏
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：2022.01.25
技术公布日：2023/8/5