CN105990919B - 基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，包括至少一段磁钢和变截面轴，该变截面轴依次***各段磁钢，每段磁钢孔径与变截面轴相应轴段轴径相同，所述的变截面轴的粗端作为输出轴端。与现有技术相比，本发明具有转子定位精度高、强度高、刚性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速电机转子，尤其是涉及一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子。
背景技术
现在电机转子普遍采用通轴结构形式，如图1所示。这种结构，将磁钢b直接粘结在光轴a上，具有零件工艺简单，装配方便，精度高，强度高，刚性好等特点。但是，当小电机的额定转矩较大且磁钢外径较小时，要求转子具有较大的轴径，轴径过大将导致永磁体空间占比小，空间利用率不高，电磁效率下降。此外，为了能够提供足够的电磁转矩，永磁体轴向长度必须增加，进而增大整个电机轴向尺寸。
为了提高永磁体空间占比，有专利提出利用两端夹持的转子结构，见图2所示。这种结构摒弃了细长孔配合的思路，通过键A将永磁体B和轴C连接起来，增大了永磁体的空间占比。但是，键A装配后可能存在较大偏心量，带来动平衡问题。矩形槽D底部(直角)可能存在应力集中。当胶水失效，键A松脱甩出导致电机失效。这类专利最严重的问题是：零部件装配后转子的跳动精度以及各部件的同轴度很难保证，对装配工装要求极高。在高速工况下，永磁体可能变形折断碎裂。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种转子定位精度高、强度高、刚性好的基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，其特征在于，包括至少一段磁钢和变截面轴，该变截面轴依次***各段磁钢，每段磁钢孔径与变截面轴相应轴段轴径相同，所述的变截面轴的粗端作为输出轴端。
较优的，所述的变截面轴通过胶水与各段磁钢固定。
较优的，所述的变截面轴为阶梯轴。
较优的，所述的变截面轴为圆台型轴。
较优的，所述的磁钢设有1-6段。
较优的，所述的磁钢设有3段。
较优的，同一段磁钢内的变截面轴的纵截面为矩形。
较优的，同一段磁钢内的变截面轴的纵截面为等腰梯形。
与现有技术相比，本发明具有以下：
1)与两端矩形键槽夹持结构，分段磁钢阶梯轴转子结构装配方便，定位精度高，强度高，刚性好。
2)与光轴结构相比相比，分段磁钢阶梯轴转子结构能够提高永磁体空间占比，提升电磁转换效率，减小整机结构尺寸。
3)与传统结构相比，本发明够解决小电机大负载尺寸小与电磁效率高的矛盾。
附图说明
图1为现有通轴转子结构示意图；
图2为图1的分解结构示意图；
图3为现有两端矩形键槽加持的转子结构示意图；
图4为本发明三段磁钢的转子结构示意图；
图5为本发明三段磁钢的转子剖视结构示意图；
图6为本发明三段磁钢的转子受力情况示意图；
图7为现有通轴转子受力情况示意图；
图8为一段磁钢的转子剖视结构示意图；
图9为二段磁钢的转子剖视结构示意图；
图10为五段磁钢的转子剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图4和5所示，基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，包括三段磁钢1、3、4和阶梯轴2，阶梯轴2依次***各段磁钢1、3、4，每段磁钢设有与阶梯轴2相应段的匹配轴孔，所述的阶梯轴2的粗端作为输出轴端。所述的阶梯轴2通过胶水与各段磁钢固定，相邻磁钢之间互不粘连。
从图7可以看出，通轴结构采用一段磁钢，与光轴配合段轴截面受到扭矩与负载T相等，要求整个轴段轴径与弯矩最大处(危险截面轴承支撑处)相同。可以看出，危险截面左端弯矩逐渐减小，配合轴径可以逐步减小。因此，通轴转子结构侵占了永磁体的空间位置，降低了电磁转换效率。为了获得足够的电磁转矩，永磁体必然在轴向方向尺寸有所增大。
从图6可以看出，在危险截面采用最大轴径，然后分别利用磁钢1、3产生的电磁转矩逐步克服(消耗)部分负载，使远离输出端的轴段截面受到的扭矩逐步减小，因此轴的许用轴径可以逐步减小。采用分段磁钢阶梯轴转子结构可以最大利用空间效应，提高电磁转换效率，此时，磁钢长度可以减小，电机尺寸减小。
实施例2
如图8所示，本发明转子包括一段磁钢和阶梯轴，其余同实施例1。
实施例3
如图9所示，本发明转子包括两段磁钢和阶梯轴，其余同实施例1。
实施例4
如图10所示，本发明转子包括五段磁钢和圆台型轴，其余同实施例1。
Claims (7)
1.一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，其特征在于，包括至少一段磁钢和变截面轴，该变截面轴依次***各段磁钢，每段磁钢孔径与变截面轴相应轴段轴径相同，所述的变截面轴的粗端作为输出轴端，在危险截面采用最大轴径，利用磁钢产生的电磁转矩逐步消耗部分负载，使远离输出端的轴段截面受到的扭矩逐步减小；
所述的变截面轴为阶梯轴，采用分段磁钢阶梯轴转子结构可最大利用空间效应，提高电磁转换效率。
2.根据权利要求1所述的一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，其特征在于，所述的变截面轴通过胶水与各段磁钢固定。
3.根据权利要求1所述的一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，其特征在于，所述的变截面轴为圆台型轴。
4.根据权利要求1所述的一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，其特征在于，所述的磁钢设有1-6段。
5.根据权利要求4所述的一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，其特征在于，所述的磁钢设有3段。
6.根据权利要求1所述的一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，其特征在于，同一段磁钢内的变截面轴的纵截面为矩形。
7.根据权利要求1所述的一种基于分段磁钢和变截面轴的高速电机转子，其特征在于，同一段磁钢内的变截面轴的纵截面为等腰梯形。
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