CN111355323A - 一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，涉及电动机领域；包括中心开孔的转子支撑盘，其一侧表面设有凹槽，凹槽用于安装转子铁芯和复合磁极；转子铁芯为环状结构，设置于凹槽的底部，且与转子支撑盘紧密贴合，转子铁芯远离转子支撑盘一侧的表面上设置有沿径向分布的T型挡板，T型挡板将转子铁芯沿圆周等距分隔成多个扇型空间；复合磁极安装于转子铁芯上的扇型空间内；复合磁极包括永磁体和极靴，永磁体表面安装有复合软磁材料制成的极靴。本发明中永磁体表面的极靴可调整其弧度大小，产生正弦波气隙磁密，使电机输出转矩平滑，同时极靴可保护永磁体在退磁场作用下不失磁，同时提高了电机弱磁能力，容易加工，适合批量生产。

Description

一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子

技术领域

本发明涉及电动机技术领域，特别是涉及一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子。

背景技术

大多数盘式电机转子永磁体采用表贴式结构，永磁体直接面对定子铁心，气隙磁场中的谐波磁场会对永磁体产生涡流效应，引起永磁体发热，甚至在短路或其他故障工况瞬间大电流引起的退磁场直接作用在永磁体上，使得永磁体发生退磁现象，使得电机性能下降甚至无法运行。并且这种永磁体表贴磁极结构由于永磁体的厚度等效为气隙，定子绕组的交直轴电感很接近，使得电机的弱磁能力较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，以解决上述现有技术存在的问题，保护永磁体不受退磁影响，提高电机弱磁能力，并且容易加工实现，适合批量生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子包括横截面呈圆盘状且中心开孔的转子支撑盘，所述转子支撑盘一侧的表面开设有盆型结构的凹槽，所述凹槽用于安装转子铁芯和复合磁极；所述转子铁芯为环状结构，设置于所述凹槽的底部，且与所述转子支撑盘紧密贴合，所述转子铁芯远离所述转子支撑盘一侧的表面上均匀设置有多个沿径向分布的T型挡板，所述T型挡板将所述转子铁芯沿圆周等距分隔成多个扇型空间；所述复合磁极安装于所述转子铁芯上的多个扇型空间内；所述复合磁极包括永磁体，所述永磁体表面安装有极靴。

可选的，所述永磁体的下表面与所述转子铁芯的底面贴合，所述永磁体的上表面与所述极靴下表面贴合；所述复合磁极的高度等于所述T型挡板的高度。

可选的，所述T型挡板包括与所述转子铁芯连接的竖直板，所述竖直板端部连接有水平限位板；所述复合磁极的极靴上表面两侧分别与所述T型挡板的水平限位板接触；所述极靴上表面为平滑的弧形凸起结构，所述弧形凸起结构的两侧对称设置有水平过渡部，所述水平过渡部的宽度等于所述水平限位板宽度的一半。

可选的，所述转子铁芯的内侧连接有固定环，所述固定环位于所述凹槽内侧面和所述复合磁极底部之间。

可选的，所述复合磁极上开设有第一通孔，所述转子铁芯上开设有第二通孔，所述转子支撑盘上开设有螺纹孔，所述第一通孔、第二通孔和螺纹孔位置相对设置，且所述第一通孔、第二通孔和螺纹孔内固定穿设有螺栓或者铆钉。

可选的，所述转子铁芯采用高导磁硅钢带卷绕而成，或者采用非晶的钢磁硅钢带制造而成。

可选的，所述转子支撑盘采用高强度铝合金构成，所述转子支撑盘开设有凹槽的一侧的外圆周设置有环状凸起挡板；所述固定环设置于所述凹槽的内侧壁处，并与所述转子铁芯的内侧面相抵；所述环状凸起挡板与所述固定环能够共同限制所述转子铁芯的径向滑动。

可选的，所述极靴为复合软磁材料极靴，即SMC极靴；极靴表面呈偏心气隙形状。

可选的，两个结构相同的所述极靴对称设置于所述永磁体两侧的表面上，所述极靴表面的弧度能够调节；所述极靴能够隔离高频谐波对永磁体的涡流效应，防止永磁体涡流发热和去磁。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明工程实施性强，转子组件采用T型挡板，螺钉或者铆钉固定的方式来限制永磁体的轴向和切向移动，结构强度可靠，在转子高速旋转时能有效避免复合磁极被甩出，并且不需采用粘贴等工艺固定永磁体和极靴，简化批量生产工艺，有效节约批量生产时间；盘式电机带极靴的复合磁极结构中，极靴采用SMC材料制成，由于SMC具有导磁性能好、易成型加工等优点，并且SMC可以加工成表面呈偏心气隙形状，永磁体与SMC复合磁极可形成正弦波气隙磁密波形，提高气隙磁场正弦度，降低电机转矩波动指标，提升电机NVH性能；可根据需要调整极靴的弧度大小，减小电机中的谐波含量，有效降低永磁体中发生涡流效应，并且保护永磁体受到去磁场作用而发生失磁；由于SMC复合磁极的使用，使电机的交直轴电感不同，提高电机的弱磁能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中有极靴复合磁极结构示意图；

图2为实施例一中转子铁芯结构示意图；

图3为实施例一中复合磁极嵌入转子铁芯后结构示意图；

图4实施例一中复合磁极嵌入转子铁芯后与转子支撑盘结合的局部剖面图；

图5为实施例二中有极靴复合磁极局部结构示意图；

图6为实施例二中有极靴复合磁极结构示意图；

图7为实施例二中有极靴复合磁极结构的盘式电机转子结构示意图；

图8为实施例二中有极靴复合磁极结构的盘式电机转子剖面图；

其中，1为转子铁芯、2为T型挡板、3为有极靴复合磁极、301为永磁体、302为极靴、303为水平过渡部、4为转子支撑盘、5为固定环、6为螺栓、7为环状凸起挡板、8为第一通孔、9为第二通孔、10为螺纹孔、11为环形挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，以解决上述现有技术存在的问题，保护永磁体不受退磁影响，提高电机弱磁能力，并且容易加工实现，适合批量生产。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本发明提供一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，如图1-图4所示，包括环状结构的转子铁芯1，可采用硅钢带卷绕而成，转子铁芯1设置多个T型挡板2，T型挡板2将转子铁芯1沿圆周分割成多个扇型空间；有极靴复合磁极3沿径向***两个T型挡板2之间的扇型空间内。转子支撑盘4设置为中心开孔的圆盘状，上表面设置为盆型结构的凹槽，将转子铁芯组件(含磁极)放置于转子支撑盘4的凹槽内，用盆型结构凹槽的外侧面限制转子铁芯组件径向外移，靠近盆型结凹槽的内侧壁设置固定环，用固定环5限制转子铁芯组件的径向内移；此外转子铁芯1、有极靴复合磁极3、转子支撑盘4上均开孔并用螺栓6或铆钉将转子铁芯1、有极靴复合磁极3、转子支撑盘4三者紧固一起。转子支撑盘4开设有凹槽的一侧的外圆周设置有环状凸起挡板7；固定环5设置于凹槽的内侧壁处，并与转子铁芯1的内侧面相抵；环状凸起挡板7与固定环5能够共同限制转子铁芯1的径向滑动；转子铁芯1沿径向设置N个T型挡板2，N为奇数，并将转子铁芯1分割成M个扇型空间，M为偶数；有极靴复合磁极3为两层复合结构，正截面为扇形，下层为永磁体301；上层为SMC制成的极靴302，或者采用其他导磁性能良好的材料，例如硅钢片、非晶硅钢片等材料制成的极靴302；上层设置为圆弧型极靴结构；圆弧的弧度r可以根据设计需要调整大小，以得到需要的正弦气隙磁场。极靴302上表面为弧形凸起的圆弧状结构，其靠近两侧面设置有水平过渡部303，水平过渡部303宽度d，d等于转子铁芯1槽口处T型挡板2的水平限位板宽度D的一半，有极靴复合磁极3的高度h等于T型挡板2的高度H，以更好的适应装配固定需要。

有极靴复合磁极3的永磁体301下表面与转子铁芯1表面贴合，永磁体301上表面与极靴302下表面贴合，有极靴复合磁极3的高度等于T型挡板2的高度。装配时，有极靴复合磁极3沿径向***转子铁芯1的扇型空间内，后再与转子支撑盘4装配成转子组件；有极靴复合磁极3的外圆弧周与转子支撑盘4的环状凸起内面相抵，有极靴复合磁极3的内圆弧面与固定环5的外侧相抵；为限制转子铁芯组件的轴向移动，有极靴复合磁极3的中心开有第一通孔8，转子铁芯1在正对第一通孔8处开第二通孔9，转子支撑盘4对应第一通孔8和第二通孔9处设置螺纹孔10，可采用螺栓6将永磁体301和极靴302组成的有极靴复合磁极3、转子铁芯1和转子支撑盘4固定。

装配时，先将极靴302与永磁体301贴合后沿径向由外向内***转子铁芯1的相邻两个T型挡板2构成的扇型空间内，有极靴复合磁极3形状与转子铁芯1的扇型空间相匹配。然后将装配好的铁芯组件放入转子支撑盘4的凹槽内，并且转子铁芯1的外圈与转子支撑盘4的外侧面的环状凸起挡板7相贴合，此时再用螺栓6通过第一通孔8、第二通孔9及螺纹孔10将三者紧固。进一步地，再用固定环5沿凹槽的内侧面嵌入转子支撑盘4，固定环5与凹槽的内侧贴合紧密。再用定位销或者螺钉将固定环5固定，至此，完成整个转子组件的装配。利用转子铁芯1的T型挡板2和螺栓6共同限定转子组件的轴向移动，以适应电机高速转动的轴向电磁力。

本发明利用SMC材料(复合软磁材料)的导磁性能好、易成型加工等优点，可自由地将SMC加工成表面呈偏心气隙形状的极靴，永磁体和极靴复合磁极可形成正弦波气隙磁密波形，并可根据需要调整极靴复合磁极的弧度，以进一步提高气隙磁场正弦度，永磁体极靴复合磁极可形成正弦波气隙磁密波形，减小电机中的谐波含量，并且极靴可保护永磁体以免在永磁体中发生涡流效应或者受到去磁场作用，大幅减小电机的输出转矩波动，提高整机NVH性能。带有导磁材料极靴的转子结构使得电机的交直轴电感不同，提高电机的弱磁能力，并且本发明的转子组件结构容易加工实现，适合批量生产。

实施例二

如图5、图6、图7和图8所示，于另一实施例中，转子支撑盘4采用不导磁铝合金材料制造，省去了实施例一中的转子铁芯，有极靴复合磁极3的永磁体两侧均设置有结构相同的极靴302，即双侧极靴结构，转子支撑盘4和环形挡板11的截面对称设置，采用螺钉或者铆钉紧固结构可以有效固定有极靴复合磁极3，带有导磁材料极靴的转子结构使得电机的交直轴电感不同，提高电机的弱磁能力，极靴隔离高频谐波磁场对永磁体的涡流效应，防止永磁体涡流发热和去磁。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，其特征在于：包括横截面呈圆盘状且中心开孔的转子支撑盘，所述转子支撑盘一侧的表面开设有盆型结构的凹槽，所述凹槽用于安装转子铁芯和复合磁极；所述转子铁芯为环状结构，设置于所述凹槽的底部，且与所述转子支撑盘紧密贴合，所述转子铁芯远离所述转子支撑盘一侧的表面上均匀设置有多个沿径向分布的T型挡板，所述T型挡板将所述转子铁芯沿圆周等距分隔成多个扇型空间；所述复合磁极安装于所述转子铁芯上的多个扇型空间内；所述复合磁极包括永磁体，所述永磁体表面安装有极靴。

2.根据权利要求1所述的一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，其特征在于：所述永磁体的下表面与所述转子铁芯的底面贴合，所述永磁体的上表面与所述极靴下表面贴合；所述复合磁极的高度等于所述T型挡板的高度。

3.根据权利要求2所述的一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，其特征在于：所述T型挡板包括与所述转子铁芯连接的竖直板，所述竖直板端部连接有水平限位板；所述复合磁极的极靴上表面两侧分别与所述T型挡板的水平限位板接触；所述极靴上表面为平滑的弧形凸起结构，所述弧形凸起结构的两侧对称设置有水平过渡部，所述水平过渡部的宽度等于所述水平限位板宽度的一半。

4.根据权利要求1所述的一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，其特征在于：所述转子铁芯的内侧连接有固定环，所述固定环位于所述凹槽内侧面和所述复合磁极底部之间。

5.根据权利要求1所述的一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，其特征在于：所述复合磁极上开设有第一通孔，所述转子铁芯上开设有第二通孔，所述转子支撑盘上开设有螺纹孔，所述第一通孔、第二通孔和螺纹孔位置相对设置，且所述第一通孔、第二通孔和螺纹孔内固定穿设有螺栓或者铆钉。

6.根据权利要求1所述的一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，其特征在于：所述转子铁芯采用高导磁硅钢带卷绕而成，或者采用非晶的钢磁硅钢带制造而成。

7.根据权利要求4所述的一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，其特征在于：所述转子支撑盘采用高强度铝合金构成，所述转子支撑盘开设有凹槽的一侧的外圆周设置有环状凸起挡板；所述固定环设置于所述凹槽的内侧壁处，并与所述转子铁芯的内侧面相抵；所述环状凸起挡板与所述固定环能够共同限制所述转子铁芯的径向滑动。

8.根据权利要求1所述的一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，其特征在于：所述极靴为复合软磁材料极靴；所述极靴表面呈偏心气隙形状。

9.根据权利要求1所述的一种有极靴复合磁极结构的盘式电机转子，其特征在于：两个结构相同的所述极靴对称设置于所述永磁体两侧的表面上，所述极靴表面的弧度能够调节；所述极靴能够隔离高频谐波对永磁体的涡流效应，防止永磁体涡流发热和去磁。

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