CN102647038A - 合成磁场的转子 - Google Patents

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邬海根
徐彬
李航
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Abstract

本发明涉及一种合成磁场的转子。本发明的目的是提供一种结构简单、体积小、加工方便，并且磁能级和磁瓦利用率高的合成磁场的转子，能够在同等效率和功率级别的情况下，显著减小磁材及硅钢片的用量，降低生产成本。本发明的技术方案是：合成磁场的转子，包括同轴布置的转子铁芯和转子轴，其特征在于：所述转子铁芯上沿径向均匀布置偶数个主磁钢，相邻两主磁钢相对的面同为N极或S极；相邻两主磁钢之间各设置一个用于减少漏磁的封磁装置，且该封磁装置以相邻两主磁钢的对称轴为基准轴对称布置。本发明适用于电机、机械制造领域，应用分类属于电动车辆驱动及工业应用技术。

Description

合成磁场的转子
技术领域
本发明涉及一种合成磁场的转子，特别是一种无刷直流电机用合成磁场的转子，主要适用于电机、机械制造领域，应用分类属于电动车辆驱动及工业应用技术。
背景技术
目前市面上的内转子无刷直流电机的转子均采用铁芯外沿粘贴磁瓦的结构，磁瓦呈弧面结构型式，粘接于转子铁芯外圈。这种弧面型式的磁瓦加工时需经线切割后再磨圆弧面，磁材利用率低，且加工工艺复杂；同时由于转子的高速转动，一般需外套一个不锈钢套，避免磁瓦受离心力脱位，不仅装配工艺复杂，而且增加转子重量，导致效率降低。
专利公告号为202135027U的中国实用新型公开了一种永磁电机的合成磁极，其运用普通导磁性金属材料制造磁极，再利用磁场叠加原理在电机的换向区与磁极中心各安放一对磁钢，磁钢的磁力线同向通过磁极曲面后形成合成磁场。磁场由换向区磁钢与磁极中心线磁钢共同构成，电机磁极磁密大大增加，然而其增加磁密的方法仅仅是在磁极中心增设一对磁钢，相比普通电机，仍然需要使用弧面结构的磁瓦，其磁材利用率并没有提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种结构简单、体积小、加工方便，并且磁能级和磁瓦利用率高的合成磁场的转子，能够在同等效率和功率级别的情况下，显著减小磁材及硅钢片的用量，降低生产成本。
本发明所采用的技术方案是：合成磁场的转子，包括同轴布置的转子铁芯和转子轴，其特征在于：所述转子铁芯上沿径向均匀布置偶数个主磁钢，相邻两主磁钢相对的面同为N极或S极；相邻两主磁钢之间各设置一个用于减少漏磁的封磁装置，且该封磁装置以相邻两主磁钢的对称轴为基准轴对称布置。
所述封磁装置为布置于相邻两主磁钢之间、靠近转子铁芯内径处的副磁钢，且各副磁钢均平行于转子轴圆周面的切线布置；相邻两片主磁钢和位于其间的一片副磁钢合围成扇环状，位于该扇环区域内的铁芯为极靴，且三片磁钢紧贴极靴的一面均为N极或S极。
所述封磁装置为布置于相邻两主磁钢之间的等腰三角形槽孔，该槽孔的底边靠近转子铁芯内径，且平行于转子轴圆周面的切线布置；相邻两片主磁钢和位于其间的一个槽孔合围成两个扇环状区域，位于两个扇环区域内的铁芯为极靴。
所述转子铁芯上沿径向均匀开设偶数个主磁钢安装孔，所述主磁钢嵌设于该主磁钢安装孔内。
相邻两主磁钢安装孔之间、靠近转子铁芯的内径处开设副磁钢安装孔，所述副磁钢嵌设于该副磁钢安装孔内。
所述主磁钢和副磁钢的横截面均为矩形；相应的主磁钢安装孔和副磁钢安装孔横截面形状相同，均呈六边形，包括与主磁钢或副磁钢相适配的矩形部分，和位于该矩形部分两端的三角形部分，且两端的三角形部分沿安装孔的长度方向布置。
相邻的主磁钢安装孔和副磁钢安装孔的三角形端部之间留有1-1.5mm的间隙。
所述转子铁芯上沿径向均匀开设偶数个主磁钢安装孔，所述主磁钢嵌设于该主磁钢安装孔内。
所述主磁钢横截面呈矩形；相应的主磁钢安装孔横截面呈六边形，包括与主磁钢相适配的矩形部分，和位于该矩形部分两端的三角形部分，且两端的三角形部分沿安装孔的长度方向布置。
所述转子铁芯的圆周面上、对应于主磁钢的位置开设有V型缺口，且该缺口底部均指向转子轴的轴心。
本发明的有益效果是：本发明在转子铁芯上沿径向均匀布置偶数个主磁钢，相邻两主磁钢之间各设置一个用于减少漏磁的封磁装置，相邻两主磁钢及位于其间的封磁装置所围区域内的铁芯作为极靴，并在极靴内合成工作磁极，其中两个主磁钢的两面均为工作面，封磁装置用于封住漏磁，从而大大提高了合成磁场的磁能级，相同磁能级情况下，转子直径可以做到更小；采用矩形截面的磁钢，较之现有技术中的弧面形磁钢，不仅简化了加工工艺，降低了加工成本，而且大大节省了磁材用量，提高了磁材的利用率；磁钢采用嵌入式结构安装于转子铁芯内，较之常用的弧形磁瓦不仅省去了不锈钢套，降低了转子整体重量，而且简化了装配工艺；同时铁芯外圈经精加工后可以达到较高的圆柱度，使得电机转子和定子之间的气隙能做到最小，从而提高磁密。
附图说明
图1是实施例1的转子截面图。
图2是实施例1合成扇形极靴作为工作磁极，磁钢两面均为工作面示意图。
图3是实施例1磁场合成磁能级提高示意图。
图4是实施例1磁力线分布示意图。
图5是实施例2的转子截面图。
图6是实施例2合成扇形极靴作为工作磁极，磁钢两面均为工作面示意图。
图7是实施例2的磁力线分布示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1-图4所示，本实施例包括同轴布置的转子铁芯1（硅钢片）和转子轴7，其中转子铁芯1上沿径向均匀冲有八个主磁钢安装孔2，该孔内嵌设有横截面呈矩形的主磁钢3，安装完成后各主磁钢3以转子轴7的轴线为中心呈轮辐状、两两径向相对布置，即各主磁钢3沿转子铁芯1径向均匀布置；相邻两主磁钢安装孔2之间、靠近转子铁芯1的内径处冲有副磁钢安装孔8，该孔内嵌设有横截面呈矩形的副磁钢4，用于减少漏磁；安装完成后各副磁钢4均平行于转子轴7圆周面的切线布置，且位于相邻两主磁钢3之间的副磁钢4以前述相邻两主磁钢3的对称轴为基准轴对称布置。本例中，主磁钢安装孔2和副磁钢安装孔8横截面形状相同，均呈六边形，包括与主磁钢3或副磁钢4相适配的矩形部分，和位于该矩形部分两端的三角形部分，且两端的三角形部分沿安装孔（包括主磁钢安装孔和副磁钢安装孔）的长度方向布置；主磁钢3刚好嵌入主磁钢安装孔2的矩形部分，并且不会在孔内移动和晃动，同样，副磁钢4也刚好嵌入副磁钢安装孔8的矩形部分，并且不会在孔内移动和晃动，以保证转子工作时的稳定性。相邻两片主磁钢3和位于其间的一片副磁钢4合围成扇环状，位于该扇环区域内的铁芯为极靴6，且三片磁钢紧贴极靴6的一面均为N极或S极，并在极靴6内合成工作磁极N极或S极，同时由于副磁钢4可以封住漏磁，从而提高了合成磁场的磁能级。
相邻的主磁钢安装孔2和副磁钢安装孔8的三角形端部之间留有1-1.5mm的间隙。
所述转子铁芯1的圆周面上、对应于主磁钢3的位置开设有V型缺口5，且该缺口底部均指向转子轴7的轴心。
本实施例的工作原理如下：相邻两片主磁钢3，以及位于两片主磁钢3之间、用于封住漏磁的一片副磁钢4合围成扇环状，该区域内的铁芯作为极靴，三片磁钢的磁力线在该极靴内合成后，得到磁能级进一步提高的工作磁极N极或S极。该极靴结构，既可以起聚磁作用，又可以提高气隙磁密，空载时可以改善气隙磁场的波形，负载时反电势磁场通过极靴作用于磁钢，对永磁体磁钢影响较小。
实施例2：如图5-图7所示，本实施例结构与实施例1基本相同，区别在于，去掉了副磁钢安装孔8和副磁钢4，同时在相邻两主磁钢3之间的转子铁芯1上冲有横截面呈等腰三角形的槽孔9，即各槽孔9沿转子铁芯1径向均匀布置，其长度与主磁钢3的长度大致相同，同时该槽孔的底边靠近转子铁芯1内径，且平行于转子轴7圆周面的切线布置，位于该槽孔两侧的相邻两主磁钢3的对称轴与该槽孔顶角的角平分线重合；相邻两片主磁钢3和位于其间的一个槽孔9合围成两个扇环状区域，位于两个扇环区域内的铁芯为极靴6。槽孔9形成磁阻桥，减少扇环状极靴6靠近转子轴7处的漏磁，以及消除交轴电磁感应，使极靴6的磁场分布更均匀。
上述各实施例中，主磁钢3的个数可根据实际需求进行增减（但须保证为偶数个），副磁钢4和槽孔9的数量也可进行相应的增减。
本发明专利实施例的合成磁场的转子与常规弧形磁极的转子作用相同，配套的定子、机壳以及控制电路与常规无刷直流电机一致，能与常规弧形磁极的转子互换，但是本实施例转子效率更高、材料更省。

Claims (10)

1.一种合成磁场的转子，包括同轴布置的转子铁芯（1）和转子轴（7），其特征在于：所述转子铁芯（1）上沿径向均匀布置偶数个主磁钢（3），相邻两主磁钢（3）相对的面同为N极或S极；相邻两主磁钢（3）之间各设置一个用于减少漏磁的封磁装置，且该封磁装置以相邻两主磁钢（3）的对称轴为基准轴对称布置。
2.根据权利要求1所述的合成磁场的转子，其特征在于：所述封磁装置为布置于相邻两主磁钢（3）之间、靠近转子铁芯（1）内径处的副磁钢（4），且各副磁钢（4）均平行于转子轴（7）圆周面的切线布置；相邻两片主磁钢（3）和位于其间的一片副磁钢（4）合围成扇环状，位于该扇环区域内的铁芯为极靴（6），且三片磁钢紧贴极靴（6）的一面均为N极或S极。
3.根据权利要求1所述的合成磁场的转子，其特征在于：所述封磁装置为布置于相邻两主磁钢（3）之间的等腰三角形槽孔（9），该槽孔的底边靠近转子铁芯（1）内径，且平行于转子轴（7）圆周面的切线布置；相邻两片主磁钢（3）和位于其间的一个槽孔（9）合围成两个扇环状区域，位于两个扇环区域内的铁芯为极靴（6）。
4.根据权利要求2所述的合成磁场的转子，其特征在于：所述转子铁芯（1）上沿径向均匀开设偶数个主磁钢安装孔（2），所述主磁钢（3）嵌设于该主磁钢安装孔内。
5.根据权利要求4所述的合成磁场的转子，其特征在于：相邻两主磁钢安装孔（2）之间、靠近转子铁芯（1）的内径处开设副磁钢安装孔（8），所述副磁钢（4）嵌设于该副磁钢安装孔内。
6.根据权利要求5所述的合成磁场的转子，其特征在于：所述主磁钢（3）和副磁钢（4）的横截面均为矩形；相应的主磁钢安装孔（2）和副磁钢安装孔（8）横截面形状相同，均呈六边形，包括与主磁钢（3）或副磁钢（4）相适配的矩形部分，和位于该矩形部分两端的三角形部分，且两端的三角形部分沿安装孔的长度方向布置。
7.根据权利要求6所述的合成磁场的转子，其特征在于：相邻的主磁钢安装孔（2）和副磁钢安装孔（8）的三角形端部之间留有1-1.5mm的间隙。
8.根据权利要求1或3所述的合成磁场的转子，其特征在于：所述转子铁芯（1）上沿径向均匀开设偶数个主磁钢安装孔（2），所述主磁钢（3）嵌设于该主磁钢安装孔内。
9.根据权利要求8所述的合成磁场的转子，其特征在于：所述主磁钢（3）横截面呈矩形；相应的主磁钢安装孔（2）横截面呈六边形，包括与主磁钢（3）相适配的矩形部分，和位于该矩形部分两端的三角形部分，且两端的三角形部分沿安装孔的长度方向布置。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的合成磁场的转子，其特征在于：所述转子铁芯（1）的圆周面上、对应于主磁钢（3）的位置开设有V型缺口（5），且该缺口底部均指向转子轴（7）的轴心。
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