CN103580334A - 表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块 - Google Patents

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唐任远
孙宁
陈丽香
王晓宇
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Abstract

本发明涉及一种表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，每一个转子铁心模块都具有规定数量和尺寸的永磁体，永磁体两端固定有端盖，永磁体内部为实心的环形转子铁心，转子铁心外表面开设有轴向的沟槽，沟槽内插入有用以防止永磁体圆周方向转动的挡板，挡板与永磁体数量相同；两个端盖通过沉头螺钉6和螺杆7轴向夹住转子铁心和永磁体。本发明具有组装速度快，安全可靠，转子模块中空，转动惯量小，错极方便的特点，适于推广应用。

Description

表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块
技术领域
 本发明涉及磁极结构为表贴式的永磁电机转子，具体说是一种表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块。
背景技术
以往提到磁极结构为表贴固定方式，往往都采用胶水粘贴，并且在永磁体外层缠绕丝带或者箍有金属材质的保护套。或者在磁极间隙固定有压条。
上述以往采用的措施容易出现以下的问题：
由于采用胶水粘贴需要繁琐的工序和时间的等待。带来人工和时间的浪费和对施工人员身体健康的损害，而且粘贴的牢固程度无法检验。
缠绕丝带有发热造成的膨胀现象，易发生扫膛现象。
采用金属材质保护套有开设磨具加工费用较高的问题。而且需要增大电机气隙长度来放置保护套。造成电机体积的浪费。
采用极间压条的固定方式有压条或者紧固螺钉先于永磁体飞出的危险，不适合高速旋转或高速频繁启动的电机。
而且，很多场合要求电机具有极小的转动惯量，进而实现快速响应的能力。而提高响应速度的有效办法减小时间常数，时间常数由电气时间常数和机械时间常数共同组成。采用表贴式的磁极结构很容易减小电气时间常数。而对于机械时间常数，最直接的就是减小电机转子的转动惯量，以往的措施通常是在采用硅钢片或者用导磁材料制成的实心转子铁心上开设减重孔。或者直接采用轮毂式的转子铁心。
上述以往采用的措施容易出现以下的问题：
如果是采用硅钢片制作的实心转子铁心则需要开圆形孔或者不规则形状孔的磨具的费用。而采用实心的金属转子铁心则需要钻很深的孔或者通孔，浪费材料。而且以上两种方式都基于转子铁心基本上是实心的，因此如果开设的孔不够大不够多，则效果不明显。如果开设的减重孔很多很大，容易造成强度不够的问题。
而如果采用轮毂的转子铁心虽然转动惯量很小，但是需要铸造或焊接。而且由于转子铁心是一体的，如果需要错极，则需要在铁心表面打孔或划线。造成精度不够的问题。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提供一种简单快捷的同时实现低转动惯量和错极方便的表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，以解决上述问题。
技术方案
一种表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，包括永磁体，其特征在于：永磁体两端固定有端盖，即前端盖和后端盖，永磁体内部为转子铁心，转子铁心外表面开有轴向的沟槽，沟槽内插入有挡板，挡板与永磁体数量相同；两个端盖通过沉头螺钉和螺杆轴向夹住转子铁心和永磁体，螺母将螺杆固定在端盖上。
转子铁心模块内部中空，每个转子铁心模块直接可连接，一个或多个转子铁心模块通过轴串联起来形成一个整体的转子。
每块永磁体轴向两端具有削角，每个极轴向永磁体数量为1。
两端的端盖材质为非导磁材料，并且具有与永磁体轴向削角角度相同的倒角；每个端盖都具有止口；每个端盖的靠近内径处具有可容纳至少大于一个螺杆的螺母一半厚度的凹凸；每个端盖上具有两圈均匀分布的孔，外圈为沉孔，内圈为螺孔，沉孔与螺孔之间具有夹角。
转子铁心为实心的环形，其材质为导磁材料，其端面具有均匀分布的螺孔，转子铁心的内径与端盖的止口外径配合。
挡板的两端有倒角，角度与永磁体两端的削角角度相同，挡板的轴向长度与永磁体的轴向长度相同。
螺杆的长度大于每个模块的总长、一个端盖的总厚度再加上一个螺母的厚度之和。
当转子所需的转子铁心模块数量大于1时，每个模块所用的螺杆数量为每个端盖螺孔数量的一半。
优点及效果
本实发明的优点与积极效果为：
本发明这种表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，由于永磁体的固定方式采用轴向两端的端盖紧扣固定，因此不需要螺钉固定，不需要胶水粘贴，不需要保护套，并且，每极轴向上只有一块永磁体，不必考虑轴向上存在多个永磁体，进而产生永磁体翘起的问题。因此只需要用螺杆将两个端盖扣住铁心和永磁体即可。
而且转子模块中空结构，不仅可以减轻重量，而且由于端盖止口的存在，因此不必考虑同心度的问题。而且没有轮毂或筋的存在，因此不需要计算轮毂和筋的强度，只需要计算端盖的强度即可。
具有组装速度快，安全可靠，转子模块中空，转动惯量小，错极方便的特点。
附图说明
图1为单个转子模块的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为端盖示意图；
图4为图3侧视图；
图5为环形转子铁心轴向剖面图；
图6为图5侧视图；
图7为挡板示意图；
图8为永磁体结构示意图；
图9为图8侧视图；
图10为多个模块组成的转子结构示意图。
附图标记说明：
1. 前端盖、2.铁心、3. 挡板、4. 永磁体、5.后端盖、6. 沉头螺钉、7. 螺杆、8. 螺母、9. 沟槽、10. 轴、11. 倒角、12. 止口、13. 凹凸、14. 沉孔、15. 螺孔、16. 削角、α. 偏移角度。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1-图10中所示，本发明提出了一种表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，每一个转子铁心模块都具有规定数量和尺寸的永磁体4，永磁体4两端固定有端盖，即前端盖1和后端盖5，永磁体4内部为实心的环形转子铁心2，转子铁心2外表面开设有轴向的沟槽9，沟槽9内插入有用以防止永磁体4圆周方向转动的挡板3，挡板3与永磁体4数量相同；两个端盖（前端盖1与后端盖5）通过沉头螺钉6和螺杆7轴向夹住转子铁心2和永磁体4，螺母8将螺杆7固定在端盖上。
所述转子铁心模块内部中空，转子铁心模块直接可连接，一个或多个转子铁心模块通过轴10串联起来形成一个整体的转子。
永磁体4为瓦片形，每块永磁体4轴向两端具有削角16，每个极轴向永磁体数量为1。
两端的端盖材质为非导磁材料，并且每个端盖都具有与永磁体4轴向削角16角度相同的倒角11；每个端盖都具有止口12；每个端盖的靠近内径处具有可容纳至少大于一个螺杆的螺母一半厚度的凹凸13；每个端盖上具有两圈圆周方向均匀分布的孔，外圈为沉孔14，内圈为螺孔15，沉孔14与螺孔15之间具有夹角。沉孔与螺孔的夹角α可根据需要设计，用以方便相邻模块串联之后形成错极。
转子铁心2为实心的环形，其材质为导磁材料，其轴向的两个端面具有均匀分布的螺孔15，转子铁心2外表面开设有一定深度的沟槽9，用以插入挡板3，转子铁心2的内径与端盖的止口12外径配合。
如图7、图8和图9中所示，挡板3的两端有倒角，角度与永磁体4两端的削角角度相同，挡板3的轴向长度与永磁体4的轴向长度相同。挡板的材料可以是非导磁材料，也可以是导磁材料。
螺杆7的长度大于每个模块的总长、一个端盖的总厚度再加上一个螺母的厚度之和。
当转子所需的转子铁心模块数量大于1时，每个模块所用的螺杆数量为每个端盖螺孔数量的一半
如图1和图2所示，说明单个转子模块的转子的组装过程。首先，将转子铁心2套在前端盖1的止口上，并用沉头螺钉6固定住前端盖1和转子铁心2，然后将若干个挡板3依次插入到转子铁心上的沟槽9中，然后将永磁体4依次插入每两个挡板形成的铁心外表面上的空档中，使永磁体带有削角的一端插入到端盖的沿下。此时为防止相邻永磁体吸附翻转，应采取措施压住永磁体，如采用尼龙绳捆扎所有永磁体形成圆柱。然后将另一个端盖后端盖5在转子铁心裸露的一端将其和永磁体盖住，旋转其角度，用若干个沉头螺钉6将端盖和转子铁心固定。最后将固定数量的螺杆7旋入，在另一端用螺母8固定。最后将轴插入到这个转子模块中，再用卡簧或其它方式将其固定在轴上的规定位置，即形成一个完整的永磁电机转子。
如3和图4所示，本发明所采用的端盖的材质为非导磁材料，并且具有与永磁体轴向削角角度相同的倒角11，并且每个端盖都具有止口12，每个端盖的靠近内径处具有可容纳至少大于一个螺杆的螺母一半厚度的凹凸13。并且每个端盖具有两圈均匀分布的孔，外圈为沉孔14，内圈为螺孔15。并且沉孔与螺孔之间的夹角α可设计为错极角度，用以方便相邻模块串联之后形成错极。
如图5和图6所示，环形的转子铁心，其可提供的厚度不能使转子磁路过饱和，其外表面的沟槽数量与极数相同。两个端面开设的螺孔与端盖沉孔的数量和位置相同。
如图7所示，挡板具有一定强度，以防止永磁体圆周方向串动。
如图10所示，说明多个转子模块的转子的组装过程：首先完成单个转子模块的组装过程中没有安装后端盖的步骤，然后将第二个模块的前端盖和第二个模块的转子铁心组装，然后将第二个模块的前端盖的螺孔与第一个模块的后端盖的螺孔对正，然后用数量为端盖螺孔数量一半的第一个模块的螺杆旋入第一个模块的两个端盖和第二个模块的前端盖，拧紧螺杆。此时可进行第二个模块的挡板和永磁体的插入，应注意永磁体的极性与第一个模块的对应。并扣上后端盖，最后将数量为端盖螺孔数量一半的第二个模块螺杆从第二个模块的后端盖旋入到第一个模块的后端盖中。拧紧。
如果再需要安装第三个模块，则需要重复上述过程，唯一的区别在于螺杆最后旋入时，需要将第三个模块的端盖先与第二个模块端盖上的螺孔对正，再将数量为端盖螺孔数量一半的螺杆从后端盖中旋入，拧紧。
依次重复可安装多个模块组成的永磁电机转子，如图10所示。整个过程不用胶水，并且具有安装速度较快，安全可靠，转动惯量小，错极方便的特点。

Claims (8)

1.一种表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，包括永磁体（4），其特征在于：永磁体（4）两端固定有端盖，即前端盖（1）和后端盖（5），永磁体（4）内部为转子铁心（2），转子铁心（2）外表面开有轴向的沟槽（9），沟槽（9）内插入有挡板（3），挡板（3）与永磁体（4）数量相同；两个端盖通过沉头螺钉（6）和螺杆（7）轴向夹住转子铁心（2）和永磁体（4），螺母（8）将螺杆（7）固定在端盖上。
2.根据权利要求1所述的表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，其特征在于：转子铁心模块内部中空，每个转子铁心模块直接可连接，一个或多个转子铁心模块通过轴（10）串联起来形成一个整体的转子。
3.根据权利要求1所述的表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，其特征在于：每块永磁体（4）轴向两端具有削角（16），每个极轴向永磁体数量为1。
4.根据权利要求1所述的表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，其特征在于：两端的端盖材质为非导磁材料，并且具有与永磁体（4）轴向削角（16）角度相同的倒角（11）；每个端盖都具有止口（12）；每个端盖的靠近内径处具有可容纳至少大于一个螺杆的螺母一半厚度的凹凸（13）；每个端盖上具有两圈均匀分布的孔，外圈为沉孔（14），内圈为螺孔（15），沉孔（14）与螺孔（15）之间具有夹角。
5.根据权利要求1所述的表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，其特征在于：转子铁心（2）为实心的环形，其材质为导磁材料，其端面具有均匀分布的螺孔（15），转子铁心（2）的内径与端盖的止口（12）外径配合。
6.根据权利要求1所述的表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，其特征在于：挡板（3）的两端有倒角，角度与永磁体（4）两端的削角角度相同，挡板（3）的轴向长度与永磁体（4）的轴向长度相同。
7.根据权利要求1所述的表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，其特征在于：螺杆（7）的长度大于每个模块的总长、一个端盖的总厚度再加上一个螺母的厚度之和。
8.根据权利要求1所述的表贴式磁极的永磁电机转子铁心模块，其特征在于：当转子所需的转子铁心模块数量大于1时，每个模块所用的螺杆数量为每个端盖螺孔数量的一半。
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