CN106849426A - 一种转子冲片、转子铁芯及转子铁芯的装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种转子冲片，包括圆盘状的冲片本体，冲片本体的圆心处开设有圆形的中心孔。冲片本体以中心孔为中心环形地均匀开设有多个弧形的螺栓孔，并且冲片本体以多个螺栓孔构成的圆环为中心环形地均匀开设有多个磁钢槽。其中，螺栓孔的位置与磁钢槽的位置相对固定。本发明的转子冲片和使用该转子冲片制成的转子铁芯不仅结构简单、易于加工，还能实现多段扭斜并有效地抑制齿槽效应，总体工艺可行性及可靠性较高。本发明同时提供工艺中转子铁芯的装配方法。本发明同时公开一种转子铁芯的压铸方法。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种转子冲片、转子铁芯及转子铁芯的装配方法。
背景技术
近年来，永磁电机以其卓越的电机性能倍受用户的青睐。永磁同步电机具有体积小、质量轻和高效节能等优点，在工业生产、民用等方面得到了广泛应用，特别是永磁电机转子采用新型永磁材料励磁，取代了传统同步电机励磁绕组，减少了相关的电机励磁损耗，提升了电机效率，在传动系统中的应用也越来越广泛。
永磁电机在不通电的情况下，永磁体产生磁场与定子铁芯相吸产生齿槽效应，使电机具有齿槽转矩、齿谐波电势和转矩脉动，容易造成电机产生噪音振动，谐波损耗增加和控制精度变差。在传统工艺上，通常采用定子斜槽或转子斜极的方法。这两种方法在本质上产生的效果是相同的；但采用定子斜槽的方法，对于小电机机器下线和大电机成型绕组来说是不容易实现的，所以绝大部分工艺都是采用转子斜极的方法来实现减小齿槽效应的效果。
在转子斜极工艺上，转子扭斜的角度和分段数对实际效果有极大的影响。转子扭斜的角度是由电机电磁理论设计来确定的，而从工程实践经验可知，分段数越多，抑制齿槽效应效果越好。转子分段越多，对于转子冲片的制作工艺要求越高。小外径转子冲片可采用成本极高的自铆接高速冲模冲制，而大外径转子冲片只以某一中心线对齐后的正面和反面叠压的方法，这种方法具有很大的局限性，只能将铁芯分两段进行扭斜，无法达到良好的抑制齿槽效应的效果。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的缺陷，本发明提供一种转子冲片以及由该转子冲片叠压而成的转子铁芯，其不仅结构简单、易于加工，还能实现多段扭斜、有效地抑制齿槽效应，并且总体工艺可行性及可靠性较高。本发明同时提供工艺中转子铁芯的装配方法。
依据本发明的一种转子冲片，包括圆盘状的冲片本体，冲片本体的圆心处开设有圆形的中心孔，冲片本体以中心孔为中心环形地均匀开设有多个弧形的螺栓孔，并且冲片本体以多个螺栓孔构成的圆环为中心环形地均匀开设有多个磁钢槽，其中，螺栓孔的位置与磁钢槽的位置相对固定。
进一步地，螺栓孔的数量与转子的极对数相等，或者螺栓孔的数量是转子的极对数的整数倍。
进一步地，螺栓孔由多个圆孔单体相交而成，其中，圆孔单体的圆心为第一圆心，同一螺栓孔的多个第一圆心所构成的弧线的圆心为第二圆心，并且第二圆心与中心孔的圆心重合。
进一步地，同一螺栓孔中的圆孔单体的数量与转子的分段数N相等。
进一步地，相邻的两个圆孔单体之间的圆心角等于每段转子扭斜的角度α。
进一步地，冲片本体的环形侧壁上开设有定位槽。
依据本发明的一种转子铁芯，由转子冲片叠压而成，转子冲片为如权利要求1-6中任一项的转子冲片，其中，转子铁芯由上至下分为N段，并且相邻各段转子铁芯之间扭斜角度α。
依据本发明的一种转子铁芯的装配方法，方法包含以下步骤：
步骤一：将多个如上所述的转子冲片由上至下依次叠压，其中，转子冲片的数量为转子的分段数N的整数倍，并且每一个转子冲片的定位槽彼此对齐；
步骤二：将叠压好的多个转子冲片分为等长的N段；
步骤三：以中心孔为轴，转动第一段转子铁芯，使第一段转子铁芯相对于其下方的各段转子铁芯旋转角度α；
步骤四：参照步骤三由上至下依次转动其他各段转子铁芯，直至转动到第N-1段转子铁芯位置，其中，各段转子铁芯的转动方向一致，并且各段转子铁芯的每个螺栓孔内保留有贯穿整个转子铁芯的通孔；
步骤五：使用螺栓穿过通孔将转子铁芯锁紧。
由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明的转子冲片具有统一外形及尺寸，结构简单，易于冲压成型，制造成本低。
2.由本发明的转子冲片叠压制成的转子铁芯可以实现多段扭斜、有效地抑制齿槽效应。
3.本发明的转子铁芯在完成叠压及扭转后仍然保留有贯穿整个转子铁芯的通孔，解决了多段斜极转子无法直接通过螺栓锁紧的难题。
4.本发明的转子冲片、转子铁芯及该转子铁芯的装配方法不受具体转子规格的限制，适用范围广泛。
附图说明
图1为依据本发明的转子冲片的示意图；
图2为图1所示的转子冲片中的螺栓孔的示意图；
图3为依据本发明的转子铁芯的立体图；
图4为图3所示的转子铁芯沿箭头方向的端部表面的示意图；
图5为图3所示的转子铁芯的侧面图；
图6为依据本发明的转子铁芯的装配方法的流程图。
附图标记说明：
100转子冲片，110冲片本体，120中心孔，130螺栓孔，131圆孔单体，140磁钢槽，150定位槽，200通孔，O中心孔的圆心，O1……ON第一圆心，O’第二圆心。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，依据本发明的转子冲片100总体包含圆盘状的冲片本体110，其中在冲片本体110的圆心O处开设有圆形的中心孔120，在冲片本体110上以该中心孔120为中心环形地均匀开设有多个弧形的螺栓孔130，并且在冲片本体110上还以多个螺栓孔130构成的圆环为中心环形地均匀开设有多个用于容纳磁钢的磁钢槽140。在本发明中，螺栓孔130的位置与磁钢槽140的位置相对固定。优选地，可以在冲片本体110的环形侧壁上开设定位槽150，以方便在叠压组成转子铁芯时限定各层转子冲片100的具体位置。
在本发明中，螺栓孔130的数量可以依据具体需求与转子的极对数相等或是该极对数的整数倍。优选地，如图2所示，每一个弧形的螺栓孔130可以由的多个圆孔单体131相交而成。其中，每一个圆孔单体131均具有其各自的第一圆心O1……ON。同一螺栓孔130的所有圆孔单体131的第一圆心O1排列成一弧线，该弧线具有第二圆心O’。在本发明的实施例中，第二圆心O’与中心孔120的圆心O重合。
在具体的设计中，同一螺栓孔130中的圆孔单体131的数量应当与转子的分段数N相等。而相邻的两个圆孔单体131之间的圆心角应当等于每段转子扭斜的角度α。
使用上述转子冲片100通过叠压可以制成斜极的转子铁芯。该转子铁芯由上至下共分为N段，并且相邻各段的转子铁芯之间扭斜了角度α。图3至图5分别示出了包含5段的转子铁芯从不同角度的示意图。
如图3所示，使用依据本发明的转子冲片装配多段转子铁芯的方法总体包括以下步骤：
步骤一：将多个如上所述的转子冲片100由上至下依次叠压，其中，转子冲片100的数量为转子的分段数N的整数倍，并且每一个转子冲片100的定位槽150彼此对齐，以使各个转子冲片的中心孔120、螺纹孔130以及磁钢槽140彼此对齐；
步骤二：将叠压好的多个转子冲片100分为等长的N段，每段转子铁芯包含相等数量的转子冲片100；
步骤三：以中心孔为轴，转动第一段转子铁芯，使第一段转子铁芯相对于其下方的各段转子铁芯旋转角度α，此时，由于同一螺栓孔130中相邻圆孔单体131之间的圆心角同样为α，转动后第一段转子铁芯中每个圆孔单体131的第一圆心O1均与第二段转子铁芯中相邻的圆孔单体131的第一圆心O2重合；
步骤四：参照步骤三由上至下依次转动其他各段转子铁芯，直至转动到第N-1段转子铁芯位置，使得第N段转子铁芯的第一圆心O1与第一段转子铁芯的第一圆心ON重合。其中，各段转子铁芯的转动方向一致，并且各段转子铁芯的每个螺栓孔130内保留有如图4所示的贯穿整个转子铁芯的通孔200；
步骤五：使用螺栓穿过通孔将转子铁芯锁紧。
最终，转子铁芯整体的扭斜角度θ为各段转子铁芯扭斜角度之和，即：
θ＝N*α
本发明中，转子铁芯扭斜角度、转子分段数量以及螺栓孔130中相邻圆孔单体之间的圆心角的关系如表1所示：
表1
另外，将磁钢装入本发明的转子铁芯可以有两种实施方案：奇其一，可以将磁钢与每段铁芯完成装配后，再整体拼装；其二，也可以每装完一段转子铁芯后，填塞磁钢再接着装后一段铁芯；以此类推，直到装完最后一段转子铁芯的磁钢。无论哪种装配方式均可以轻松地将磁钢装入转子铁芯中，不会加大装配难度。
采用这种新型永磁转子冲片，适用于所有规格需要斜极的电机，冲片仅需采用简单模具即可冲制完成且能实现多段转子铁芯扭斜的效果，既解决了小电机需要昂贵的高速冲模的问题，又解决了大电机转子斜极时仅能分两段叠装的局限。该转子冲片按照相应步骤装配后，可实现铁芯中有直通孔，很好地解决了多段斜极转子无法直通螺栓锁紧的问题。本发明最终解决了用一种尺寸的转子冲片即可实现永磁电机转子多段斜极问题，可用最简单的方法满足消除齿槽效应的设计要求和工艺要求。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种转子冲片，包括圆盘状的冲片本体，其特征在于，所述冲片本体的圆心处开设有圆形的中心孔，所述冲片本体以所述中心孔为中心环形地均匀开设有多个弧形的螺栓孔，并且所述冲片本体以多个所述螺栓孔构成的圆环为中心环形地均匀开设有多个磁钢槽，其中，所述螺栓孔的位置与所述磁钢槽的位置相对固定。
2.根据权利要求1所述的转子冲片，其特征在于，所述螺栓孔的数量与转子的极对数相等，或者所述螺栓孔的数量是所述转子的极对数的整数倍。
3.根据权利要求2所述的转子冲片，其特征在于，所述螺栓孔由多个圆孔单体相交而成，其中，所述圆孔单体的圆心为第一圆心，同一所述螺栓孔的多个所述第一圆心所构成的弧线的圆心为第二圆心，并且所述第二圆心与所述中心孔的圆心重合。
4.根据权利要求3所述的转子冲片，其特征在于，同一所述螺栓孔中的所述圆孔单体的数量与所述转子的分段数N相等。
5.根据权利要求4所述的转子冲片，其特征在于，相邻的两个所述圆孔单体之间的圆心角等于每段所述转子扭斜的角度α。
6.根据权利要求5所述的转子冲片，其特征在于，所述冲片本体的环形侧壁上开设有定位槽。
7.一种转子铁芯，由转子冲片叠压而成，其特征在于，所述转子冲片为如权利要求1-6中任一项所述的转子冲片，其中，所述转子铁芯由上至下分为N段，并且相邻各段所述转子铁芯之间扭斜角度α。
8.一种转子铁芯的装配方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
步骤一：将多个如权利要求6所述的转子冲片由上至下依次叠压，其中，所述转子冲片的数量为所述转子的分段数N的整数倍，并且每一个所述转子冲片的定位槽彼此对齐；
步骤二：将叠压好的多个所述转子冲片分为等长的N段；
步骤三：以中心孔为轴，转动第一段转子铁芯，使所述第一段转子铁芯相对于其下方的各段转子铁芯旋转角度α；
步骤四：参照步骤三由上至下依次转动其他各段转子铁芯，直至转动到第N-1段转子铁芯位置，其中，各段转子铁芯的转动方向一致，并且各段转子铁芯的每个螺栓孔内保留有贯穿整个所述转子铁芯的通孔；
步骤五：使用螺栓穿过所述通孔将所述转子铁芯锁紧。
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