CN107872111A - 一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子 - Google Patents

一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子 Download PDF

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Abstract

一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子，夹心磁极转子包括由盘体、磁极、压板、沉头螺钉和轴；磁极嵌入盘体的盘体孔中；磁极用压板卡固，安装有磁极的盘体与轴固定到一起，且夹装于两个定子间，磁极与定子对应。磁极由两块永磁体和一块导磁体组成夹心结构，在不降低气隙磁场大小的前提下节约了永磁材料用量。通过调整磁极中间导磁体的厚度实现磁极厚度的调整，进而实现了盘体厚度的调整，从而增加转子的强度和刚度，有利于机械加工和防止转子变形。

Description

一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子
技术领域：本发明涉及轴向磁通永磁电机的转动零部件，尤其是涉及双定子轴向磁通永磁电机有永磁体盘形转子零部件
背景技术：轴向磁通永磁电机由于结构扁平、体积小、重量轻、功率密度大等优点在工业和交通领域应用日益广泛，如电动汽车和电动坦克的轮边电机、采油机械的半直接驱动电机都采用轴向磁通永磁电机，它们均提出了大直径、高功率(或转矩)等方面的特殊要求。大直径要求转子有足够的机械强度，提高转子强度最直接的方法是增加转子的厚度，转子厚度的增加必然增加了永磁材料的用量，从而极大地增加电机的成本。永磁体虽然能产生磁场，但它是不导磁材料，电机的气隙磁场大小与永磁体厚度是不成正比的，随着永磁体厚度的增加，气隙磁场增加的幅度急剧减小，甚至降低了气隙磁场，造成了永磁体的不必要浪费。如何解决转子的强度和节省永磁材料的用量问题也是当今技术人员所面临的关键技术难题。
发明内容：
发明目的：本发明目的是提供一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子，其目的是最少化永磁材料的用量，降低电机成本；增加转子的强度，防止转子在加工、制作和电机运行过程中转子变形和损坏。
技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：
一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子，其特征在于：夹心磁极转子包括盘体、磁极、压板、沉头螺钉、轴；磁极嵌入盘体的盘体孔中；磁极上下两面用压板覆盖，沉头螺钉将压板固定到盘体上；安装有磁极的盘体与轴固定到一起，夹装于两个定子间，组成了双定子轴向磁通永磁电机。
所述磁极由永磁体和导磁体组成。永磁体A和永磁体B为扇形环面结构，外边缘有一永磁体阶梯，永磁体呈“凸”字型，其阶梯距离凸面的高度b与压板高度a相同，即a＝b，二者结构尺寸完全相同，两块永磁体充磁方向相异(即分别沿着和背着“凸”字方向充磁)；导磁体同为扇形环面结构，永磁体和导磁体的内、外径及扇形夹角均相同。永磁体镜像对称贴装在导磁体的两个表面，贴装表面涂上薄层高温、高强度的磁钢胶。
所述盘体上开设有N(N为偶数)个盘体孔，盘体为不导磁的高强度金属材料；盘体孔的轴向深度加上两个压板的厚度等于磁极的高度，槽壁与轴向端面垂直。
所述压板的大小稍大于磁极，压住磁极时，压板四个边缘伸出磁极边缘的距离为d，d＝5～10mm；压板孔的大小与永磁体A(或永磁体B)凸出部分大小一致，压板压住磁极时，永磁体凸出部分刚好探出压板孔，也即压板孔的尺寸加上永磁体阶梯的宽度c等于磁极的外边缘尺寸。
在转子装配时，首先将盘体的一侧压板全部装上，用涂上螺纹紧固胶的沉头螺钉将其紧固；然后将磁极的永磁体阶梯处均匀涂上磁钢胶后放入其中的一个盘体孔中，记为第一槽，盖上另一侧压板，用涂上螺纹紧固胶的沉头螺钉将其紧固，标上磁极充磁方向；接着，第(N/2)+1槽中放入与第一槽相同充磁方向的磁极，其它操作同上；其次，在第二槽和第(N/2)+2槽中放入磁极，该两槽中的磁极充磁方向与第一槽相异；如此操作，直至安装完最后一块磁极，在安装过程中保证相邻盘体孔中的磁极充磁方向相异即可。
本发明具体优点如下：
磁极由两块永磁体和一块导磁体组成夹心结构，在不降低气隙磁场大小的前提下节约了永磁材料用量。
通过调整磁极中间导磁体的厚度实现磁极厚度的调整，进而实现了盘体厚度的调整，从而增加转子的强度和刚度，有利于机械加工和防止转子变形。
附图说明：
图1是本发明的轴向磁通永磁电机的结构图；
图2是本发明的夹心磁极转子平面正视图；
图3是本发明的夹心磁极转子径向剖分图；
图4是本发明的夹心磁极转子盘体三维图
图5是本发明的夹心磁极压板三维图；
图6是本发明的夹心磁极转子的磁极三维图；
图7是本发明的夹心磁极转子的磁极径向剖分图；
图8是本发明的夹心磁极转子的永磁体三维图；
图9是本发明的夹心磁极转子的导磁体三维图；
附图标记说明：
1.定子、2.夹心磁极转子、3.盘体、4.磁极、5.压板、6.沉头螺钉、7.轴、8.盘体孔、9.压板孔、10.压板沉孔、11.永磁体A、12.导磁体、13.永磁体B、14.充磁方向、15.永磁体阶梯。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：
一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子，夹心磁极转子2包括由盘体3、磁极4、压板5、沉头螺钉6和轴7；磁极4嵌入盘体3的盘体孔8中；磁极4用压板5卡固，沉头螺钉6将压板5固定到盘体3上；安装有磁极4的盘体3与轴7固定到一起，且夹装于两个定子1间，磁极4与定子1对应，组成了双定子轴向磁通永磁电机。
磁极4为由永磁体A11、导磁体12和永磁体B13组成的夹心结构；导磁体12设置在永磁体A11和永磁体B13之间；永磁体A11、导磁体12和永磁体B13均为扇形环面结构即扇环，扇环是一个圆环被扇形截得的一部分，三者环面的内、外径和扇形夹角均相同；永磁体A11与永磁体B13外侧均有一凸出部分15，该凸出部分15的四周外沿缩进于永磁体A11与永磁体B13,使得凸出部分15与永磁体A11与永磁体B13之间形成一永磁体阶梯15，(即如图7所示，永磁体侧面看呈“凸”字型)，永磁体阶梯15距离凸出部分15的凸面的高度b与压板5高度a相同，即a＝b；同一磁极4中的永磁体A11与永磁体B13结构尺寸完全相同，充磁方向相异，它们镜像对称贴装在导磁体12的两个表面，贴装表面涂上薄层高温、高强度的磁钢胶。
盘体3上开设有N个盘体孔8，N为偶数；盘体3为不导磁的高强度金属材料；盘体孔8的深度加上两个压板5的厚度等于磁极4的厚度，槽壁与轴向端面垂直。即，如图3所示，组装后，压板5的面与磁极4的面持平。
压板5的四周外沿大小大于磁极4，压住磁极时，压板5四个边缘伸出磁极4的四个边缘距离为d，d＝5～10mm；压板孔9的大小与永磁体A11或永磁体B13凸出部分大小相适应，压板5压住磁极4时，永磁体凸出部分刚好伸进压板孔9，也即压板孔9的尺寸加上永磁体阶梯15的宽度c等于磁极4的外边缘尺寸。
在转子装配时，首先将盘体3的一侧压板5全部装上，用涂上螺纹紧固胶的沉头螺钉6将其紧固；然后将磁极4的永磁体阶梯15处均匀涂上磁钢胶后放入其中的一个盘体孔8中，记为第一槽，盖上另一侧压板5，用涂上螺纹紧固胶的沉头螺钉6将其紧固，标上磁极充磁方向；接着，第N/2+1，(N除以2再加一)槽中放入与第一槽相同充磁方向的磁极4，其它操作同上；其次，在第二槽和第N/2+2槽中放入磁极4，该两槽中的磁极充磁方向与第一槽相异；如此操作，直至安装完最后一块磁极，在安装过程中保证相邻盘体孔8中的磁极4充磁方向相异即可。
下面结合附图进行一一具体的说明：
如图1、2、3所示，磁极4嵌入盘体3的盘体孔8中；磁极4上下两面用压板压盖，沉头螺钉6将压板固定到盘体3上；安装有磁极4的盘体3与轴7固定到一起，夹装于两个定子1间，组成了双定子轴向磁通永磁电机。
如图4所示，盘体3开有32个盘体孔8，盘体为不导磁高强度的321不锈钢金属材料。盘体孔8的深度18mm加上两个永磁体阶梯15的厚度b＝2mm为磁极的高度22mm。
如图5所示，压板5厚度为a＝2mm，压住磁极时，压板稍大于磁极，压板边缘与磁极边缘相距d＝5～10mm。压板孔9的结构、尺寸与永磁体阶梯15完全相同，其深度a＝2mm与永磁体阶梯15高度c＝2mm相等。压板5两端各有2个压板沉孔10，用于固定安装。
如图6所示，永磁体A11与永磁体B13外边缘有一永磁体阶梯，永磁体呈“凸”字型，永磁体阶梯距离凸面的高度b与压板高度a相同，即a＝b＝2mm，二者结构尺寸完全相同；同一磁极的两块永磁体充磁方向相异即分别沿着和背着“凸”字方向充磁，镜像对称贴装在导磁体的两个表面，贴装表面涂上薄层高温、高强度的磁钢胶。
转子装配时，首先将盘体3(图3)一侧全部装上压板5(图5)，用涂上螺纹紧固胶的沉头螺钉6将其紧固；然后将磁极4(图6)的永磁体阶梯15处均匀涂上磁钢胶后放入其中的一个盘体孔8中，记为第一槽，盖上另一侧压板，用涂上螺纹紧固胶的沉头螺钉将其紧固，标上磁极充磁方向；接着，第17槽中放入与第一槽相同充磁方向的磁极，其它操作同上；其次，在第2槽和第18槽中放入磁极，该两槽中的磁极充磁方向与第一槽相异；如此操作，直至安装完最后一块磁极，在安装过程中保证相邻盘体孔中的磁极充磁方向相异即可。

Claims (5)

1.一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子，其特征在于：夹心磁极转子(2)包括由盘体(3)、磁极(4)、压板(5)、沉头螺钉(6)和轴(7)；磁极(4)嵌入盘体(3)的盘体孔(8)中；磁极(4)用压板(5)卡固，安装有磁极(4)的盘体(3)与轴(7)固定到一起，且夹装于两个定子(1)间，磁极(4)与定子(1)对应。
2.根据权利要求1所述的一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子，其特征在于：磁极(4)为由永磁体A(11)、导磁体(12)和永磁体B(13)组成的夹心结构；导磁体(12)设置在永磁体A(11)和永磁体B(13)之间；永磁体A(11)、导磁体(12)和永磁体B(13)均为扇形环面结构，三者环面的内、外径和扇形夹角均相同；永磁体A(11)与永磁体B(13)外侧均有一凸出部分(15)，该凸出部分(15)的四周外沿缩进于永磁体A(11)与永磁体B(13),使得凸出部分(15)与永磁体A(11)与永磁体B(13)之间形成一永磁体阶梯(15)，永磁体阶梯(15)距离凸出部分(15)的凸面的高度(b)与压板(5)高度(a)相同；同一磁极(4)中的永磁体A(11)与永磁体B(13)结构尺寸完全相同，充磁方向(14)相异，即分别沿着和背着“凸”字方向充磁，它们镜像对称贴装在导磁体(12)的两个表面。
3.根据权利要求1所述的一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子，其特征在于：盘体(3)上开设有N个盘体孔(8)，N为偶数；盘体(3)为不导磁的高强度金属材料；盘体孔(8)的深度加上两个压板(5)的厚度等于磁极(4)的厚度。
4.根据权利要求1所述的一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子，其特征在于：压板(5)的四周外沿大小大于磁极(4)，压住磁极时，压板(5)四个边缘伸出磁极(4)的四个边缘距离为d，d＝5～10mm；压板孔(9)的大小与永磁体A(11)或永磁体B(13)凸出部分大小相适应，压板(5)压住磁极(4)时，永磁体凸出部分刚好伸进压板孔(9)，也即压板孔(9)的尺寸加上永磁体阶梯(15)的宽度c等于磁极(4)的外边缘尺寸。
5.根据权利要求2、3或4所述的一种双定子轴向磁通永磁电机的高强度夹心磁极转子的装配方法，其特征在于：在转子装配时，首先将盘体(3)的一侧压板(5)全部装上，用涂上螺纹紧固胶的沉头螺钉(6)将其紧固；然后将磁极(4)的永磁体阶梯(15)处均匀涂上磁钢胶后放入其中的一个盘体孔(8)中，记为第一槽，盖上另一侧压板(5)，用涂上螺纹紧固胶的沉头螺钉(6)将其紧固，标上磁极充磁方向；接着，第(N/2)+1，槽中放入与第一槽相同充磁方向的磁极(4)，其它操作同上；其次，在第二槽和第(N/2)+2槽中放入磁极(4)，该两槽中的磁极充磁方向与第一槽相异；如此操作，直至安装完最后一块磁极，在安装过程中保证相邻盘体孔(8)中的磁极(4)充磁方向相异即可。
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