CN108233568B - 一种内嵌磁极的盘式电机转子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内嵌磁极的盘式电机转子，包括转子背板、磁极和表面铁芯；转子背板呈圆环状，转子背板的上表面上连续形成有多个磁极槽，每个磁极槽在与转子背板的径向垂直的方向上的纵向截面呈左右对称；每个磁极槽中嵌合固定有磁极，磁极呈与磁极槽的形状相对应的凹槽形状；磁极的凹槽中固定有表面铁芯，表面铁芯具有与磁极的凹槽的容纳空间相对应的形状。本发明的内嵌磁极的盘式电机转子电感大，磁阻效应好，获得了正弦度更好的磁场，提升了扭矩，转速高，易于弱磁控制，并且磁场损耗低，齿槽效应低。

Description

一种内嵌磁极的盘式电机转子
技术领域
本发明涉及电机部件，具体涉及一种内嵌磁极的盘式电机转子。
背景技术
盘式电机又叫碟式电机，具有体积小、重量轻、效率高的特点。盘式电机的定子一般放置在平的基板上，转子设在定子上，定子包括线圈，转子是永磁体或粘有永磁体的圆盘。盘式电机的转子大多都是表贴式磁极，以N/S/N/S...顺序排列。
内嵌磁极的电机转子目前用在径向磁场的电机中，通过配置内嵌磁极的个数、角度、层数等排列形式，可以配置出正弦度较好的气隙磁场，能降低高次谐波损耗，降低齿槽效应和扭矩波动。内嵌式转子的表面是铁芯，能提供较大的绕组电感，便于控制。转子表面的铁芯也能提供较大的磁阻扭矩，提升电机的扭矩输出。内嵌磁极的电机转子比表贴式磁极的电机转子更加容易实施弱磁控制，能够达到更高转速。但由于盘式电机转子无法采用硅钢冲片工艺，无法实现在盘式电机转子内部加工出用来内嵌磁极的洞槽，因此在盘式电机转子中无法做到内嵌磁极。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种内嵌磁极的盘式电机转子，技术方案如下。
一种内嵌磁极的盘式电机转子，包括转子背板、磁极和表面铁芯；
转子背板呈圆环状，转子背板的上表面上连续形成有多个磁极槽，每个磁极槽在与转子背板的径向垂直的方向上的纵向截面呈左右对称；
每个磁极槽中嵌合固定有磁极，磁极呈与磁极槽的形状相对应的凹槽形状；
磁极的凹槽中固定有表面铁芯，表面铁芯具有与磁极的凹槽的容纳空间相对应的形状。
进一步地，磁极由多块磁钢顺序连接构成，每个磁极槽中固定的多块磁钢具有相同的NS极指向。
进一步地，所述磁极为多层磁钢结构，磁钢层之间设置有层间铁芯。
进一步地，所述磁极为单层磁钢结构。
进一步地，每个磁极槽由底端呈一定角度的两个侧壁围合而成，每个磁极槽的所述纵向截面沿其中心纵轴线对称，呈倒置的等腰三角形，每个磁极槽的两个侧壁的顶端与相邻的磁极槽的侧壁顶端连接；
磁极由底边固接的两块长方形磁钢构成，磁极与磁极槽的所述纵向截面同为倒置的等腰三角形，磁极的两块磁钢分别贴合到磁极槽的两个侧壁上；
表面铁芯在与转子的径向垂直的方向上的纵向截面呈倒置的等腰三角形，表面铁芯的两个下部表面贴合到对应的磁极的两块磁钢表面。
进一步地，根据磁场的正弦度情况，设定磁极的两块磁钢的底边夹角。
进一步地，磁极由多于两片的磁钢依次固定连接制成，磁极具有与磁极槽和表面铁芯相对应的外表面形状。
进一步地，所述的内嵌磁极的盘式电机转子还包括内环限位圈，固定设置在圆环状转子背板的内侧表面上；和/或，所述的内嵌磁极的盘式电机转子还包括外环限位圈，固定设置在圆环状转子背板的外侧表面上。
进一步地，转子背板、磁极和表面铁芯之间的固定连接方式可以为粘接、铆接、焊接或螺栓固定。
进一步地，表面铁芯可用硅钢片层叠、粘接、切割或磨制而成，或者采用其他导磁性能良好的材料制成。
本发明的有益效果：
本发明的内嵌磁极的盘式电机转子采用高导磁的钢或电工纯铁制造转子背板、磁钢层、表面铁芯层的组合结构，通过胶粘接、焊接、铆接、螺栓等方式将三层结构连接在一起。与已有技术相比，本发明的内嵌磁极的盘式电机转子电感大，磁阻效应好，获得了正弦度更好的磁场，提升了扭矩，转速高，易于弱磁控制，并且磁场损耗低，齿槽效应低。
附图说明
图1是本发明的内嵌磁极的盘式电机转子的装配结构示意图；
图2是图1中单个磁极、表面铁芯的拼装结构示意图；
图3是本发明的内嵌磁极的盘式电机转子的组装后的结构示意图；
图4a、4b、4c、4d是本发明的内嵌磁极的盘式电机转子的单个磁极的结构示意图；
图5a、5b是应用本发明的内嵌磁极的盘式电机转子与定子装配的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。
如图1-3所示，本发明的内嵌磁极的盘式电机转子包括转子背板1、磁极2、表面铁芯3和内环限位圈4。
转子背板1呈圆环状，一体成型，可以由整块材料加工而成，也可以是硅钢盘绕成卷后切削而成。转子背板1的上表面上连续形成有多个嵌合磁极2的磁极槽11，每个磁极槽11是由底端呈一定角度的两个侧壁111、112围合而成的槽，每个磁极槽11在与转子背板的径向垂直的方向上的纵向截面呈左右对称，呈倒置的等腰三角形，每个磁极槽11的两个侧壁的顶端与相邻的磁极槽11的侧壁顶端连接。转子背板1的材料优选电工纯铁、导磁性能良好的钢，如10#钢。
每个磁极槽11中固定有磁极2。磁极2具有与磁极槽11的形状相对应的凹槽23形状，由底边固接的两块长方形磁钢21、22构成凹槽23的侧壁，磁极2与磁极槽11的纵向截面同为倒置的等腰三角形，磁极2的磁钢21、22分别贴合到磁极槽11的两个侧壁上。每个磁极槽11中固定的长方形磁钢21、22具有相同的NS极指向。
磁极2的凹槽23中固定有表面铁芯3。表面铁芯3具有与磁极2的凹槽23的容纳空间相对应的形状，其纵向截面同为呈倒置的等腰三角形。表面铁芯3具有平的顶部表面31和两个下部表面32，表面铁芯3的两个下部表面32贴合到对应的磁极2的凹槽的磁钢21、22表面。表面铁芯3可用硅钢片层叠、粘接、切割、磨制而成，或者采用其他导磁性能良好的材料制成，例如粉末铁芯、非晶硅钢片铁芯等。
内环限位圈4呈圆环状，固定设置在圆环状转子背板1的内侧表面上，用于对磁极2和表面铁芯3进行限位，使其不会进入到内环限位圈4的内部区域。本领域技术人员可以理解，内环限位圈4可以与转子背板1一体成型，并且限位圈还可以设置在圆环状转子背板1的外侧表面上，形成外环限位圈，使磁极2和表面铁芯3不会进入到外环限位圈的外部区域。
图1-3中，磁极2具有与磁极槽11的形状相对应的凹槽23形状，并示出了磁极槽11和磁极2的纵向截面同为呈倒置的等腰三角形的实施例。
本领域技术人员可以理解，为了得到正弦度更好的磁场，可以改变2块磁钢间的夹角，如图4a、图4b所示。进一步，为了得到正弦度更好的磁场，还可以使用多于两片的磁钢制作磁极2，如图4c所示，磁极2包括依次固定连接的第一侧边磁钢24、底边磁钢25和第二侧边磁钢26，构成纵向截面为倒置的等腰梯形的磁极2的凹槽27，并且与凹槽27的纵向截面形状相对应的设置磁极槽11和表面铁芯3的纵向截面形状。进一步，磁极2为单层结构，为了得到正弦度更好的磁场，可以将磁极2可为多块磁钢构成的多层结构，层间设置有层间铁芯28，如图4d所示。
此外，转子背板1、磁极2、表面铁芯3和内环限位圈4(和/或外环限位圈)之间的固定连接方式可以为粘接、铆接、焊接、螺栓固定等。
图5a、图5b中示出了本发明的盘式电机转子与定子装配的结构示意图，其采用了双面转子的结构，中间为定子。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种内嵌磁极的盘式电机转子，其特征在于：包括转子背板、磁极和表面铁芯，所述转子背板、磁极和表面铁芯之间的固定连接方式为粘接、铆接、焊接或螺栓固定；
所述磁极由多块磁钢顺序连接构成；
转子背板呈圆环状，转子背板的上表面上连续形成有多个磁极槽，每个磁极槽在与转子背板的径向垂直的方向上的纵向截面呈左右对称；
每个磁极槽中嵌合固定有多块磁钢，每个磁极槽的所述多块磁钢构成的形状呈与磁极槽的形状相对应的凹槽形状，每个磁极槽中固定的多块磁钢具有相同的NS极指向；
磁极的凹槽中固定有表面铁芯，表面铁芯具有与磁极的凹槽的容纳空间相对应的形状。
2.如权利要求1所述的内嵌磁极的盘式电机转子，其特征在于：所述磁极为多层磁钢结构，磁钢层之间设置有层间铁芯。
3.如权利要求1所述的内嵌磁极的盘式电机转子，其特征在于：所述磁极为单层磁钢结构。
4.如权利要求3所述的内嵌磁极的盘式电机转子，其特征在于：每个磁极槽由底端呈一定角度的两个侧壁围合而成，每个磁极槽的所述纵向截面沿其中心纵轴线对称，呈倒置的等腰三角形，每个磁极槽的两个侧壁的顶端与相邻的磁极槽的侧壁顶端连接；
磁极由底边固接的两块长方形磁钢构成，磁极与磁极槽的所述纵向截面同为倒置的等腰三角形，磁极的两块磁钢分别贴合到磁极槽的两个侧壁上；
表面铁芯在与转子的径向垂直的方向上的纵向截面呈倒置的等腰三角形，表面铁芯的两个下部表面贴合到对应的磁极的两块磁钢表面。
5.如权利要求4所述的内嵌磁极的盘式电机转子，其特征在于：根据磁场的正弦度情况，设定磁极的两块磁钢的底边夹角。
6.如权利要求3所述的内嵌磁极的盘式电机转子，其特征在于：磁极由多于两片的磁钢依次固定连接制成，磁极具有与磁极槽和表面铁芯相对应的外表面形状。
7.如权利要求1所述的内嵌磁极的盘式电机转子，其特征在于：所述的内嵌磁极的盘式电机转子还包括内环限位圈，固定设置在圆环状转子背板的内侧表面上；和/或，所述的内嵌磁极的盘式电机转子还包括外环限位圈，固定设置在圆环状转子背板的外侧表面上。
8.如权利要求1所述的内嵌磁极的盘式电机转子，其特征在于：表面铁芯用硅钢片层叠、粘接、切割或磨制而成。
9.如权利要求1所述的内嵌磁极的盘式电机转子，其特征在于：表面铁芯采用导磁性能良好的材料制成。
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Denomination of invention: A disc motor rotor with embedded magnetic poles

Effective date of registration: 20220819

Granted publication date: 20200207

Pledgee: Tongling state credit financing Company limited by guarantee

Pledgor: Yao Changqin

Registration number: Y2022980013076