CN108808912A - 转子铁芯、永磁电机转子及其充磁装置和装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转子铁芯、永磁电机转子及其充磁装置和装配方法，所述转子铁芯(2)包括沿周向间隔布置的多个磁钢安装槽(22)，并且所述转子铁芯(2)包括沿周向划分的多个独立扇形单元(21)。通过采用本发明的转子铁芯，在生产制造永磁电机转子的过程中，充磁后的磁钢不会与转子铁芯等发生碰撞而削弱磁性，从而保证永磁电机转子具有较高的功率密度。此外，插装有已充磁的磁钢的多个独立扇形单元可通过快速拼接而形成完整的永磁电机转子，从而使永磁电机转子具有装配工艺简单和生产效率高的优点。

Description

转子铁芯、永磁电机转子及其充磁装置和装配方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体地，涉及一种转子铁芯、永磁电机转子、永磁电机转子的充磁装置以及永磁电机转子的装配方法。
背景技术
根据磁钢的安装方式不同，可将现有的永磁电机转子分为表贴式转子、内置一字式转子、内置切向式转子以及内置V形转子等。其中，表贴式转子的充磁工艺相对简单，但其充磁后的弱磁比例不如内置式转子，即难以具有较高的功率密度。而在内置式转子中，内置一字式转子的聚磁效果不如内置切向式转子明显，其功率密度相对还是偏低。可见，为提高永磁电机的性能，可优先选用具有较高功率密度的内置式转子。
然而，目前的内置切向式转子中的磁钢大多采用先充磁后插入的制造工艺，该制造工艺的出错率高且制造难度较大，不利于保证磁钢的饱和充磁。例如，在插装过程中，充磁后的磁钢难免会与转子铁芯发生磕碰，磁钢在受到碰撞后的磁性会减弱，从而使转子的功率密度降低。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种转子铁芯、永磁电机转子及其充磁装置和装配方法，能够确保对磁钢的饱和充磁，从而保证永磁电机转子具有较高的功率密度。此外，本发明的转子铁芯还具有装配工艺简单和生产效率高的优点。
为实现上述目的，本发明提供了一种转子铁芯，所述转子铁芯包括沿周向间隔布置的多个磁钢安装槽，并且所述转子铁芯包括沿周向划分的多个独立扇形单元。
优选地，所述独立扇形单元之间的径向切分线位于所述磁钢安装槽外。
优选地，所述磁钢安装槽的径向外端为闭合端且径向内端形成为磁钢的插装开口。
优选地，所述磁钢安装槽为轴向贯通槽。
优选地，所述转子铁芯沿周向平均划分为多个独立扇形单元，各个所述独立扇形单元中的所述磁钢安装槽的个数相同。
此外，本发明还提供了一种永磁电机转子，所述永磁电机转子包括上述的转子铁芯和多个磁钢，多个所述磁钢一一对应地插装于所述转子铁芯的所述磁钢安装槽中。
此外，本发明还提供了一种充磁装置，该充磁装置用于对上述的永磁电机转子进行充磁，所述充磁装置包括扇形内环夹具、扇形外环夹具以及导电充磁线圈，所述转子铁芯的所述独立扇形单元与所述扇形内环夹具和扇形外环夹具同心布置且扇环角相同，插装有所述磁钢的所述转子铁芯能够装夹于所述扇形内环夹具与所述扇形外环夹具之间并通过所述导电充磁线圈进行充磁。
优选地，所述扇形内环夹具上设有沿周向依次排布的多个扇形内环绕线槽，所述扇形外环夹具上设有沿周向依次排布并与多个所述扇形内环绕线槽一一对应设置的多个扇形外环绕线槽，所述导电充磁线圈缠绕于相邻的所述扇形内环绕线槽之间、相邻的所述扇形外环绕线槽之间或对应的所述扇形内环绕线槽与所述扇形外环绕线槽之间。
优选地，所述导电充磁线圈沿径向绕线且依次穿过对应的所述扇形内环绕线槽和扇形外环绕线槽，在周向相邻的绕线槽中，所述导电充磁线圈的绕线方向相反。
此外，本发明还提供了一种上述的永磁电机转子的装配方法，所述方法包括将未充磁的所述磁钢先插装至所述转子铁芯的所述磁钢安装槽中，而后利用上述的充磁装置对插装于所述磁钢安装槽中的所述磁钢充磁。
优选地，在所述装配方法中，利用所述充磁装置分别对装夹于所述扇形内环夹具与所述扇形外环夹具之间的所述独立扇形单元中的所述磁钢进行充磁。
优选地，所述方法还包括将已充磁的各个所述独立扇形单元沿周向依次拼接。
通过上述技术方案，在生产制造采用了本发明的转子铁芯的永磁电机转子时，可先将未充磁的磁钢一一对应地插装于独立扇形单元上的多个磁钢安装槽中，进而通过专用的充磁装置对转子铁芯进行夹装并对磁钢进行充分饱和的充磁，避免了磁钢在充磁后由于受到碰撞而削弱磁性，保证了永磁电机转子具有较高的功率密度。此外，在对磁钢进行充磁后可快速地依次拼接多个独立扇形单元而形成完整的永磁电机转子，即通过采用上述转子铁芯，永磁电机转子具有装配工艺简单和生产效率高的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的具体实施方式中的转子铁芯的结构示意图；
图2为本发明的具体实施方式中设有两个独立扇形单元的永磁电机转子的结构示意图；
图3为本发明的具体实施方式中设有四个独立扇形单元的永磁电机转子的结构示意图；
图4为本发明的具体实施方式中的永磁电机转子的磁钢的立体图；
图5为图4中的磁钢的剖视图；
图6为图4中的磁钢的另一剖视图；
图7为本发明的具体实施方式中的充磁装置的结构示意图；
图8为插装有未充磁的磁钢的独立扇形单元夹装在图7中的充磁装置时的装配示意图。
附图标记说明：
1 永磁电机转子 2 转子铁芯
3 磁钢 4 充磁装置
21 独立扇形单元 22 磁钢安装槽
41 扇形内环夹具 42 扇形外环夹具
43 扇形内环绕线槽 44 扇形外环绕线槽
45 导电充磁线圈
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种转子铁芯，如图1至图3以及图8所示，该转子铁芯2包括沿周向间隔布置的多个磁钢安装槽22以及沿周向划分的多个独立扇形单元21。其中，多个独立扇形单元21上均设有磁钢安装槽22，并且转子铁芯2通过多个独立扇形单元21沿周向依次拼接而成。
在生产制造采用了本发明的转子铁芯2的永磁电机转子时，可先在未充磁的多个磁钢上涂抹胶水，然后将多个磁钢一一对应地插装于各个独立扇形单元21的磁钢安装槽22中，待胶水凝固后，磁钢能够稳定安装于磁钢安装槽22中。紧接着，可通过专用的充磁装置分别对各个独立扇形单元21进行夹装以对多个磁钢进行充分饱和的充磁。在完成对磁钢的充磁后，将每个独立扇形单元21从充磁装置中取出，然后可快速地依次拼接多个独立扇形单元21而形成完整的转子铁芯2，并且在拼接时，可采用焊接或整体注塑工艺使多个独立扇形单元21之间形成固定连接。
由上述可见，由于采用先插装后充磁的制造工艺，磁钢在充磁后未与转子铁芯等转子部件发生碰撞而削弱磁性，因此能够保证采用了本发明的转子铁芯2的永磁电机转子具有较高的功率密度。此外，多个独立扇形单元21能够在磁钢充磁完成后快速拼接成完整的转子铁芯2，使永磁电机转子具有装配工艺简单和生产效率高的优点。
具体地，用于划分多个独立扇形单元21的径向切分线位于磁钢安装槽22外，以保证每个独立扇形单元21上的磁钢安装槽22均具有完整结构。否则，磁钢难以在不具备完整结构的磁钢安装槽22中稳定安装，会容易造成充磁过程中磁钢松动脱落而发生碰撞，进而削弱磁性或影响正常充磁。
在实际生产中，磁钢与磁钢安装槽22之间具有多种可选的装配结构。例如，可将磁钢安装槽22的径向外端设置为闭合端且径向内端设置为插装开口，此时磁钢可沿径向插装至磁钢安装槽22中。或者，可将磁钢安装槽22设置为轴向贯通槽，此时磁钢可沿轴向插装至磁钢安装槽22中。
此外，同一磁钢安装槽22中可插装有一个或多个磁钢。因此，为确保转子能够具有较高的功率密度，应尽量使磁钢填充满磁钢安装槽22。
优选地，上述转子铁芯2可通过沿周向平均划分的多个独立扇形单元21依次拼接而成，并且各个独立扇形单元21中的磁钢安装槽22的个数相同。此时，各个独立扇形单元21的形状大小完全相同，能够依照同一规格生产，并且能够采用同一种充磁装置进行夹装和充磁，从而进一步提高生产效率。
此外，本发明还提供了一种永磁电机转子1，如图1至图3所示，该永磁电机转子1包括上述的转子铁芯2和多个磁钢3，多个磁钢3一一对应地插装于转子铁芯2的磁钢安装槽22中。
由上述可知，采用了本发明的转子铁芯2的永磁电机转子1具有功率密度高、生产速度快以及加工难度低的优点。
在一种实施方式中，永磁电机转子1中的转子铁芯2通过两个相同的独立扇形单元21拼接而成。而在另一种实施方式中，永磁电机转子1中的转子铁芯2通过四个相同的独立扇形单元21拼接而成。可见，当永磁电机转子1的极数越多时，可将其转子铁芯2划分为更多块独立扇形单元21。
此外，如图4至图6所示，可将磁钢3优选设置为方块状(其他形状亦可)。其中，磁钢长度为L，磁钢宽度为W，磁钢厚度为H(即磁钢3在沿充磁方向上的长度)。进一步地，将独立扇形单元21的轴向长度设为R。通常情况下，R＝L或R＝k*L，k为大于1的正数。换言之，可将独立扇形单元21的轴向长度R设置为与磁钢长度L相等，此时每个磁钢安装槽22中只插装有一个磁钢3。或者，可将独立扇形单元21的轴向长度R设置为大于磁钢长度L，此时每个磁钢安装槽22中可插装有多个磁钢3，多个磁钢3的总长度可设置为与独立扇形单元21的轴向长度R相等。
基于生产制造本发明的永磁电机转子1，此处还提供了一种充磁装置4。如图7和图8所示，该充磁装置4包括扇形内环夹具41、扇形外环夹具42以及导电充磁线圈45。其中，在采用充磁装置4对插装于独立扇形单元21的磁钢安装槽22中的磁钢3进行充磁时，可先将独立扇形单元21夹装于扇形内环夹具41与扇形外环夹具42之间，然后使导电充磁线圈45通电，通电后的导电充磁线圈45中形成有磁场，该磁场即能够对磁钢进行饱和充磁。
具体地，扇形内环夹具41上可设有沿周向依次排布的多个扇形内环绕线槽43，且扇形外环夹具42上设有沿周向依次排布的多个扇形外环绕线槽44。其中，多个扇形内环绕线槽43与多个扇形外环绕线槽44沿径向一一对应设置。在一种优选结构中，对应的扇形内环绕线槽43与扇形外环绕线槽44同心布置且扇形角相同。此时，导电充磁线圈45可缠绕于相邻的扇形内环绕线槽43之间(图中未示出)、缠绕于相邻的扇形外环绕线槽44之间(图中未示出)或缠绕于对应的扇形内环绕线槽43与扇形外环绕线槽44之间。
需要说明的是，对于任意一种导电充磁线圈45的绕线方式而言，均应该确保充磁装置4对磁钢充分充磁后，周向相邻的两个磁钢之间的磁极方向相反。
此外，基于本发明的永磁电机转子1和充磁装置4，此处还提供了一种永磁电机转子的装配方法。在该装配方法中，首先将未充磁的磁钢3插装至转子铁芯2的磁钢安装槽22中，然后利用充磁装置4分别对装夹于扇形内环夹具41与扇形外环夹具42之间的独立扇形单元21中的磁钢3进行充磁，最后将已充磁的各个独立扇形单元21沿周向依次拼接，从而形成具有完整的转子铁芯结构的永磁电机转子1。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种转子铁芯，其特征在于，所述转子铁芯(2)包括沿周向间隔布置的多个磁钢安装槽(22)，并且所述转子铁芯(2)包括沿周向划分的多个独立扇形单元(21)。
2.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述独立扇形单元(21)之间的径向切分线位于所述磁钢安装槽(22)外。
3.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述磁钢安装槽(22)的径向外端为闭合端且径向内端形成为磁钢(3)的插装开口。
4.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述磁钢安装槽(22)为轴向贯通槽。
5.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述转子铁芯(2)沿周向平均划分为多个独立扇形单元(21)，各个所述独立扇形单元(21)中的所述磁钢安装槽(22)的个数相同。
6.一种永磁电机转子，其特征在于，所述永磁电机转子(1)包括根据权利要求1～5中任意一项所述的转子铁芯(2)和多个磁钢(3)，多个所述磁钢(3)一一对应地插装于所述转子铁芯(2)的所述磁钢安装槽(22)中。
7.根据权利要求6所述的永磁电机转子的充磁装置，其特征在于，所述充磁装置(4)包括扇形内环夹具(41)、扇形外环夹具(42)以及导电充磁线圈(45)，所述转子铁芯(2)的所述独立扇形单元(21)与所述扇形内环夹具(41)和扇形外环夹具(42)同心布置且扇环角相同，插装有所述磁钢的所述转子铁芯(2)能够装夹于所述扇形内环夹具(41)与所述扇形外环夹具(42)之间并通过所述导电充磁线圈(45)进行充磁。
8.根据权利要求7所述的永磁电机转子的充磁装置，其特征在于，所述扇形内环夹具(41)上设有沿周向依次排布的多个扇形内环绕线槽(43)，所述扇形外环夹具(42)上设有沿周向依次排布并与多个所述扇形内环绕线槽(43)一一对应设置的多个扇形外环绕线槽(44)，所述导电充磁线圈(45)缠绕于相邻的所述扇形内环绕线槽(43)之间、相邻的所述扇形外环绕线槽(44)之间或对应的所述扇形内环绕线槽(43)与所述扇形外环绕线槽(44)之间。
9.根据权利要求8所述的永磁电机转子的充磁装置，其特征在于，所述导电充磁线圈(45)沿径向绕线且依次穿过对应的所述扇形内环绕线槽(43)和扇形外环绕线槽(44)，在周向相邻的绕线槽中，所述导电充磁线圈(45)的绕线方向相反。
10.根据权利要求6所述的永磁电机转子的装配方法，其特征在于，所述方法包括将未充磁的所述磁钢(3)先插装至所述转子铁芯(2)的所述磁钢安装槽(22)中，而后利用根据权利要求7～9中任意一项所述的充磁装置(4)对插装于所述磁钢安装槽(22)中的所述磁钢(3)充磁。
11.根据权利要求10所述的永磁电机转子的装配方法，其特征在于，在所述装配方法中，利用所述充磁装置(4)分别对装夹于所述扇形内环夹具(41)与所述扇形外环夹具(42)之间的所述独立扇形单元(21)中的所述磁钢(3)进行充磁。
12.根据权利要求11所述的永磁电机转子的装配方法，其特征在于，所述方法还包括将已充磁的各个所述独立扇形单元(21)沿周向依次拼接。
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