CN109038894B - 一种盘式转子结构以及盘式电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盘式转子结构以及盘式电机，包括背铁、磁钢、转子支架以及支撑组件，其中，所述背铁固定在所述转子支架内部；所述磁钢与所述背铁相贴合并通过所述支撑组件固定在所述转子支架的内部。本发明中的所述背铁固定在所述转子支架内部；所述磁钢与所述背铁相贴合并通过所述支撑组件固定在所述转子支架的内部。本发明的盘式转子结构中，背铁通过自身结构转子支架上，磁钢通过支撑组件固定在转子支架上，与现有技术相比，背铁与转子支架的固定以及支撑组件与转子支架的固定，其固定位置相对稳定，一致性以及可靠性均有所提高，从而适合批量化生成。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种盘式转子结构以及盘 式电机。
背景技术
径向磁场电机和轴向磁场电机(也叫盘式电机)是电机领域的两个技术 分支。目前，盘式电机由于具有更高的铁芯利用率、更大的功率密度以及更 高的转矩密度等优点，广泛应用于对电机体积和重量有严格要求的场合。
请参阅图1，图1为现有技术所提供的一种盘式转子的结构示意图；
该盘式转子结构包括背铁100和磁钢200，其中，磁钢200通过碳纤维300 编织缠绕固定在背铁100上。由于采用碳纤维300的缠绕工艺，碳纤维300缠绕 过程中，由于缠绕位置不可控，一致性以及可靠性均较差，不适宜于大批量 生产。
因此，如何提高盘式转子结构的一致性和可靠性，成为本领域技术人员 亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是如何提高盘式转子结构的一致 性和可靠性，为此，本发明提供了一种盘式转子结构以及盘式电机。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种盘式转子结构，包括背铁、磁钢、转子支架以及支撑组件，其中， 所述背铁固定在所述转子支架内部；所述磁钢与所述背铁相贴合并通过所述 支撑组件固定在所述转子支架的内部。
优选地，在上述盘式转子结构中，所述背铁包括齿、槽和轭，所述齿和 所述槽间隔布置，所述轭位于所述齿和所述槽的背后。
优选地，在上述盘式转子结构中，所述背铁为卷绕而成的硅钢片或者整 体导磁铁芯。
优选地，在上述盘式转子结构中，所述转子支架包括：
支架固定部；
定位所述磁钢的外周面的支架保持部；以及
自所述支架保持部向所述支架固定部延伸的支架辐条，所述支架辐条位 于所述槽中，相邻的所述支架辐条之间形成支架通孔，所述支架通孔与所述 齿相配合。
优选地，在上述盘式转子结构中，所述支撑组件包括：
固定在所述支架固定部上的支撑部；以及
自所述支撑部向径向延伸的支撑筋，相邻的所述支撑筋之间设置有所述 磁钢。
优选地，在上述盘式转子结构中，所述支撑组件还包括设置在所述支撑 部远离所述转子支架的端面上的支撑卡扣，所述磁钢上设置有与所述支撑卡 扣相配合的卡接部。
优选地，在上述盘式转子结构中，所述磁钢与所述槽位置正对。
优选地，在上述盘式转子结构中，所述磁钢的数量、所述齿和所述槽的 数量相等。
优选地，在上述盘式转子结构中，所述磁钢沿着径向分段设置。
本发明还公开了一种盘式电机，包括如上述中任一项所述的盘式转子结 构。
从上述的技术方案可以看出，本发明中的所述背铁固定在所述转子支架 内部；所述磁钢与所述背铁相贴合并通过所述支撑组件固定在所述转子支架 的内部。本发明的盘式转子结构中，背铁通过自身结构转子支架上，磁钢通 过支撑组件固定在转子支架上，与现有技术相比，背铁与转子支架的固定以 及支撑组件与转子支架的固定，其固定位置相对稳定，一致性以及可靠性均 有所提高，从而适合批量化生成。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术所提供的一种盘式转子结构的局部结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种盘式转子结构的立体结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种盘式转子结构的爆炸结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的背铁的结构示意图；
图5为本发明实施例所提供的转子支架的结构示意图；
图6为本发明实施例所提供的支撑组件的结构示意图；
图7为本发明实施例所提供的磁钢的结构示意图。
其中，100为背铁、200为磁钢、300为碳纤维、400为转子支架、500为支 撑组件、101为齿、102为槽、103为轭、201为卡接部、401为支架保持部、402 为支架固定部、403为支架辐条、404为支架通孔、501为支撑部、502为支撑 筋、503为支撑卡扣。
具体实施方式
盘式电机：盘式电机也叫轴向磁场电机，其电机内部的磁场的方向是沿 着轴向。由于轴向磁场电机一般都呈现扁平状，因此也叫盘式电机。
直轴电感：在电机的d-q坐标系中(d轴和q轴是电机转子上建立的一个坐 标系，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为d轴，垂直于转子磁场方 向为q轴)，相绕组在d轴方向上的电感。
交轴电感：在电机的d-q坐标系中(d轴和q轴是电机转子上建立的一个坐 标系，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为d轴，垂直于转子磁场方 向为q轴)，相绕组在q轴方向上的电感。
为此，本发明的核心在于提供一种盘式转子结构以及盘式电机，以提高 盘式转子结构的一致性和可靠性。
此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作 用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载 的发明的解决方案所必需的。
请参阅图1至图7，本发明实施例所公开的盘式转子结构，包括背铁100、 磁钢200、转子支架400以及支撑组件500，其中，背铁100固定在转子支架400 内部；磁钢200与背铁100相贴合并通过支撑组件500固定在转子支架400的内 部。
本发明的盘式转子结构中，背铁100通过自身结构转子支架400上，磁钢 200通过支撑组件500固定在转子支架400上，与现有技术相比，背铁100与转 子支架400的固定以及支撑组件500与转子支架400的固定，其固定位置相对稳 定，一致性以及可靠性均有所提高，从而适合批量化生成。
能够实现背铁100固定在转子支架400上的结构有很多种，本发明具体介 绍其中一种：
如图4所示，本发明实施例中背铁100包括齿101、槽102和轭103，齿101 和槽102间隔布置，轭103位于齿101和槽102的背后。
轭103的作用是形成磁极和磁极之间磁场的通路。背铁100上齿101和槽 102的数量可以等于盘式转子结构上所有磁钢200的数量，或者小于或者大于。 在本发明实施例中优选的等于。当背铁100上齿101和槽102的数量等于盘式转 子结构上所有磁钢200的数量时，每片磁钢200正对着背铁100上的每个槽102 进行布置。如图7所示。分别跨接在磁钢200两侧的齿可以形成每片磁钢200的 磁场分流通路，将磁场导向到轭103。
背铁100为导磁材料加工而成，例如：背铁100为卷绕而成的硅钢片或者 整体导磁铁芯。
本发明另一实施例中，磁钢200沿着径向分段设置，磁钢200分段用来降 低磁钢200的涡流损耗。
由于在每片磁钢200的正对面具有开槽结构，因此转子的d轴磁路和q轴磁 路不对称，d轴电感<q轴电感，根据公式：
Τem＝p·[ψfiq+(Ld-Lq)idiq]
式中，p为电机极对数，Ψf为转子磁链，id为d轴电流、iq为q轴电流。
因此，在电机的转矩中会增加上述公式后半部分的磁阻转矩分量(前半 部分为永磁体转矩分量)。从而增加电机的转矩密度。除此之外，在电机弱 磁时，由于需要增加直轴电流分量id，因此在该结构中，该id电流分量除了弱 磁之外，还同样产生磁阻转矩分量。该转子盘结构可以改变传统的大多数表 贴式磁钢200盘式电机转子磁路对称的特点(直轴电感Ld＝交轴电感Lq)，使 得Ld<Lq，增加电机的磁阻转矩分量，提高电机的转矩密度，同时提高电机在 高速区的弱磁性能。
为了提高转子支架400的强度，转子支架400由高强度合金材料或者高强 度纤维复合材料制造而成，本发明实施例中具体介绍转子支架400的一种具体 结构。，请参阅图5，该转子支架400包括：支架固定部402；定位磁钢200的 外周面的支架保持部401；以及自支架保持部401向支架固定部402延伸的支架 辐条403，支架辐条403位于槽102中，相邻的支架辐条403之间形成支架通孔 404，支架通孔404与齿101相配合。
由于支架辐条403内嵌在背铁100的槽102中，因此支架辐条403被背铁100 和磁钢200所包围。磁钢200和背铁100之间具有巨大的磁吸力，可以使得结构 牢靠。支架通孔404用来放置背铁100的齿101，支架固定部402用来通过螺栓 连接转子和转轴。支架保持部401用来将磁钢200的外圆周固定，用来抵御转 子组件在高速旋转时所产生的离心力。
能够实现支撑固定磁钢200的结构有很多种，本发明实施例中具体介绍其 中一种，请参阅图6，该支撑组件500包括：固定在支架固定部402上的支撑部 501；以及自支撑部501向径向延伸的支撑筋502，相邻的支撑筋502之间设置 有磁钢200。背铁100和转子支架400安装好之后，通过支撑组件500将磁钢200 固定在转子支架400上。其中，支撑组件500通过螺栓固定在转子支架400的支 架固定部402上。支撑筋502一方面用来将磁钢200在圆周方向上定位，另一方 面用来承受部分磁钢200的切向转矩。
磁钢200通过过盈配合固定在相邻的支撑筋502之间，或者，本发明实施 例中通过设置支撑卡扣503将磁钢200固定在相邻的支撑筋502之间，该支撑卡 扣503可以设置在支撑筋502上，还可以设置在支撑部501上。本发明实施例优 选地将支撑卡扣503设置在支撑部501远离转子支架400的端面上的支撑卡扣 503，而磁钢200上设置有与支撑卡扣503相配合的卡接部201。
本发明还公开了一种盘式电机，包括如上述中任一项所述的盘式转子结 构。由于上述盘式转子结构具有以上优点，包括上述盘式转子结构的盘式电 机也具有相应的效果，此处不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种盘式转子结构，其特征在于，包括背铁、磁钢、转子支架以及支撑组件，其中，所述背铁固定在所述转子支架内部；所述磁钢与所述背铁相贴合并通过所述支撑组件固定在所述转子支架的内部；
所述背铁包括齿、槽和轭，所述齿和所述槽间隔布置，所述轭位于所述齿和所述槽的背后；
所述转子支架包括：支架固定部；
定位所述磁钢的外周面的支架保持部；以及
自所述支架保持部向所述支架固定部延伸的支架辐条，所述支架辐条位于所述槽中，相邻的所述支架辐条之间形成支架通孔，所述支架通孔与所述齿相配合；
所述支撑组件包括：固定在所述支架固定部上的支撑部；以及
自所述支撑部向径向延伸的支撑筋，相邻的所述支撑筋之间设置有所述磁钢；
所述支撑组件还包括设置在所述支撑部远离所述转子支架的端面上的支撑卡扣，所述磁钢上设置有与所述支撑卡扣相配合的卡接部；
所述背铁上的齿和槽的数量等于所述盘式转子结构上所有磁钢的数量，所述磁钢与所述槽位置正对，每片所述磁钢正对着所述背铁上的每个槽，且分别跨接在所述磁钢两侧的齿上，形成每片所述磁钢的磁场分流通路，将磁场导向到所述轭。
2.如权利要求1所述的盘式转子结构，其特征在于，所述背铁为卷绕而成的硅钢片或者整体导磁铁芯。
3.如权利要求1或2所述的盘式转子结构，其特征在于，所述磁钢沿着径向分段设置。
4.一种盘式电机，其特征在于，包括如权利要求1至3中任一项所述的盘式转子结构。
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