CN110752724A - 永磁电机转子制造方法、电机转子和永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁电机转子制造方法、电机转子和永磁电机，涉及电机技术领域。该永磁电机转子制造方法包括：S1：在不导磁的粘合材料中掺杂磁粉；S2：使用掺杂磁粉的粘合材料将不导磁的纤维状材料绕周形成的环形柱状结构粘合并固化；S3：对S2步骤中的环形的柱状结构中的磁粉进行充磁。该电机转子应用上述永磁电机转子制造方法制成。该永磁电机包括上述电机转子。本发明缓解了现有技术中存在的电机铁芯中的矽钢片能够导磁，磁通穿过矽钢片时仍旧会产生涡流损耗，以及电机铁芯由大量的矽钢片、磁钢和电机护套装配形成，装配部件较多，导致装配成本较高的技术问题。

Description

永磁电机转子制造方法、电机转子和永磁电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种永磁电机转子制造方法、电机转子和永磁电机。

背景技术

永磁电机较常用的交流异步电机具有功率因数高、效率高等优势，因而永磁电机的应用越来越广泛。

永磁电机中的转子为永磁电机转子，现有的永磁电机转子主要由转轴、电机铁芯、带有磁性的磁钢和电机护套三部分组成。转轴套接在电机铁芯中，磁钢安装在电机铁芯上，电机铁芯用于导磁。电机护套通常由金属或者纤维状材料制成，且电机护套过盈装配在磁钢和电机铁芯的外侧，对磁钢和电机铁芯起到保护作用。

由于电机铁芯能够导磁，而导体处在变化的磁场中会引起较大的涡流损耗，因而为了减少电机铁芯在磁场中引起的涡流损耗，现有的电机铁芯通常由多个表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物的矽钢片叠压形成。磁通穿过厚度较薄的矽钢片的狭窄截面时，涡流被限制在各个矽钢片中的狭小回路中，进而可以减小涡流损耗。

但是矽钢片能够导磁，磁通穿过每个矽钢片时仍旧会产生涡流而造成涡流损耗。此外，由于现有的电机铁芯由大量的矽钢片、磁钢和电机护套装配形成，因而装配部件较多，导致装配成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁电机转子制造方法、电机转子和永磁电机，以缓解现有技术中存在的电机铁芯中的矽钢片能够导磁，磁通穿过每个矽钢片时仍旧会产生涡流而造成涡流损耗，以及现有的电机铁芯由大量的矽钢片、磁钢和电机护套装配形成，装配部件较多，导致装配成本较高的技术问题。

本发明提供的永磁电机转子制造方法包括：

S1：在不导磁的粘合材料中掺杂磁粉；

S2：使用所述掺杂磁粉的粘合材料将不导磁的纤维状材料绕周形成的环形柱状结构粘合并固化；

S3：对S2步骤中的环形的柱状结构中的磁粉进行充磁。

进一步的，S2步骤包括：

S21：将掺杂有磁粉的不导磁的粘合材料涂覆在不导磁的纤维状材料上；

S22：将不导磁的纤维状材料缠绕成环形的柱状结构。

进一步的，S22步骤为：

在转轴的外周壁上将不导磁的纤维状材料缠绕成环形的柱状结构。

进一步的，S2步骤包括：

S23：将不导磁的纤维状材料编织成镂空的环形的柱状结构；

S24：将掺杂有磁粉的不导磁的粘合材料填充在不导磁的纤维状材料编织成柱状结构的镂空处。

进一步的，S2步骤包括：

S25：将掺杂有磁粉的不导磁的粘合材料涂覆在不导磁的纤维状材料上；

S26：将不导磁的纤维状材料叠成环形板；

S27：将多个环形板叠压形成环形的柱形结构。

进一步的，纤维状材料为碳纤维或玻璃纤维。

进一步的，粘合材料为树脂。

进一步的，磁粉的材质为钐铁氮、钕铁硼和钐钴中的一种。

本发明提供的电机转子，应用如上述技术方案中任一项所述的永磁电机转子制造方法制成。

本发明提供的永磁电机包括上述电机转子。

本发明提供的永磁电机转子制造方法、电机转子和永磁电机能产生如下有益效果：

本发明提供的永磁电机转子制造方法包括上述S1、S2、S3步骤。本发明提供的永磁电机转子制造方法制成的永磁电机转子中各处均含有磁粉，且磁粉沿不导磁的纤维状材料的延伸方向分布。充磁后的柱状结构中的每个磁粉均带有磁性，磁粉上的磁场会叠加使得充磁后的柱状结构可以作为一个完整的永磁体使用，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，其处于旋转磁场中后会被带动而进行旋转，从而可以实现转子的旋转。其中，环形的柱状结构的中的纤维状材料用于使磁粉能够其延伸方向在柱状结构的周向上形成封闭的磁通回路，进而使得利用该永磁电机转子制造方法制成的永磁电机转子可以在旋转磁场的作用下转动。此外，永磁电机转子经常处于高速旋转的状态，而根据本发明提供的永磁电机转子制造方法制造成的永磁电机转子中的不导磁的纤维状材料可以增强该永磁电机转子的强度，进而延长该永磁电机转子的寿命。上述永磁电机转子还可以利用其中的纤维状材料和粘合材料的不导磁的性质使得该永磁电机转子中的涡流限定在磁粉构成的更狭窄的回路中，相较于矽钢片的截面，可以更有效的减少涡流损耗。同时，本发明中制成的永磁电机转子中的位于最外侧的纤维状材料可以作为电机护套使用，对整个永磁电机转子起到保护作用。可以看出，根据本发明提供的永磁电机转子制造方法制造成的带有磁性的环形的柱状结构可以替代现有的电机转子中的电机铁芯、硅钢和电机护套。

相较于现有技术，本发明提供的永磁电机转子制造方法利用纤维状材料和粘合材料不仅可以保证永磁电机转子的强度，还可以利用其本身的不导磁的性质将涡流限定在磁粉构成的更狭窄的回路中，可以有效减少涡流损耗。此外，在本发明提供的永磁电机转子制造方法中，只需将纤维状材料和混合有磁粉的粘合材料粘合形成环形的柱形结构即可代替现有的电机转子中的电机铁芯、硅钢和电机护套，不需要采用矽钢片、磁钢和电机护套等多个装配部件，不需要将矽钢片、磁钢和电机护套装配在一起，进而可以简化装配过程、降低装配成本。

本发明提供的电机转子应用上述永磁电机转子制造方法制成，因而本发明提供的电机转子具有与上述永磁电机转子制造方法相同的有益效果。

本发明提供的永磁电机包括上述电机转子，因而本发明提供的永磁电机具有与上述电机转子相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一提供的永磁电机转子制造方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的永磁电机转子制造方法的另一流程示意图；

图3为本发明实施例一提供的永磁电机转子的结构示意图；

图4为图3中的A-A剖视图；

图5为图3中的B-B剖视图；

图6为本发明实施例一提供的对永磁电机转子充磁时的示意图；

图7为本发明实施例二提供的永磁电机转子制造方法的流程示意图；

图8为本发明实施例二提供的永磁电机转子的结构示意图；

图9为本发明实施例三提供的永磁电机转子制造方法的流程示意图；

图10为本发明实施例三提供的永磁电机转子的结构示意图。

图标：1-粘合材料；2-磁粉；3-纤维状材料；4-环形板。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-图2所示，本实施例提供的永磁电机转子制造方法包括：

S1：在不导磁的粘合材料中掺杂磁粉；

S2：使用所述掺杂磁粉的粘合材料将不导磁的纤维状材料绕周形成的环形柱状结构粘合并固化；

S3：对S2步骤中的环形的柱状结构中的磁粉进行充磁。

在本实施例中，如图3所示，根据本实施例上述S1、S2、S3步骤制成的永磁电机转子可以为圆柱形结构。

如图4和图5所示，根据本实施例上述S1、S2、S3步骤制成的永磁电机转子中各处均含有磁粉2，且磁粉2沿不导磁的纤维状材料3的延伸方向分布。如图6所示，对纤维状材料3和掺杂有磁粉2的粘合材料1形成的环形的圆柱状结构进行充磁后，每个磁粉2均带有磁性，磁粉2上的磁场会叠加使得充磁后的柱状结构可以作为一个完整的永磁体使用。根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，带有磁性的该环形的圆柱状结构处于旋转磁场中后会被带动而进行旋转，从而可以实现永磁电机转子的旋转过程。

其中，环形的柱状结构的中的纤维状材料3用于使磁粉2能够其延伸方向在柱状结构的周向上形成封闭的磁通回路，进而使得利用该永磁电机转子制造方法制成的永磁电机转子可以在旋转磁场的作用下转动。

永磁电机转子经常处于高速旋转的状态，而根据本实施例提供的永磁电机转子制造方法制造成的永磁电机转子中的不导磁的纤维状材料3可以增强该永磁电机转子的强度，进而延长该永磁电机转子的寿命。

此外，上述永磁电机转子还可以利用其中的纤维状材料3和粘合材料1的不导磁的性质使得该永磁电机转子中的涡流限定在磁粉2构成的更狭窄的回路中，相较于矽钢片的截面，可以更有效的减少涡流损耗。

同时，本实施例中制成的永磁电机转子中的位于最外侧的纤维状材料3可以作为电机护套使用，对整个永磁电机转子起到保护作用。

可以看出，根据本实施例提供的永磁电机转子制造方法制造成的带有磁性的环形的柱状结构可以替代现有的电机转子中的电机铁芯、硅钢和电机护套。

相较于现有技术，本实施例提供的永磁电机转子制造方法利用纤维状材料3和粘合材料1不仅可以保证永磁电机转子的强度，还可以利用其本身的不导磁的性质将涡流限定在磁粉2构成的更狭窄的回路中，可以有效减少涡流损耗。此外，在本实施例提供的永磁电机转子制造方法中，只需将纤维状材料3和混合有磁粉2的粘合材料1粘合形成环形的柱形结构即可代替现有的电机转子中的电机铁芯、硅钢和电机护套，不需要采用矽钢片、磁钢和电机护套等多个装配部件，不需要将矽钢片、磁钢和电机护套装配在一起，进而可以简化装配过程、降低装配成本。

因此，本实施例提供的永磁电机转子制造方法缓解了现有技术中存在的电机铁芯中的矽钢片能够导磁，磁通穿过每个矽钢片时仍旧会产生涡流而造成涡流损耗，以及现有的电机铁芯由大量的矽钢片、磁钢和电机护套装配形成，装配部件较多，导致装配成本较高的技术问题。

由于现有的电机转子中，电机护套需要被过盈装配在电机铁芯和磁钢上，尤其对于金属制的电机护套，该过盈装配过程需要复杂的装配工艺才可实现，因而现有的电机专利的装配工艺也较复杂。而本实施例提供的永磁电机转子制造方法可以利用位于最外侧的纤维状材料3将作为电机护套，不需另外过盈装配电机护套，因而本实施例提供的永磁电机转子制造方法可以简化永磁电机转子的装配过程，进一步的降低装配成本。

其中，不导磁的纤维状材料3和不导磁的粘合材料1为两种材料，因而利用本实施例提供的永磁电机转子制造方法制造成的永磁电机转子可以视为由包括纤维状材料3、粘合材料1和磁粉2的复合材料制成。

如图1所示，S2步骤包括：

S21：将掺杂有磁粉2的不导磁的粘合材料1涂覆在不导磁的纤维状材料3上；

S22：将不导磁的纤维状材料3缠绕成环形的柱状结构。经过S22步骤后，永磁电机转子的结构如图4-图5所示。如图4-图5所示，在将不导磁的纤维状材料3缠绕成环形的柱状结构时，还可以将不导磁的纤维状材料3往复缠绕成多层。

其中，可以先将掺杂有磁粉2的不导磁的粘合材料1涂覆在不导磁的纤维状材料3上，再将不导磁的纤维状材料3缠绕成环形的柱状结构。粘合材料1具有粘合作用，在缠绕不导磁的纤维状材料3时，粘合材料1可以使不导磁的纤维状材料3成型为环形的柱状结构。

进一步的，如图2所示，S22步骤可以为：在转轴的外周壁上将不导磁的纤维状材料3缠绕成柱状结构。

不导磁的纤维状材料3和掺杂有磁粉2的不导磁的粘合材料1共同形成的环形的圆柱形结构的中空位置处用于安装转轴，转轴作为永磁电机的输出轴。

为了能够使得不导磁的纤维状材料3的缠绕过程更加顺畅，可以直接在转轴上缠绕不导磁的纤维状材料3，此时转轴用于支撑不导磁的纤维状材料3。

可以看出，在S22步骤中，转轴不仅可以使得不导磁的纤维状材料3的缠绕过程更加顺畅，还可以简化安装转轴的过程，提升制造永磁电机转子的工作效率。

在实际应用中，纤维状材料3可以为碳纤维或玻璃纤维。

其中，粘合材料1可以为树脂或橡胶，当粘合材料1为树脂或者橡胶时，粘合材料1的固化作用可以采用加热处理的方式实现，经过加热处理后冷却的粘合材料1可以将磁粉2稳定的掺杂在粘合材料1中，以及可以稳定的将纤维状材料3粘合在一起。

本实施例优选粘合材料1为树脂。

磁粉2的材质可以为钐铁氮、钕铁硼和钐钴中的一种。

根据本实施例中的S1、S2、S3步骤制成的柱形结构中各处均含有磁粉2，如图6所示，对上述柱形结构中的各处的磁粉2进行充磁处理后，磁粉2均会带有磁性，进而使得上述柱形结构可以作为一个永磁体使用。充磁后的柱形结构的磁极如图6所示，图6中的N代表北极，S代表南极。

当需要使上述柱形结构带有一对磁极时，可以沿图6所示方向对上述柱形结构进行充磁。当需要使上述柱形结构带有多对磁极时，可以利用现有的工装磁头对上述柱形结构进行充磁，该充磁过程为现有工艺，因而本实施例不再详细赘述充磁过程。

实施例二：

本实施例提供的永磁电机转子制造方法与实施例一中的永磁电机转子制造方法同样包括：

S1：在不导磁的粘合材料中掺杂磁粉；

S2：使用所述掺杂磁粉的粘合材料将不导磁的纤维状材料绕周形成的环形柱状结构粘合并固化；

S3：对S2步骤中的环形的柱状结构中的磁粉进行充磁。

如图7所示，与实施例一不同的是，本实施例中的S2步骤包括：

S23：将不导磁的纤维状材料编织成镂空的环形的柱状结构；

S24：将掺杂有磁粉的不导磁的粘合材料填充在不导磁的纤维状材料编织成柱状结构的镂空处。

采用上述的S23步骤编织成的镂空的柱状结构如图8所示。在本实施例中，可以将磁粉2掺杂在不导磁的粘合材料1中，同时利用现有的三维编织技术将不导磁的纤维状材料3编织成镂空的柱状结构，然后再将掺杂有磁粉2的不导磁的粘合材料1掺杂的镂空的柱状结构中的镂空处，如图8所示。掺杂在上述镂空处的粘合材料1可以将纤维状材料3粘合在一起，进而使纤维状材料3维持为柱形结构。

在本实施例中，也可以在S23步骤编织成的镂空的柱状结构的中空位置处固定安装转轴，该转轴作为永磁电机的输出轴。

本实施例提供的永磁电机转子制造方法与实施例一中的永磁电机转子制造方法同样包括S1步骤、S2步骤和S3步骤，本实施例提供的永磁电机转子制造方法同样可以利用磁粉2、粘合材料1和纤维状材料3制成的永磁电机转子替代现有的电机转子，因而本实施例提供的永磁电机转子制造方法与实施例一中的永磁电机转子制造方法能够解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例三：

本实施例提供的永磁电机转子制造方法与实施例一中的永磁电机转子制造方法同样包括：

S1：在不导磁的粘合材料中掺杂磁粉；

S2：使用所述掺杂磁粉的粘合材料将不导磁的纤维状材料绕周形成的环形柱状结构粘合并固化；

S3：对S2步骤中的环形的柱状结构中的磁粉进行充磁。

如图9所示，与实施例一不同的是，本实施例中的S2步骤包括：

S25：将掺杂有磁粉的不导磁的粘合材料涂覆在不导磁的纤维状材料上；

S26：将不导磁的纤维状材料叠成环形板；

S27：将多个环形板叠压形成环形的柱形结构。

采用上述的S27步骤制成的环形板4和将多个环形板4叠压形成的环形的柱状结构如图10所示。

如图10所示，在将纤维状材料3叠成环形板4时，可以先将多根纤维状材料3平行布设成多个环形，再将另取的多根纤维状材料3向叠在上述环形的纤维状材料3上。其中，叠在环形纤维状材料3上的纤维状材料3的层数和环形的纤维状材料3的层数均没有限制。

进一步的，在将另取的多根纤维状材料3向叠在上述环形的纤维状材料3上时，环形的纤维状材料3和叠在环形纤维状材料3上的纤维状材料3之间的角度没有限制，本实施例优选将另取的多根纤维状材料3沿与环形的纤维状材料3垂直的方向叠在环形纤维状材料3上。

如图10所示，将纤维状材料3叠成环形板4后，可以将多个环形板4叠压在一起，进而使得多个环形板4最终形成的形状为环形的柱形结构。其中，相邻两个环形板4之间也可以通过掺杂有磁粉2的粘合材料1固定在一起。

在本实施例中，也可以在S27步骤叠压成的柱状结构的中空位置处固定安装转轴，该转轴作为永磁电机的输出轴。

本实施例提供的永磁电机转子制造方法与实施例一中的永磁电机转子制造方法同样包括S1步骤、S2步骤和S3步骤，本实施例提供的永磁电机转子制造方法同样可以利用磁粉2、粘合材料1和纤维状材料3制成的永磁电机转子替代现有的电机转子，因而本实施例提供的永磁电机转子制造方法与实施例一中的永磁电机转子制造方法能够解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例四：

本实施例提供的电机转子应用实施例一、实施例二或实施例三中的永磁电机转子制造方法制成，因而本实施例提供的电机转子实施例一、实施例二或实施例三中的永磁电机转子制造方法能够解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例五：

本实施例提供的永磁电机包括实施例四中的电机转子，因而本实施例提供的永磁电机与实施例四中的电机转子解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种永磁电机转子制造方法，其特征在于，所述永磁电机转子制造方法包括：

S1：在不导磁的粘合材料中掺杂磁粉；

S2：使用所述掺杂磁粉的粘合材料将不导磁的纤维状材料绕周形成的环形柱状结构粘合并固化；

S3：对S2步骤中的环形的柱状结构中的磁粉进行充磁。

2.根据权利要求1所述的永磁电机转子制造方法，其特征在于，所述S2步骤包括：

S21：将掺杂有磁粉的所述不导磁的粘合材料涂覆在所述不导磁的纤维状材料上；

S22：将所述不导磁的纤维状材料缠绕成环形的柱状结构。

3.根据权利要求2所述的永磁电机转子制造方法，其特征在于，所述S22步骤为：

在转轴的外周壁上将所述不导磁的纤维状材料缠绕成环形的柱状结构。

4.根据权利要求1所述的永磁电机转子制造方法，其特征在于，所述S2步骤包括：

S23：将所述不导磁的纤维状材料编织成镂空的环形的柱状结构；

S24：将掺杂有磁粉的所述不导磁的粘合材料填充在所述不导磁的纤维状材料编织成柱状结构的镂空处。

5.根据权利要求1所述的永磁电机转子制造方法，其特征在于，所述S2步骤包括：

S25：将掺杂有磁粉的所述不导磁的粘合材料涂覆在所述不导磁的纤维状材料上；

S26：将所述不导磁的纤维状材料叠成环形板；

S27：将多个所述环形板叠压形成环形的柱形结构。

6.根据权利要求1所述的永磁电机转子制造方法，其特征在于，所述纤维状材料为碳纤维或玻璃纤维。

7.根据权利要求1所述的永磁电机转子制造方法，其特征在于，所述粘合材料为树脂。

8.根据权利要求1所述的永磁电机转子制造方法，其特征在于，所述磁粉的材质为钐铁氮、钕铁硼和钐钴中的一种。

9.一种电机转子，其特征在于，所述电机转子应用如权利要求1-8任一项所述的永磁电机转子制造方法制成。

10.一种永磁电机，其特征在于，所述永磁电机包括权利要求9所述的电机转子。

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