CN112398250A - 电机转子组件及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电机设备技术领域，具体涉及一种电机转子组件及电机。它解决了现有转子体积大等技术问题。包括中心具有电机轴的转子体，其特征在于，所述的转子体为呈圆片状的硅钢片，且所述的转子体至少一个端面周向依次具有若干S磁极区域和N磁极区域，且所述的S磁极区域和N磁极区域一一均匀交错且相邻分布设置。优点在于：取消了转子磁轭结构，通过硅钢片和多个永磁体构成转子结构，减小了转子的体积和重量，转子自身转动时损耗小。硅钢片一体成型，结构强度高，转子体两端的S、N磁极区域分别一一对应设置，隔磁结构能起到阻隔S磁极和N磁极相通，提高永磁体利用率，转子转动时稳定性强，电机的功率密度高。
Description
技术领域
本发明属于电机设备技术领域，具体涉及一种电机转子组件及电机。
背景技术
轴向永磁电机也称盘式永磁电机，较其他电机来说，具有结构紧凑、效率高、功率密度大等优点，因此获得越来越多的关注。现有的轴向永磁电机一般均是由转子、定子、端盖、机壳等组成，现有的转子和定子上一般均具有磁轭，轴向永磁电机转子上的磁轭本身不生产磁场，在磁路中只起磁力线传输的作用，但是转子磁轭对应定子的部分区域是无法起到磁力线传输的作用的，而由于转子磁轭体积和重量较大，转子自身转动时会造成较高的损耗，这样无疑对轴向永磁电机的发展造成了一定影响。
为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案，例如中国专利文献公开了一种无磁轭永磁电机转子结构[申请号：201721531374.1]：包括轴、永磁体和磁极；轴为多棱柱结构，横截面为偶数边的多边形；永磁体和磁极沿多棱柱轴周向依次间隔固定在多棱柱轴外表面的平面上；其中永磁体为长方体结构，磁极与多棱柱轴相贴的内表面为平面，外表面为圆弧面，两侧面为平面且分别与相邻的永磁体贴合；永磁体采用平行充磁，充磁方向与所处的多棱柱轴平面平行；与同一磁极相邻的两个永磁体端部极性相反。
上述方案虽然在一定程度上解决了现有转子磁轭体积大的问题，但是由于该方案中永磁体和磁极是通过胶或螺钉固定在多棱柱轴上的，当转子高速转动时在离心力的作用下该转子可能会解体，结构强度低，稳定性较差。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种体积小、重量轻，强度高的电机转子组件。
本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种稳定性高的电机。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本电机转子组件，包括中心具有电机轴的转子体，其特征在于，所述的转子体为呈圆片状的硅钢片，且所述的转子体至少一个端面周向依次具有若干S磁极区域和N磁极区域，且所述的S磁极区域和N磁极区域一一均匀交错且相邻分布设置。
在上述的电机转子组件中，所述的转子体两个端面均具有S磁极区域和N磁极区域，所述的转子体两个端面的S磁极区域一一对应设置，且所述的转子体两个端面的N磁极区域一一对应设置。
在上述的电机转子组件中，相邻的S磁极区域和N磁极区域之间设有隔磁结构。
在上述的电机转子组件中，所述的S磁极区域和N磁极区域的大小外形相同，所述的转子体同一端面上的S磁极区域的个数和N磁极区域个数相同且均为偶数个，且所述的转子体同一端面上的S磁极区域分别对称设置在转子体的端面周向两侧，所述的转子体同一端面上的N磁极区域分别对称设置在转子体的端面周向两侧。
在上述的电机转子组件中，所述的转子体周向通过定位结构设有若干第一永磁体和第二永磁体，且所述的第一永磁体以转子体的圆心为周向发散均匀分布设置，且所述的第二永磁体沿转子体周向均匀分布设置，且所述的S磁极区域和N磁极区域分别形成于相邻的两个第一永磁体以及第二永磁体之间。
在上述的电机转子组件中，所述的第一永磁体和第二永磁体的一侧具有均S磁极，且第一永磁体和第二永磁体的另一侧均具有N磁极，所述的转子体同一端面上相邻两个第一永磁体的S磁极和第二永磁体的S磁极之间形成上述的S磁极区域，且所述的转子体同一端面上相邻两个第一永磁体的N磁极和第二永磁体的N磁极之间形成上述的N磁极区域，且所述的S磁极区域和N磁极区域均呈扇形结构。
在上述的电机转子组件中，所述的定位结构包括若干均匀分布且均以转子体的圆心为中心周向发散设置的条形槽，所述的条形槽的延长线均延伸至转子体圆心处，相邻两个条形槽靠近转子体圆心的一端之间设有弧形槽，且所述的弧形槽周向均匀分布形成与转子体圆心同心设置的环形结构，且所述的条形槽和弧形槽分别贯穿转子体的两个端面，且所述的第一永磁体设置在条形槽内，所述的第二永磁体设置在弧形槽内，且所述的第一永磁体和第二永磁体均与转子体的端面齐平。
在上述的电机转子组件中，所述的隔磁结构包括设置在第一永磁体靠近转子体圆心一端和第二永磁体之间的内隔磁组件和/或设置在相邻两个第一永磁体远离转子体圆心的一端之间的外隔磁组件；所述的内隔磁组件包括若干贯穿转子体两端面且以转子体的圆心为中心周向发散设置的条形隔离槽，所述的条形隔离槽分别位于相邻的两个弧形槽之间且沿条形槽靠近转子体靠近圆心的一端轴向设置；所述的外隔磁组件包括若干周向均匀分布设置在转子体周向外侧且分别位于相邻两个第一永磁体远离转子体圆心的一端之间的弧形隔磁槽，相邻两个第一永磁体之间至少具有两个弧形隔磁槽，且相邻两个弧形隔磁槽之间形成加强部；或者，所述的外隔磁组件为覆设置转子体周向外侧的隔磁涂层；或者，所述的外隔磁组件包括分别均匀形成于转子体周向外侧边缘且向内凹陷的弧形凹陷部，且所述的弧形凹陷部分别位于相邻两个第一永磁体远离转子体圆心的一端之间，且所述的弧形凹陷部外侧具有隔磁层。
具有上述的电机转子组件的电机如下所述：本电机，包括电机壳体，所述的电机壳体内转动设有转子体，且所述的转子体中心的电机轴至少一端转动穿出于电机壳体外侧，其特征在于，所述的转子体至少一端端面对应设有定子组件，且所述的定子组件分别和转子体的S磁极区域和N磁极区域相互对应。
在上述的电机中，所述的转子体两端端面分别对应设有定子组件，且所述的定子组件分别包括套设于电机轴周向外侧的且具有若干导电条的定子线圈，所述的定子线圈远离转子体的一端端面具有环形凹槽，且所述的环形凹槽内设有定子磁轭。
与现有的技术相比，当本发明的优点在于：
1、取消了转子磁轭结构，通过硅钢片和多个永磁体构成转子结构，减小了转子的体积和重量，转子自身转动时损耗小。
2、硅钢片一体成型，结构强度高，转子体两端的S、N磁极区域分别一一对应设置，隔磁结构能起到阻隔S磁极和N磁极相通，提高永磁体利用率，转子转动时稳定性强，电机的功率密度高。
附图说明
图1是本发明实施例一中的电机转子组件的结构示意图；
图2是本发明实施例一中的的电机转子组件另一个视角的结构示意图；
图3是本发明实施例一中的的电机的结构爆炸图；
图4是本发明实施例一中的的电机的结构剖视图；
图5是本发明实施例二中的电机转子组件的结构示意图；
图中，转子体1、S磁极区域11、S磁极111、N磁极区域12、N磁极121、扇形散热/减重槽13、圆形散热/减重孔14、转子孔15、锁紧螺母16、电机轴2、隔磁结构3、内隔磁组件31、条形隔离槽311、外隔磁组件32、弧形隔磁槽321、加强部322、弧形凹陷部323、隔磁层324、定位结构4、条形槽41、弧形槽42、第一永磁体5、第二永磁体6、电机壳体7、电机机座71、电机端盖72、冷却液进口73、冷却液出口74、散热槽77、散热槽78、定子组件8、定子线圈81、导电条811、环形凹槽82、定子磁轭83。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
如图1-2所示，本电机转子组件，包括中心具有电机轴2的转子体1，转子体1为呈圆片状的硅钢片，且转子体1至少一个端面周向依次具有若干S磁极区域11和N磁极区域12，且S磁极区域11和N磁极区域12一一均匀交错且相邻分布设置。优选地，这里的转子体1两个端面均具有S磁极区域11和N磁极区域12，转子体1两个端面的S磁极区域11一一对应设置，且转子体1两个端面的N磁极区域12一一对应设置。同时，这里的S磁极区域11和N磁极区域12的大小外形相同，转子体1同一端面上的S磁极区域11的个数和N磁极区域12个数相同且均为偶数个，例如，本实施例中S磁极区域11和N磁极区域12分别为六个且一一交错相邻设置，且转子体1同一端面上的S磁极区域11分别对称设置在转子体1的端面周向两侧，转子体1同一端面上的N磁极区域12分别对称设置在转子体1的端面周向两侧。
显然，转子体1两端的S磁极区域11和N磁极区域12分别一一对应设置，这样当转子体1两端均设置定子时能提高转子转动时稳定性，通过一体成型的硅钢片和永磁体相互组合代替现有磁轭结构，有效地减小了转子组件的体积和重量，这样使得转子自身转动时损耗更小，同时，增加了转子体1的结构强度。
为了实现S磁极区域11和N磁极区域12分布设置在转子体1的端面上，这里的转子体1周向通过定位结构4设有12个第一永磁体5和12个第二永磁体6，且第一永磁体5以转子体1的圆心为周向发散均匀分布设置，且第二永磁体6沿转子体1周向均匀分布设置，且S磁极区域11和N磁极区域12分别形成于相邻的两个第一永磁体5以及第二永磁体6之间。
这里的第一永磁体5和第二永磁体6的一侧具有均S磁极111，且第一永磁体5和第二永磁体6的另一侧均具有N磁极121，转子体1同一端面上相邻两个第一永磁体5的S磁极111和第二永磁体6的S磁极111之间形成上述的S磁极区域11，且转子体1同一端面上相邻两个第一永磁体5的N磁极121和第二永磁体6的N磁极121之间形成上述的N磁极区域12，且S磁极区域11和N磁极区域12均呈扇形结构。即相邻两个呈条状的第一永磁体5的N磁极121相对且与设置在第一永磁体5靠近转子体1圆心一端之间且呈弧形的第二永磁体6的N磁极121共同形成N磁极区域12，同样地，另一组相邻两个第一永磁体5的S磁极111相对且与设置在第一永磁体5靠近转子体1圆心一端之间的第二永磁体6的S磁极111共同形成S磁极区域11。
为了实现转子体1两端面均具有S磁极区域11和N磁极区域12，这里的定位结构4包括12个均匀分布且均以转子体1的圆心为中心周向发散设置的条形槽41，条形槽41的延长线均延伸至转子体1圆心处，相邻两个条形槽41靠近转子体1圆心的一端之间设有弧形槽42，即这里的弧形槽42数量也为12个，且弧形槽42周向均匀分布形成与转子体1圆心同心设置的环形结构，且条形槽41和弧形槽42分别贯穿转子体1的两个端面，且第一永磁体5设置在条形槽41内，第二永磁体6设置在弧形槽42内，且第一永磁体5和第二永磁体6均与转子体1的端面齐平。优选地，这里的第一永磁体5和第二永磁体6均采用嵌设方式设置在条形槽41与弧形槽42内，这样提高了转子体1转动时第一永磁体5和第二永磁体6的稳定性。
为了提高第一永磁体5和第二永磁体6的永磁体利用率，减少S磁极区域11和N磁极区域12之间的磁通量，这里的相邻的S磁极区域11和N磁极区域12之间设有隔磁结构3。优选地，这里的隔磁结构3包括设置在第一永磁体5靠近转子体1圆心一端和第二永磁体6之间的内隔磁组件31和/或设置在相邻两个第一永磁体5远离转子体1圆心的一端之间的外隔磁组件32；内隔磁组件31包括若干贯穿转子体1两端面且以转子体1的圆心为中心周向发散设置的条形隔离槽311，条形隔离槽311分别位于相邻的两个弧形槽42之间且沿条形槽41靠近转子体1靠近圆心的一端轴向设置；外隔磁组件32包括若干周向均匀分布设置在转子体1周向外侧且分别位于相邻两个第一永磁体5远离转子体1圆心的一端之间的弧形隔磁槽321，相邻两个第一永磁体5之间至少具有两个弧形隔磁槽321，且相邻两个弧形隔磁槽321之间形成加强部322。显然，通过内外设置的条形隔离槽311和弧形隔磁槽321可以有效减少S磁极区域11和N磁极区域12之间磁性相互传导，提高永磁体利用效率，相邻两个第一永磁体5之间之所以至少具有两个弧形隔磁槽321是为了在弧形隔磁槽321之间形成加强部322，防止转子体1高速转动时周向边缘产生损坏。
另外，本实施例中，转子体1上还设有若干扇形散热/减重槽13以及圆形散热/减重孔14，其一一交错均匀分布且设置在弧形槽42靠近转子体1圆心一侧。在转子体1的中心具有转子孔15，电机轴2通过键槽组件穿设固定在转子孔15内，且转子体1一端分别设置用于固定电机轴2的锁紧螺母16。
如图3-4所示，本实施例中采用电机转子组件的电机，包括电机壳体7，电机壳体7内转动设有转子体1，且转子体1中心的电机轴2至少一端转动穿出于电机壳体7外侧，转子体1两端端面分别对应设有定子组件8，且定子组件8分别和转子体1的S磁极区域11和N磁极区域12相互对应。
优选地，这里的定子组件8分别包括套设于电机轴2周向外侧的且具有若干导电条811的定子线圈81，定子线圈81远离转子体1的一端端面具有环形凹槽82，且环形凹槽82内设有定子磁轭83。转子体1两端均设置定子组件，可以有效提高转子转动时稳定性强。
这里的电机壳体7包括呈圆筒状且周向具有散热筋的电机机座71，电机机座71两端敞口且分别通过电机端盖72封闭，其中一个电机端盖72上设有冷却液进口73和冷却液出口74，且两个电机端盖72靠近电机机座71的一端端面周向外侧分别具有导液孔75，电机机座71周向具有若干轴向贯穿电机机座71的散热通道76，两个电机端盖72上的导液孔75分别通过散热通道76相连通，在电机端盖72远离电机机座71的一端端面上还设有若干分别和导液孔75相连通且呈弯曲状的散热槽77，且电机端盖72远离电机机座71的一端端面具有能将散热槽77封闭的散热槽78。
实施例二
本实施例的结构、原理以及实施步骤与实施例一类似，不同的地方在于，本实施例中的外隔磁组件32为覆设置转子体1周向外侧的隔磁涂层；或者，如图5所示，外隔磁组件32包括分别均匀形成于转子体1周向外侧边缘且向内凹陷的弧形凹陷部323，且弧形凹陷部323分别位于相邻两个第一永磁体5远离转子体1圆心的一端之间，且弧形凹陷部323外侧具有隔磁层324。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了转子体1、S磁极区域11、S磁极111、N磁极区域12、N磁极121、扇形散热/减重槽13、圆形散热/减重孔14、转子孔15、锁紧螺母16、电机轴2、隔磁结构3、内隔磁组件31、条形隔离槽311、外隔磁组件32、弧形隔磁槽321、加强部322、弧形凹陷部323、隔磁层324、定位结构4、条形槽41、弧形槽42、第一永磁体5、第二永磁体6、电机壳体7、电机机座71、电机端盖72、冷却液进口73、冷却液出口74、散热槽77、散热槽78、定子组件8、定子线圈81、导电条811、环形凹槽82、定子磁轭83等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种电机转子组件，包括中心具有电机轴(2)的转子体(1)，其特征在于，所述的转子体(1)为呈圆片状的硅钢片，且所述的转子体(1)至少一个端面周向依次具有若干S磁极区域(11)和N磁极区域(12)，且所述的S磁极区域(11)和N磁极区域(12)一一均匀交错且相邻分布设置。
2.根据权利要求1所述的电机转子组件，其特征在于，所述的转子体(1)两个端面均具有S磁极区域(11)和N磁极区域(12)，所述的转子体(1)两个端面的S磁极区域(11)一一对应设置，且所述的转子体(1)两个端面的N磁极区域(12)一一对应设置。
3.根据权利要求1所述的电机转子组件，其特征在于，相邻的S磁极区域(11)和N磁极区域(12)之间设有隔磁结构(3)。
4.根据权利要求1或2或3所述的电机转子组件，其特征在于，所述的S磁极区域(11)和N磁极区域(12)的大小外形相同，所述的转子体(1)同一端面上的S磁极区域(11)的个数和N磁极区域(12)个数相同且均为偶数个，且所述的转子体(1)同一端面上的S磁极区域(11)分别对称设置在转子体(1)的端面周向两侧，所述的转子体(1)同一端面上的N磁极区域(12)分别对称设置在转子体(1)的端面周向两侧。
5.根据权利要求3所述的电机转子组件，其特征在于，所述的转子体(1)周向通过定位结构(4)设有若干第一永磁体(5)和第二永磁体(6)，且所述的第一永磁体(5)以转子体(1)的圆心为周向发散均匀分布设置，且所述的第二永磁体(6)沿转子体(1)周向均匀分布设置，且所述的S磁极区域(11)和N磁极区域(12)分别形成于相邻的两个第一永磁体(5)以及第二永磁体(6)之间。
6.根据权利要求5所述的电机转子组件，其特征在于，所述的第一永磁体(5)和第二永磁体(6)的一侧具有均S磁极(111)，且第一永磁体(5)和第二永磁体(6)的另一侧均具有N磁极(121)，所述的转子体(1)同一端面上相邻两个第一永磁体(5)的S磁极(111)和第二永磁体(6)的S磁极(111)之间形成上述的S磁极区域(11)，且所述的转子体(1)同一端面上相邻两个第一永磁体(5)的N磁极(121)和第二永磁体(6)的N磁极(121)之间形成上述的N磁极区域(12)，且所述的S磁极区域(11)和N磁极区域(12)均呈扇形结构。
7.根据权利要求5所述的电机转子组件，其特征在于，所述的定位结构(4)包括若干均匀分布且均以转子体(1)的圆心为中心周向发散设置的条形槽(41)，所述的条形槽(41)的延长线均延伸至转子体(1)圆心处，相邻两个条形槽(41)靠近转子体(1)圆心的一端之间设有弧形槽(42)，且所述的弧形槽(42)周向均匀分布形成与转子体(1)圆心同心设置的环形结构，且所述的条形槽(41)和弧形槽(42)分别贯穿转子体(1)的两个端面，且所述的第一永磁体(5)设置在条形槽(41)内，所述的第二永磁体(6)设置在弧形槽(42)内，且所述的第一永磁体(5)和第二永磁体(6)均与转子体(1)的端面齐平。
8.根据权利要求7所述的电机转子组件，其特征在于，所述的隔磁结构(3)包括设置在第一永磁体(5)靠近转子体(1)圆心一端和第二永磁体(6)之间的内隔磁组件(31)和/或设置在相邻两个第一永磁体(5)远离转子体(1)圆心的一端之间的外隔磁组件(32)；所述的内隔磁组件(31)包括若干贯穿转子体(1)两端面且以转子体(1)的圆心为中心周向发散设置的条形隔离槽(311)，所述的条形隔离槽(311)分别位于相邻的两个弧形槽(42)之间且沿条形槽(41)靠近转子体(1)靠近圆心的一端轴向设置；所述的外隔磁组件(32)包括若干周向均匀分布设置在转子体(1)周向外侧且分别位于相邻两个第一永磁体(5)远离转子体(1)圆心的一端之间的弧形隔磁槽(321)，相邻两个第一永磁体(5)之间至少具有两个弧形隔磁槽(321)，且相邻两个弧形隔磁槽(321)之间形成加强部(322)；或者，所述的外隔磁组件(32)为覆设置转子体(1)周向外侧的隔磁涂层；或者，所述的外隔磁组件(32)包括分别均匀形成于转子体(1)周向外侧边缘且向内凹陷的弧形凹陷部(323)，且所述的弧形凹陷部(323)分别位于相邻两个第一永磁体(5)远离转子体(1)圆心的一端之间，且所述的弧形凹陷部(323)外侧具有隔磁层(324)。
9.一种具有权利要求1-8中任意一项所述的电机转子组件的电机，包括电机壳体(7)，所述的电机壳体(7)内转动设有转子体(1)，且所述的转子体(1)中心的电机轴(2)至少一端转动穿出于电机壳体(7)外侧，其特征在于，所述的转子体(1)至少一端端面对应设有定子组件(8)，且所述的定子组件(8)分别和转子体(1)的S磁极区域(11)和N磁极区域(12)相互对应。
10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述的转子体(1)两端端面分别对应设有定子组件(8)，且所述的定子组件(8)分别包括套设于电机轴(2)周向外侧的且具有若干导电条(811)的定子线圈(81)，所述的定子线圈(81)远离转子体(1)的一端端面具有环形凹槽(82)，且所述的环形凹槽(82)内设有定子磁轭(83)。
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2020
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