CN112467902A - 一种混合式磁场转子及混合式磁场转子的装配方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及永磁电机技术领域，提供一种混合式磁场转子及混合式磁场转子的装配方法，该混合式磁场转子包括：切向转子部、轴向转子部，以及多个连通铁芯；所述切向转子部和所述轴向转子部同轴设置，多个所述连通铁芯主体分别装配于所述切向转子部内，多个所述连通铁芯一端均与所述轴向转子部接触；所述切向转子部和轴向转子部各自的磁极轴向上一一对应，且轴向对应位置的极性均相同。使用时，充分利用转子内部空间结构，通过采用不同方向混合磁场组合技术实现转子磁性能大幅提升，解决了行业转子磁性能受结构限制的瓶颈技术问题，提升电机功率密度。

Description

一种混合式磁场转子及混合式磁场转子的装配方法
技术领域
本申请涉及永磁电机设备领域，尤其涉及一种混合式磁场转子及混合式磁场转子的装配方法。
背景技术
随着政府节能政策导向、市场发展需求，家用电器风机直流化逐步成为趋势，目前行业采用无刷电机均为径向磁场表贴结构，电机功率密度较低且材料利用率低。
受电机原材料市场价格上涨，高功率密度电机成为无刷直流电机发展趋势。在永磁电机中，为了提高电机性能，通常需要获得较高的转子磁性能，在有限结构下，相比表贴式与内嵌径向式转子，内置切向式转子结构可有效增大磁通面积，提高有效气隙磁通，进而提升电机性能。但内嵌切向式结构永磁体受径向方向内侧与外侧设计隔磁桥限制，存在一定的漏磁导致性能下降，转子的结构强度与隔磁效果相互制约。
发明内容
本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的转子的结构强度与隔磁效果相互制约的问题，提供一种能够大幅提升转子磁性能的混合式磁场转子。
本申请的另一个主要目的在于克服上述现有技术的转子的结构强度与隔磁效果相互制约的问题，提供一种能够大幅提升转子磁性能的混合式磁场转子的装配方法。
根据本申请的一个方面，提供了一种混合式磁场转子，包括：切向转子部、轴向转子部，以及多个连通铁芯；所述切向转子部和所述轴向转子部同轴设置，多个所述连通铁芯主体分别装配于所述切向转子部内，多个所述连通铁芯一端均与所述轴向转子部接触；所述切向转子部和轴向转子部各自的磁极轴向上一一对应，且轴向对应位置的极性均相同。
可选的，所述切向转子部与所述轴向转子部沿轴向方向具有之间具有轴向隔磁间距。
可选的，所述轴向转子部具有第一磁极面和第二磁极面，所述第一磁极面和所述第二磁极面形成于所述轴向转子部的径向方向两侧。
可选的，所述连通铁芯具有凸出于所述切向转子部的接触段，所述接触段位于所述切向转子部与所述轴向转子部之间。
可选的，还包括导磁铁芯，所述导磁铁芯与所述轴向转子部同轴连接，且所述导磁铁芯位于所述轴向转子部的第二磁极面外侧。
可选的，所述切向转子部包括转子铁芯和多个磁钢；
所述转子铁芯具有沿圆周间隔设置的多个铁芯槽，多个所述磁钢分别嵌入多个所述铁芯槽内。
可选的，所述转子铁芯具有沿圆周间隔开设的多个通孔，所述连通铁芯分别装配于多个所述通孔。
可选的，所述通孔数量为n，所述轴向转子部的极对数为P；其中n＝2P。
根据本申请的另一方面，一种混合式磁场转子的装配方法，包括以下步骤：
通过冲压模具将硅钢片叠压形成转子铁芯、导磁铁芯以及连通铁芯；
通过压铸模将磁粉压铸成磁瓦，将充磁后的磁瓦内嵌于转子铁芯的铁芯槽内，形成切向转子部；
通过压铸模将磁粉压铸成磁环，充磁后的磁环形成轴向转子部；
将连通铁芯插入转子铁芯的通孔内，并将连通铁芯与轴向转子部的第一磁极面接触；
将导磁铁芯与轴向转子部装配，并将导磁铁芯与轴向转子部的第二磁极面接触；
将合成后的转子放入注塑模具内注塑为一体制成混合式磁场转子。
可选的，在叠压形成转子铁芯步骤中，所述硅钢片沿轴向方向叠压形成所述转子铁芯和所述导磁铁芯，所述硅钢片沿切向方向或径向方向叠压形成所述连通铁芯。
可选的，在磁瓦成型步骤中，所述磁瓦采用平行充磁。
可选的，在磁环成型步骤中，所述磁环采用轴向充磁。
由上述技术方案可知，本申请的混合式磁场转子及混合式磁场转子的装配方法的优点和积极效果在于：
本申请提供的一种混合式磁场转子，沿转子空间结构看，切向转子部的磁场为径向圆周切向，轴向磁场转子部的磁场为轴向，该混合式磁场转子的转子磁场由切向磁场和轴向磁场混合而成，经切向磁场的连通铁芯导磁形成一个磁极，以N极为例，切向转子部的多个N极磁场合并后形成N极磁场，轴向转子部N极磁场经连通铁芯与切向转子部合并后的N极磁场再次合并，S极磁场与N极磁场形成方式相同，实现不同空间方向磁场间耦合，形成混合磁场转子。本发明充分利用转子内部空间结构，通过切向和轴向的混合磁场组合实现转子磁性能大幅提升，解决了行业转子磁性能受结构限制的瓶颈技术问题，提升电机功率密度。
本申请提供的一种混合式磁场转子的装配方法，其有益效果与上述混合式磁场转子一致，在此就不再赘述。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的结构示意图；
图2是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的切向转子部的结构示意图；
图3是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的连通铁芯和切向转子部安装时的结构示意图；
图4是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的连通铁芯和切向转子部安装后的结构示意图；
图5是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的轴向隔磁间距的结构示意图；
图6是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的切向转子部的磁路分布图；
图7是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的磁路分布图；
图8是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的爆炸图。
其中，附图标记说明如下：
1、切向转子部；11、转子铁芯；12、铁芯槽；13、通孔；14、磁钢；2、连通铁芯；21-接触段；3、轴向转子部；31、第一磁极面；32-第二磁极面；4、导磁铁芯；5、轴向隔磁间距。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参照图1-图8所示，图1是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的结构示意图；图2是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的切向转子部的结构示意图；图3是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的连通铁芯和切向转子部安装时的结构示意图；图4是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的连通铁芯和切向转子部安装后的结构示意图；图5是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的轴向隔磁间距的结构示意图；图6是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的切向转子部的磁路分布图；图7是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的磁路分布图；图8是根据一示例性实施方式示出的一种混合式磁场转子的爆炸图。
在永磁电机中，为了提高电机性能，通常需要获得较高的转子磁性能，在有限结构下，相比表贴式与内嵌径向式转子，内置切向式转子结构可有效增大磁通面积，提高有效气隙磁通，进而提升电机性能。但内嵌切向式结构永磁体受径向方向内侧与外侧设计隔磁桥限制，存在一定的漏磁导致性能下降，转子的结构强度与隔磁效果相互制约。
为了解决上述技术问题，本申请提供一种混合式磁场转子。参见图1-图8，图1-图8中代表性地示出能够体现本申请的原理的一种混合式磁场转子，包括：切向转子部1、轴向转子部3，以及多个连通铁芯2；所述切向转子部1和所述轴向转子部3同轴设置，多个所述连通铁芯2主体分别装配于所述切向转子部1内，多个所述连通铁芯2一端均与所述轴向转子部3接触；所述切向转子部1和轴向转子部3各自的磁极轴向上一一对应，且轴向对应位置的极性均相同。
本实施例示出了一种切向转子部1和轴向转子部3各自的磁极的分布方式，如图5-图7所示，对应轴向转子部3安装连通铁芯2两侧的磁极极性与其相对的轴向转子部3的磁极的极性相同，从而使得切向转子部1和轴向转子部3各自的磁极在轴向上一一对应，且二者沿圆周交替均布。
本申请提供的一种混合式磁场转子，沿转子空间结构看，如图1所示，切向转子部1的磁场为径向圆周切向，轴向磁场转子部的磁场为轴向，该混合式磁场转子的转子磁场由切向磁场和轴向磁场混合而成，经切向磁场的连通铁芯2导磁形成一个磁极，请参照图7所示，图7示出了混合式磁场转子的N极磁路和S极磁路，其中，以N极为例，切向转子部1的多个N极磁场合并后形成N极磁场，轴向转子部3的N极磁场经连通铁芯2与切向转子部1合并后的N极磁场再次合并，S极磁场与N极磁场形成方式相同，实现不同空间方向磁场间耦合，形成混合磁场转子。本发明充分利用转子内部空间结构，通过切向和轴向的混合磁场组合实现转子磁性能大幅提升，解决了行业转子磁性能受结构限制的瓶颈技术问题，提升电机功率密度。
本实施例的可选方案中，如图5所示，所述切向转子部1与所述轴向转子部3具有轴向隔磁间距5。切向转子部1和轴向转子部3直接连通，由于各自部分磁极极性相反，N极和S极相互抵消，就会产生漏磁现象，因而，装配时，切向转子部1与轴向转子部3沿轴向方向具有轴向隔磁间距5，从而减少漏磁现象的产生，提升混合式磁场转子的磁性能。
本实施例的可选方案中，如图5所示，所述轴向转子部3具有第一磁极面31和第二磁极面32，所述第一磁极面31和所述第二磁极面32形成于所述轴向转子部3的径向方向两侧。
本实施例的可选方案中，如图3-图4所示，所述连通铁芯2具有凸出于所述切向转子部1的接触段21，所述接触段21位于所述切向转子部1与所述轴向转子部3之间。所述连通铁芯2从切向转子部1的通孔13穿过并与轴向转子部3的第一磁极面31接触，各个接触段21与轴向转子部3的第一磁极面31分别接触，使得通孔13两侧的磁极与对应轴向转子部3相同极性的磁极实现连通。
本实施例的可选方案中，如图6和图8所示，还包括导磁铁芯4，所述导磁铁芯4与所述轴向转子部3同轴连接且所述导磁铁芯4位于所述轴向转子部3的第二磁极面32外侧。为了与轴向转子部3相匹配，该导磁铁芯4采用环形导磁铁芯4，所述轴向磁场磁极的第二磁极面32设置有环形导磁铁芯4，使得第二磁极形成回路，有效加强导磁能力及磁场强度。
本实施例的可选方案中，如图2所示，所述切向转子部1包括转子铁芯11和多个磁钢14；所述转子铁芯11具有沿圆周间隔设置的多个铁芯槽12，多个所述磁钢14分别嵌入多个所述铁芯槽12内。如图5-图6所示，切向转子部1的磁场，以N极为例，由多个磁钢14形成切向磁场并联经转子铁芯11合并后形成N极磁场，S极磁场与N极磁场形成方式相同。
本实施例的可选方案中，如图1-图3所示，所述转子铁芯11具有沿圆周间隔开设的多个通孔13，所述连通铁芯2分别装配于多个所述通孔13。
本实施例的可选方案中，所述通孔13数量为n，所述轴向转子部3的极对数为P；其中n＝2P。
此处需要理解的是，切向转子部1和轴向转子部3不限于图示及描述数量，可以为其他数量的多个组合而成，所述N极、S极为示例，不限定于图示。
参见图2，图2中代表性地示出能够体现本申请的原理的一种混合式磁场转子的装配方法，包括以下步骤：
通过冲压模具将硅钢片叠压形成转子铁芯11、导磁铁芯4以及连通铁芯2；
通过压铸模将磁粉压铸成磁瓦，将充磁后的磁瓦内嵌于转子铁芯11的铁芯槽12内，形成切向转子部1；
通过压铸模将磁粉压铸成磁环，充磁后的磁环形成轴向转子部3；
将连通铁芯2插入转子铁芯11的通孔13内，并将连通铁芯2与轴向转子部3的第一磁极面31接触；
将导磁铁芯4与轴向转子部3装配，并将导磁铁芯4与轴向转子部3的第二磁极面32接触；
将合成后的转子放入注塑模具内，通过尼龙或PBT等包塑料注塑为一体制成混合式磁场转子。
本申请提供的一种混合式磁场转子的装配方法，其有益效果与上述混合式磁场转子一致，在此就不再赘述。
在叠压形成转子铁芯11步骤中，所述硅钢片沿轴向方向叠压形成所述转子铁芯11和所述导磁铁芯4，所述硅钢片可沿切向方向、轴向方向或径向方向叠压形成所述连通铁芯2，其中切向方向和径向方向最优。
在磁瓦成型步骤中，所述磁瓦采用平行充磁。平行充磁即磁力线在轴线方向出入，平行充磁方式较为简便。
在磁环成型步骤中，所述磁环采用轴向充磁。电磁学中，按照右手定则，园拄型磁铁充磁时，大姆指指向上或下为轴向充磁。
此处需要理解的是，切向转子部1与轴向转子部3的磁极连通不限于图示方案结构及描述方式，也可以为其他衍生及关联结构及方式，连通铁芯2可以是径向叠压、切向叠压或轴向叠压，上述结构的形状尺寸可基于本发明衍生的同样满足本专利保护范围。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种混合式磁场转子，其特征在于，包括：切向转子部(1)、轴向转子部(3)，以及多个连通铁芯(2)；
所述切向转子部(1)和所述轴向转子部(3)同轴设置，多个所述连通铁芯(2)主体分别装配于所述切向转子部(1)内，多个所述连通铁芯(2)一端均与所述轴向转子部(3)接触；
所述切向转子部(1)和轴向转子部(3)各自的磁极轴向上一一对应，且轴向对应位置的极性均相同。
2.如权利要求1所述的一种混合式磁场转子，其特征在于，所述切向转子部(1)与所述轴向转子部(3)之间具有轴向隔磁间距(5)。
3.如权利要求1所述的一种混合式磁场转子，其特征在于，所述轴向转子部(3)具有第一磁极面(31)和第二磁极面(32)，所述第一磁极面(31)和所述第二磁极面(32)形成于所述轴向转子部(3)的轴向方向两侧。
4.如权利要求1所述的一种混合式磁场转子，其特征在于，所述连通铁芯(2)具有凸出于所述切向转子部(1)的接触段(21)，所述接触段(21)位于所述切向转子部(1)与所述轴向转子部(3)之间。
5.如权利要求3所述的一种混合式磁场转子，其特征在于，其特征在于，还包括导磁铁芯(4)，所述导磁铁芯(4)与所述轴向转子部(3)同轴连接，且所述导磁铁芯(4)位于所述轴向转子部(3)的第二磁极面(32)外侧。
6.如权利要求1所述的一种混合式磁场转子，其特征在于，所述切向转子部(1)包括转子铁芯(11)和多个磁钢(14)；
所述转子铁芯(11)具有沿圆周间隔设置的多个铁芯槽(12)，多个所述磁钢(14)分别嵌入多个所述铁芯槽(12)内。
7.如权利要求1至6任一项所述的一种混合式磁场转子，其特征在于，所述转子铁芯(11)具有沿圆周间隔开设的多个通孔(13)，所述连通铁芯(2)分别装配于多个所述通孔(13)。
8.如权利要求7所述的一种混合式磁场转子，其特征在于，所述通孔(13)数量为n，所述轴向转子部(3)的极对数为P；其中n＝2P。
9.一种混合式磁场转子的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过冲压模具将硅钢片叠压形成转子铁芯(11)、导磁铁芯(4)以及连通铁芯(2)；
通过压铸模将磁粉压铸成磁瓦，将充磁后的磁瓦内嵌于转子铁芯(11)的铁芯槽(12)内，形成切向转子部(1)；
通过压铸模将磁粉压铸成磁环，充磁后的磁环形成轴向转子部(3)；
将连通铁芯(2)插入转子铁芯(11)的通孔(13)内，并将连通铁芯(2)与轴向转子部(3)的第一磁极面(31)接触；
将导磁铁芯(4)与轴向转子部(3)装配，并将导磁铁芯(4)与轴向转子部(3)的第二磁极面(32)接触；
将合成后的转子放入注塑模具内注塑为一体制成混合式磁场转子。
10.如权利要求9所述的一种混合式磁场转子的装配方法，其特征在于，在叠压形成转子铁芯(11)步骤中，所述硅钢片沿轴向方向叠压形成所述转子铁芯(11)和所述导磁铁芯(4)，所述硅钢片沿切向方向或径向方向叠压形成所述连通铁芯(2)。
11.如权利要求9所述的一种混合式磁场转子的装配方法，其特征在于，在磁瓦成型步骤中，所述磁瓦采用平行充磁。
12.如权利要求9所述的一种混合式磁场转子的装配方法，其特征在于，在磁环成型步骤中，所述磁环采用轴向充磁。
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