CN114614601A - 一种轴向磁通电机转子 - Google Patents

Abstract

一种轴向磁通电机转子，所述轴向磁通电机转子是由转子盘、永磁体、护套和轴向固定件组合而成，所述转子盘上开设有转轴孔、散热孔和永磁体固定槽，并且转子盘是采用软磁复合材料，利用模压工艺制作而成的一体化部件，制作工艺简单、制作误差偏向小。所述永磁体固定槽上设置有T型限位齿和周向限位槽，方便永磁体插入和限位，并利用所述护套和轴向固定件对永磁体径向和轴向进行固定，防止在电机高速旋转时，永磁体发生松动和滑落，大大提高永磁体的牢固性。

Description

一种轴向磁通电机转子

技术领域：

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种轴向磁通电机转子结构。

背景技术：

轴向磁通电机也被称为盘式电机，即主磁路沿着轴向方向的电机。高性能永磁材料、高功率开关器件、模拟数字集成电路以及新型制造工艺的出现促进了轴向磁通电机的快速发展。轴向磁通电机因其独特的扁平化结构被广泛应用于计算机硬盘、飞轮储能、电动汽车、风力发电等需要薄形安装的场合。与传统的径向磁通电机铁芯利用率相比，轴向磁通电机的铁芯利用率高，能达到90％及以上。由于其具有轴向长度短、结构紧凑、铁芯利用率高等特点，导致轴向磁通电机具有较高的功率密度和转矩密度。

现有技术中，轴向磁通电机的永磁体通过粘贴技术直接粘接在转子盘上的应用极为广泛，由于轴向磁通电机的结构特点决定了电机转子要承受很大的轴向磁拉力，永磁体经常处于轴向磁拉力的工况下，很容易出现松动和脱落的现象，从而影响轴向磁通电机的性能。

因此，设计一种制作效率高、经济性强、工程上易于实现，并能避免轴向磁通电机的永磁体发生松动和脱落的新型转子，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，本发明提供了一种轴向磁通转子，制作工艺简单、制作偏差小、生产效率高，并能避免轴向磁通电机的永磁体发生松动和脱落，提高永磁体的定位可靠性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轴向磁通电机转子，包括转子盘、永磁体、护套和轴向固定件，所述转子盘为一体成型结构，转子盘由中心向外径方向包括转轴孔、散热孔和永磁体固定槽，所述永磁体固定槽设置有T型限位齿和周向限位槽，沿转子盘的周向均匀分布。所述永磁体个数为若干个，形状为扇形，扇形永磁体放置于永磁体固定槽的正面且沿着所述永磁体固定槽的周向均匀分布，所述护套套设在在所述转子盘上。所述T型限位齿和周向限位槽交替排布在转子盘上，所述周向限位槽形状随着永磁体形状设置，且周向限位槽的槽深度与所述永磁体厚度相同，所述T型限位齿设置于相邻两周向限位槽之间，由齿轭和齿顶两部分组成，所述齿轭厚度与永磁体的厚度保持一致，所述齿顶为T型限位齿高出永磁体的多余一部分，具有一定的厚度，并向其周向有一定的延伸，用于防止电机在高速旋转时永磁体发生滑动或者脱落。

进一步的，所述轴向固定件放置于永磁体固定槽的上方，所述轴向固定件的凸起块厚度与齿顶厚度相同，宽度与安装部位处相邻两齿顶之间的距离相同，所述轴向固定件与T型限位齿相贴部位的中间位置开有螺纹孔，所述T型限位齿上开设通孔，所述通孔和螺纹孔位置相对设置，且通孔和螺纹孔内穿设有螺栓。

进一步的，所述护套是采用强度高、柔软性好的的碳纤维材料，沿自身径向方向的半径等于转子盘的外径，包覆于整个转子盘外圈部分，用于径向限位永磁体。所述轴向固定件采用铝合金等导磁性能弱的材料，用于紧紧固定住永磁体，并保证永磁体产生的磁通能够顺利进入定子。

进一步的，所述转子盘是采用软磁复合材料，根据软磁复合材料的特点利用粉末冶金模压工艺制作而成的一体化部件，所述转轴孔、散热孔、永磁体固定槽全处于一体化部件上，不需要单独制作，不需要进行拼接。

有益效果：本发明通过对轴向磁通电机转子制作方法和结构进行改进，首先通过针对轴向磁通电机永磁体粘贴在转子盘表面，电机高转速时永磁体因粘贴不牢，容易出现滑动或者脱落这一方面，对轴向磁通电机转子进行了结构改进，可以使永磁体的固定更加牢固。然后采用软磁复合材料，通过粉末冶金模压工艺对转子盘进行制造，使转子盘为一体成型结构，可以解决转子盘制作困难，固定麻烦、误差偏大的问题。另外，采用护套和轴向固定件可以进一步对永磁体进行固定，预防电机在转动时永磁体沿径向滑动或者飞离。

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为本发明实施例提供的轴向磁通电机转子的爆炸结构示意图；

图2为本发明实施例提供的轴向磁通电机转子盘和永磁体的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的轴向磁通电机转子盘局部的结构示意图

图4为本发明实施例提供的永磁体的装配结构示意图；

图5为本发明实施例提供的轴向固定件的局部结构示意图。

图中:1-转子盘；2-转轴孔；3-散热孔；4-永磁体固定槽；7-永磁体；9-轴向固定件；41-T型限位齿；42-周向限位槽；91-凸起块；92-螺纹孔；411-齿轭；412-齿顶；413-通孔。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

如图1、图2所示，本发明公开了一种轴向磁通电机转子，包括转子盘1、永磁体7、护套8和轴向固定件9。转子盘1圆心处开有一个通孔为转轴孔2，用来放置转轴。在转轴孔2外圈开有六个散热孔3，便于对电机进行降温。永磁体固定槽4沿转子盘1周向均匀分布，用于放置永磁体，对永磁体进行固定。转子盘1是采用软磁复合材料模压工艺制作而成，为一体成型结构，本身连接牢固可靠，制造简单，可大幅提高制造效率。永磁体7采用扇形结构，放置于永磁体固定槽4中，永磁体7的个数为多个，多个扇形永磁体7沿着转子盘1上的永磁体固定槽4的周向均匀排布。永磁体7的径向方向与永磁体固定槽4对应位置的径向方向相同，外圆弧与永磁体固定槽4的外圈平齐。

如图3所示，永磁体固定槽4设置有T型限位齿41和周向限位槽42，周向限位槽42槽深度与所用永磁体7的厚度相同，周向限位槽42个数与所用永磁体7的个数保持一致，并且槽形是根据所用永磁体7形状的变化而随形变化，可以避免永磁体7在永磁体固定槽4内发生位移，提高了对永磁体7的定位精度。T型限位齿41是通过模压工艺压制周向限位槽42之后保留下来的存在于相邻两周向限位槽42之间的结构，T型限位齿41的齿轭411厚度与所述永磁体7的厚度相同，T型限位齿41多出所述永磁体7的一部分为齿顶412，齿顶412具有一定的厚度，并向其周向具有一定的延伸，能对永磁体起到固定作用。

如图4所示，转子盘1上的永磁体7摆脱了传统的粘贴式的固定方法，本方案采用永磁体7插入式的装配方法，将扇形永磁体7沿着永磁体固定槽4的径向方向逐渐放入周向限位槽42，直至永磁体7内圆弧与周向限位槽内圆弧相平齐，永磁体7外圆弧与周向限位槽42外圆弧平齐为止。永磁体7上表面两腰位置由T型限位齿41的齿顶412压住，永磁体7的下表面紧贴周向限位槽42的上平面，并通过粘合剂和周向限位槽42紧紧粘在一起，可以大大提高永磁体的牢固性。

如图5所示，轴向固定件9可采用铝合金等导磁性能弱的材料加工制成，其中凸起块91厚度与齿顶412厚度相同，宽度与安装部位处相邻两齿顶412之间的距离相同，轴向固定件9与T型限位齿41相贴部位的中间位置开有螺纹孔92，T型限位齿41上开设通孔413，通孔413和螺纹孔92位置相对设置，且通孔413和螺纹孔92内穿设有螺栓。轴向固定件9和T型限位齿41共同作用，紧紧压制住永磁体7，以阻止永磁体7沿转子盘1的轴向活动。

在本方案的具体实施例中，还采用护套8对永磁体进行固定。护套8为碳纤维护套，通过碳纤维缠绕成型。护套8套设置在转子盘1外表面，用于径向限位永磁体7，护套8沿自身轴线方向的高度等于转子盘1的高度，护套8的内径与转子盘1的外径长度相同，护套8的厚度在满足性能要求的前提下越薄越好。护套8能够对永磁体7起到径向限位作用，防止永磁体7沿着转子盘1的径向方向滑出。

Claims (5)

1.一种轴向磁通电机转子，其特征在于，包括转子盘(1)、永磁体(7)、护套(8)和轴向固定件(9)，所述转子盘(1)为一体成型结构，转子盘(1)由中心向外径包括转轴孔(2)、散热孔(3)和永磁体固定槽(4)，所述永磁体固定槽(4)设置有T型限位齿(41)和周向限位槽(42)，沿转子盘(1)的周向均匀分布。所述永磁体(7)个数为多个，形状为扇形，扇形永磁体(7)位于永磁体固定槽(4)的正面且沿着所述永磁体固定槽(4)的周向均匀分布，所述护套(8)套设在在所述转子盘(1)上，所述轴向固定件(9)位于永磁体固定槽(4)的上方，并且紧紧压制住永磁体(7)。

2.根据权利要求1所述的一种轴向磁通电机转子，其特征在于：所述T型限位齿(41)和周向限位槽(42)交替排布在转子盘上(1)，周向限位槽(42)形状随着永磁体(7)形状设置，且周向限位槽(42)的槽深度与所述永磁体(7)厚度相同，T型限位齿(41)固定于相邻两周向限位槽(42)之间，由齿轭(411)和齿顶(412)两部分组成，齿轭(411)厚度与永磁体(7)的厚度相同，齿顶(412)为T型限位齿(41)高出永磁体(7)的一部分，具有一定的厚度，并向其周向有一定的延伸，用于防止电机在高速旋转时永磁体(7)滑动或者脱落。

3.根据权利要求1所述的一种轴向磁通电机转子，其特征在于：所述轴向固定件(9)的凸起块(91)厚度与齿顶(412)厚度相同，宽度与安装部位处相邻两齿顶(412)之间的距离相同，所述轴向固定件(9)与T型限位齿(41)相贴部位的中间位置开有螺纹孔(92)，所述T型限位齿(41)上开设通孔(413)，所述通孔(413)和螺纹孔(92)位置相对设置，且通孔(413)和螺纹孔(92)内穿设有螺栓。

4.根据权利要求1所述的一种轴向磁通电机转子，其特征在于：所述护套(8)是采用强度高、柔软性好的的碳纤维材料，沿自身径向方向的半径等于转子盘(1)的外径，包覆于整个转子盘(1)外圈部分，用于径向限位永磁体(7)，所述轴向固定件(9)采用铝合金等导磁性能弱的材料，可保证永磁体(7)产生的磁通能够顺利进入定子。

5.根据权利要求1-2所述的一种轴向磁通电机转子，其特征在于：所述转子盘(1)是采用软磁复合材料，根据软磁复合材料的特点利用模压工艺制作而成的一体化部件。

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