CN114678978A - 一种轴向磁场电机转子 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轴向磁场电机，包括转子背铁、磁钢、压板和连接结构，所述磁钢和所述压板在所述转子背铁上交替连接以形成环形结构，其中所述压板包括径向内侧和径向外侧，所述径向内侧通过所述连接结构固定于所述转子背铁上，所述转子背铁设有所述径向外侧嵌入的沟槽，以能够通过缩小所述径向外侧来增加所述磁钢的尺寸，进而使电机磁性性能更好，另外所述压板采用了径向外侧尺寸大，径向内侧尺寸小的结构，避免所述磁钢的径向力，从而提高整体结构的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及轴向磁场电机领域，尤其涉及一种轴向磁场电机转子。
背景技术
轴向磁场电机也称为盘式电机，其具有轴向尺寸小、高转矩密度、高功率密度和高效率等优点，被广泛应用于电动汽车、通用工业和家用电器等领域。电机分为定子和转子，其中转子一般由转子背铁和磁钢组成，例如专利号为CN201910067248.2的专利，其公开多个磁钢圆周间隔布置于转子背铁上，然后在相邻的两个磁钢之间布置压板，以对磁钢进行周向和轴向限位固定，为保证压板对磁钢的限位固定能力，传统的转子结构需要至少三个螺钉来对压板进行固定，并且多个螺钉沿着径向间隔排列，但螺钉数量过多，则会影响电机性能和运行效率。
一方面，由于螺钉位置靠近气隙侧，因此会在螺钉内部感应涡流损耗，可见随着螺钉数量的增加，电机的损耗也会增加，降低了电机的运行效率。
另一方面，为了电机满足较高的性能，要求磁钢的截面由径向内至外逐渐增大，使得安装于相邻的两个磁钢之间的压板，其截面由径向内至外逐渐减小，而压板截面较小的径向外侧会限制螺钉的安装，无法使磁钢按照上述最优化的方案设计，限制了电机性能发挥。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种减少连接结构数量并可下降至一个，实现减少损耗的周向磁场电机，以及取消压板径向外侧的连接结构，使得磁钢可以按照最优化方案进行设计，大大提升电机性能。
一种轴向磁场电机，包括转子背铁、磁钢、压板和连接结构，所述磁钢和所述压板在所述转子背铁上交替连接以形成环形结构，其中所述压板包括径向内侧和径向外侧，所述径向内侧通过所述连接结构固定于所述转子背铁上，所述转子背铁设有所述径向外侧嵌入的沟槽，以能够通过缩小所述径向外侧来增加所述磁钢的尺寸。
作为优选的实施例，所述转子背铁包括底板，以及沿底板内外周缘延伸形成的内台阶和外台阶，所述磁钢和所述压板抵接于所述底板上，且位于所述内台阶和外台阶之间，所述沟槽开设于所述外台阶的内壁上。
作为优选的实施例，所述外台阶与所述沟槽的厚度之比不小于2。
作为优选的实施例，所述沟槽具有相对的下侧壁和上侧壁，所述下侧壁和所述上侧壁之间界定了所述沟槽的厚度，其中所述下侧壁与所述底板齐平。
作为优选的实施例，所述磁钢呈梯形，所述磁钢的梯形顶面抵接所述内台阶，所述磁钢的梯形底面抵接所述外台阶。
作为优选的实施例，所述磁钢的梯形顶面为凹面，所述磁钢的梯形底面为凸面。
作为优选的实施例，所述压板的截面由径向内至外逐渐缩小，所述磁钢的截面由径向内至外逐渐增大。
作为优选的实施例，所述磁钢的周向两侧分别设置有磁钢斜面，所述压板的周向两侧分别设置有压板斜面，所述压板以所述压板斜面抵接所述磁钢斜面的方式，布置于相邻的两个所述磁钢之间。
作为优选的实施例，所述连接结构隐藏于所述压板和所述底板内部。
作为优选的实施例，所述连接结构包括至少一螺钉。
与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
所述转子背铁对所述磁钢进行径向固定，所述压板对所述磁钢进行轴向和周向固定，防止电机高速旋转下发生所述磁钢甩出现象，进而影响电机的运行性能。其中所述压板的径向外侧嵌入于所述外台阶的沟槽内，所述压板的径向内侧通过一所述连接结构固定于所述底板上，因此所述压板的径向外侧的尺寸可以缩小，以使所述磁钢的尺寸增大，得磁钢可以按照最优化方案进行设计，进而使电机磁性性能更好。另外所述压板的径向外侧的尺寸满足所述连接结构的布置，因此所述压板采用了径向外侧尺寸大，径向内侧尺寸小的结构，避免所述磁钢的径向力，从而提高整体结构的稳定性。所述连接结构可仅包括一螺钉，防止所述螺钉400数量过多而出现涡流损耗增加的现象，进而保证电机的运行效率。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1为本发明所述轴向磁场电机转子的分解图；
图2为本发明所述轴向磁场电机转子的结构示意图；
图3为本发明所述转子背铁的结构示意图；
图4为本发明所述磁钢和所述压板的组装示意图；
图5为本发明所述轴向磁场电机转子的剖视图。
图中：100转子背铁、110底板、111螺纹孔、120外台阶、121沟槽、1211下侧壁、1212上侧壁、130内台阶、200磁钢、210磁钢斜面、300压板、3001径向内侧、3002径向外侧、310压板斜面、320沉孔、400连接结构。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
如图1至图5所示，所述轴向磁场电机转子，包括转子背铁100、磁钢200、压板300和连接结构400，所述磁钢200和所述压板300在所述转子背铁100上交替连接以形成环形结构，其中所述压板300包括径向内侧3001和径向外侧3002，所述径向内侧3001通过所述连接结构400固定于所述转子背铁100上，所述转子背铁100设有所述径向外侧3002嵌入的沟槽121，以能够通过缩小所述径向外侧3002来增加所述磁钢200的尺寸。
所述转子背铁100对所述磁钢200进行径向固定，所述压板300对所述磁钢200进行轴向和周向固定，防止电机高速旋转下发生所述磁钢200甩出现象，进而影响电机的运行性能。其中所述压板300的径向外侧3002嵌入于所述外台阶120的沟槽121内，所述压板300的径向内侧3001通过一所述连接结构400固定于所述底板110上，因此所述压板300的径向外侧3002的尺寸可以缩小，以使所述磁钢200的尺寸增大，得磁钢200可以按照最优化方案进行设计，进而使电机磁性性能更好。另外所述压板300的径向外侧的尺寸满足所述连接结构400的布置，因此所述压板300采用了径向外侧3002尺寸大，径向内侧3001尺寸小的结构，避免所述磁钢200的径向力，从而提高整体结构的稳定性。
如图1、图3和图5所示，所述转子背铁100包括底板110，以及沿底板内外周缘延伸形成的内台阶130和外台阶120，所述磁钢200和所述压板300抵接于所述底板110上，且位于所述内台阶130和外台阶120之间，所述沟槽121开设于所述外台阶120的内壁上。
所述磁钢200分别与所述内台阶130和所述外台阶120相抵接，以对所述磁钢200进行径向固定，防止所述磁钢200发生径向位移。
所述转子背铁100可采用高强度材质制成，例如高强度钢材或者高强度低碳钢等，来提升对所述磁钢200的支撑固定能力。
如图1所示，所述压板300固定于所述转子背铁100上时，所述压板300沿径向布置，并具有相对的径向内侧3001和所述径向外侧3002，其中所述压板300的径向外侧3002对应所述外台阶120，所述径向侧板3001背离所述外台阶120设置。
如图1、图3和图5所示，所述压板300的径向外侧3002限位于所述外台阶120上，以取消位于其上的连接结构，以使所述磁钢200按照最优化方案设计，来大大提升电机性能。
在一个实施例，所述外台阶120的内壁上设置有沟槽121，所述压板300的径向外侧3002嵌入于所述沟槽121内，以实现两者的限位固定。其中所述沟槽121可以为连续的且布置于所述外台阶120内壁的环形沟槽，以使多个所述压板300对应一个所述沟槽121。当然所述沟槽121的数量为多个，每个所述压板300对应一个所述沟槽121。
在另一个实施例中，所述外台阶120的内壁上设置有卡块，所述压板300的径向外侧3002卡合所述卡块，以实现两者的限位固定。
所述压板300可采用高强度材质，以保证其对所述磁钢200的固定性能，例如采用高强度非金属复合材料(玻纤复合材料或者碳纤复合材料)，或者高强度金属材料(高强度钢或铝合金)等。
由于所述压板300径向外侧3002的连接结构被取消，因此所述磁钢200可按照最优化方案进行设计：所述磁钢200的截面由径向内至外逐渐增大以增加所述磁钢200尺寸，参考图2。
具体地，所述磁钢200呈梯形，所述磁钢200的梯形顶面抵接所述内台阶130，所述磁钢200的梯形底面抵接所述外台阶120。
更具体地，所述磁钢200的梯形顶面为凹面，所述磁钢200的梯形底面为凸面，以适配呈弧形的所述内台阶130和所述外台阶120。
其中所述磁钢200可以为钕铁硼、铝镍钴、钐钴、铁氧体等，或者前述材料的复合。
需要说明的是，所述外台阶120与所述沟槽121的厚度之比不小于2。其中所述外台阶120的厚度指的是其沿轴向的尺寸，同理所述沟槽121的厚度指的是其沿轴向的尺寸，防止所述沟槽121的厚度过大，而造成所述外台阶120对所述磁钢200的抵接能力失效，进而影响所述磁钢200的固定能力。
在一个实施例中，参考图5，所述沟槽121具有相对的下侧壁1211和上侧壁1212，所述下侧壁1211和所述上侧壁1212之间界定了所述沟槽121的厚度，其中所述下侧壁1211与所述底板110齐平，这样所述压板300的底面采用水平面即可，就能够分别抵接于所述下侧壁1211和所述底板110上，避免所述压板300的径向外侧3002为适配形状复杂的所述沟槽121，而造成成本增加，以及组装复杂。
在另一个实施例，所述沟槽121位于所述磁钢200厚度方向的两个侧面之间，以保证所述外台阶120与所述磁钢200能够抵接的情况下，同时能够满足于所述压板300限位。
如图1、图2和图4所示，所述压板300的截面由径向内至外逐渐缩小，以适配安装于相邻的两个呈梯形的所述磁钢200之间，具体地，所述压板300呈梯形，所述压板300的梯形顶面限位于所述外台阶120，所述压板300的梯形底面可与所述内台阶130保持较小的间隙，以便所述压板300限位于所述外台阶120。其中所述压板300要小于所述磁钢200的尺寸，以使所述磁钢200采用最优化方案进行设计，大大提升了电机的性能。
如图1和图4所示，所述压板300和所述磁钢200位于同一平面上，所述压板300位于相邻的两个所述磁钢200之间，以将所述磁钢200压接于所述转子背铁上，以防止所述磁钢200发生轴向和周向移动。具体地，所述磁钢200的周向两侧分别设置有磁钢斜面210，所述压板300的周向两侧分别设置有压板斜面310，所述压板300以所述压板斜面310抵接所述磁钢斜面210的方式，布置于相邻的两个所述磁钢200之间。即通过所述磁钢斜面210和所述压板斜面310抵接，以对所述磁钢200的轴向和周向进行固定，提升支撑性能。
如图1和图5所示，所述连接结构400隐藏于所述压板300和所述底板110内部。防止连接结构400凸出，而影响轴向磁场电机轴向尺寸小的优势。具体地，所述连接结构400包括至少一螺钉，所述压板300开设有沉孔320，所述底板110上开设有螺纹孔111，所述螺钉400穿过所述沉孔320，并锁紧在所述螺纹孔111内，其中所述螺钉400的头部隐藏在所述沉孔320内，所述螺钉的杆部隐藏在所述底板110内部。所述螺钉400可通过螺母锁紧，所述螺母位于所述底板110的底部，同理所述底板110的底部开设有隐藏所述螺母的凹陷部，防止所述螺钉400和所述螺母等突出于所述转子外部，而增大所述转子的轴向尺寸。
作为优选地，所述连接结构包括一螺钉，防止所述螺钉400数量过多而出现涡流损耗增加的现象，进而保证电机的运行效率。
所述轴向磁场电机转子可应用于单转子单定子，以及双转子中间定子的电机结构中。
所述轴向磁场电机转子的组装方法如下：
将多个所述磁钢200圆周间隔布置于所述转子背铁100上，之后在相邻的两个所述磁钢200之间放置一所述压板300，其中所述压板300的径向外侧3002限位于所述外台阶120上，并且所述压板300的径向内侧3001通过一所述连接结构400固定于所述底板110上，以形成如图2所示的轴向磁场电机转子。
综上所述，所述转子背铁100对所述磁钢200进行径向固定，所述压板300对所述磁钢200进行轴向和周向固定，防止电机高速旋转下发生所述磁钢200甩出现象，进而影响电机的运行性能。其中所述压板300的径向外侧3002限位于所述外台阶120上，所述压板300的径向内侧3001通过一所述连接结构400固定于所述底板110上，可见每个所述压板300仅通过一所述连接结构400固定于所述转子背铁100上，防止所述连接结构400数量过多而出现涡流损耗增加的现象，进而保证电机的运行效率。另外所述连接结构400位于所述压板300的径向内侧3001，相对于传统多连接结构的固定方式，消除了所述压板300的径向外侧3002的连接结构，使得磁钢200可以按照最优化方案进行设计，大大提升了电机的性能。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利采用范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.一种轴向磁场电机转子，其特征在于，包括：
转子背铁(100)、磁钢(200)、压板(300)和连接结构(400)，所述磁钢(200)和所述压板(300)在所述转子背铁(100)上交替连接以形成环形结构，其中所述压板(300)包括径向内侧(3001)和径向外侧(3002)，所述径向内侧(3001)通过所述连接结构(400)固定于所述转子背铁(100)上，所述转子背铁(100)设有所述径向外侧(3002)嵌入的沟槽(121)，以能够通过缩小所述径向外侧(3002)来增加所述磁钢(200)的尺寸。
2.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子，其特征在于，所述转子背铁(100)包括底板(110)，以及沿底板内外周缘延伸形成的内台阶(130)和外台阶(120)，所述磁钢(200)和所述压板(300)抵接于所述底板(110)上，且位于所述内台阶(130)和外台阶(120)之间，所述沟槽(121)开设于所述外台阶(120)的内壁上。
3.如权利要求2所述的轴向磁场电机转子，其特征在于，所述外台阶(120)与所述沟槽(121)的厚度之比不小于2。
4.如权利要求2所述的轴向磁场电机转子，其特征在于，所述沟槽(121)具有相对的下侧壁(1211)和上侧壁(1212)，所述下侧壁(1211)和所述上侧壁(1212)之间界定了所述沟槽(121)的厚度，其中所述下侧壁(1211)与所述底板(110)齐平。
5.如权利要求2所述的轴向磁场电机转子，其特征在于，所述磁钢(200)呈梯形，所述磁钢(200)的梯形顶面抵接所述内台阶(130)，所述磁钢(200)的梯形底面抵接所述外台阶(120)。
6.如权利要求5所述的轴向磁场电机转子，其特征在于，所述磁钢(200)的梯形顶面为凹面，所述磁钢(200)的梯形底面为凸面。
7.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子，其特征在于，所述压板(300)的截面由径向内至外逐渐缩小，所述磁钢(200)的截面由径向内至外逐渐增大。
8.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子，其特征在于，所述磁钢(200)的周向两侧分别设置有磁钢斜面(210)，所述压板(300)的周向两侧分别设置有压板斜面(310)，所述压板(300)以所述压板斜面(310)抵接所述磁钢斜面(210)的方式，布置于相邻的两个所述磁钢(200)之间。
9.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子，其特征在于，所述连接结构(400)隐藏于所述压板(300)和所述底板(110)内部。
10.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子，其特征在于，所述连接结构(400)包括至少一螺钉。
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