CN115580049A - 磁导电机转子及磁导电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁导电机转子及磁导电机，其中，磁导电机转子包括：外壳体，外壳体包括主体和在主体周向上间隔设置的多个凸出部，凸出部沿主体的轴向延伸，凸出部具有容纳腔；外壳体采用非金属材料；导磁体，设置在容纳腔内；导磁体为多个，多个导磁体与多个容纳腔一一对应。本发明通过设置转子的外壳体采用非金属材料，并将导磁体嵌入外壳体内，保证了磁导电机转子的轻量化，节省了金属材料，缩减了成本；通过在外壳体上设置多个凸出部，并嵌入导磁体，既实现了灵活设置导磁材料的数量，又保证了磁路的磁导尽可能大地变化，有效增大了磁导电机转子所受的磁力，避免因磁力过小导致转子的转矩不符合实际使用要求的问题出现。

Description

磁导电机转子及磁导电机

技术领域

本发明涉及磁导电机技术领域，具体而言，涉及一种磁导电机转子及磁导电机。

背景技术

随着时代发展需求的增加和科技的进步，电机作为驱动各种机械和设备的动力，已经发展出了不同运用场合的各种特种电机。磁导电机是一种新概念的特种电机，它把电机转子用非金属材料替代(玻璃、注塑件等)，后在转子内嵌入具有导磁特性的材料，利用磁导最大原理(或者磁阻最小原理)产生转矩使电机转动。因转子用非导磁材料设计，这使其中转子上的导磁材料形状和分布至关重要，这决定了电机转子转动时的牵引力的大小、方向等，直接影响着电机的转矩和转速等关键的性能参数。

现有的磁导电机转子，通常采用在转子内部嵌有导磁材料的方式，采用此方式，因转子内部空间有限，制约了导磁材料在转子上的灵活设置和数量增加，使得磁路的磁导变化较小，导致转子所受磁力较小，可能会出现因磁力过小导致转子转矩不能满足实际使用需求的问题出现。

发明内容

本发明提供了一种磁导电机转子及磁导电机，以解决现有技术中无法灵活设置导磁材料数量的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种磁导电机转子包括：外壳体，外壳体包括主体和在主体周向上间隔设置的多个凸出部，凸出部沿主体的轴向延伸，凸出部具有容纳腔；外壳体采用非金属材料；导磁体，设置在容纳腔内；导磁体为多个，多个导磁体与多个容纳腔一一对应。

进一步地，主体内具有多个嵌入槽组，且任意两个相邻的凸出部之间均设置有至少一个嵌入槽组；嵌入槽组包括多个嵌入槽，多个嵌入槽沿主体的轴向间隔设置，嵌入槽的长度方向沿主体的周向延伸。

进一步地，磁导电机转子还包括多个导磁片，每个嵌入槽内均设置有一个导磁片。

进一步地，主体包括柱体和多个支撑肋，多个凸出部在柱体的周向间隔分布，柱体的外周面上具有多个凹槽，且任意两个相邻的凸出部之间均设置有一个凹槽；每个凹槽内沿柱体的轴向间隔设置有多个支撑肋，每个支撑肋内设置有一个嵌入槽，每个凹槽内的多个嵌入槽组成嵌入槽组。

进一步地，外壳体为一体成型结构。

进一步地，导磁体包括多个导磁薄片，多个导磁薄片沿容纳腔的延伸方向依次叠放。

进一步地，磁导电机转子还包括转轴，转轴包括第一转轴和第二转轴，第一转轴和第二转轴分别与外壳体轴向上的两端固定连接，且与外壳体共同转动；第一转轴的中轴线、第二转轴的中轴线和外壳体的中轴线共线。

可选地，磁导电机转子还包括转轴，主体具有贯穿主体的通孔；转轴穿过通孔并与通孔的内壁配合。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁导电机，包括上述的磁导电机转子；磁导电机还包括用于产生定向磁场的定子，磁导电机转子位于定子内，定子和磁导电机转子之间具有气隙。

进一步地，定子还包括：定子轭，固定设置；定子齿组，定子齿组包括多组电枢齿，多组电枢齿在定子轭的周向上间隔设置；每一组电枢齿包括线圈和相对设置的两个齿体，线圈分别缠绕在两个齿体上；线圈通过周期性地通电，在属于同一组中两个相对的齿体之间产生定向磁场；磁导电机转子设置在定子齿组围绕形成的腔体内。

进一步地，定子齿组包括三组电枢齿，磁导电机转子的主体周向上间隔设置有四个凸出部。

应用本发明的技术方案，本发明提供了一种磁导电机转子包括：外壳体，外壳体包括主体和在主体周向上间隔设置的多个凸出部，凸出部沿主体的轴向延伸，凸出部具有容纳腔；外壳体采用非金属材料；导磁体，设置在容纳腔内；导磁体为多个，多个导磁体与多个容纳腔一一对应。本发明通过设置转子的外壳体采用非金属材料，并将导磁体嵌入外壳体内，在满足实际使用需求的前提下，保证了磁导电机转子的轻量化，节省了金属材料，缩减了成本；并且在外壳体上设置多个凸出部，并嵌入导磁体，这样导磁体位于凸出主体的位置，这与现有技术中在主体内部嵌入导磁体相比，增加了容纳导磁体的空间，并且可以比较容易地嵌入尺寸更大或更多的导磁体，既实现了灵活设置导磁材料的数量，又保证了磁路的磁导尽可能大地变化，有效增大了磁导电机转子所受的磁力，避免因磁力过小导致转子转矩不符合实际使用要求的问题出现。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例提供的磁导电机转子的外部结构示意图；

图2示出了本发明的实施例提供的磁导电机转子的局部透视图；

图3示出了本发明的实施例提供的磁导电机的部分结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、外壳体；11、主体；111、嵌入槽；112、柱体；113、支撑肋；114、凹槽；12、凸出部；

20、导磁体；21、导磁薄片；

30、导磁片；

40、转轴；41、第一转轴；42、第二转轴；

50、定子；51、定子轭；52、电枢齿；521、齿体；522、线圈；

60、气隙。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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至图3所示，本发明的实施例提供了一种磁导电机转子包括：外壳体10，外壳体10包括主体11和在主体11周向上间隔设置的多个凸出部12，凸出部12沿主体11的轴向延伸，凸出部12具有容纳腔；外壳体10采用非金属材料；导磁体20，设置在容纳腔内；导磁体20为多个，多个导磁体20与多个容纳腔一一对应。

本发明通过设置转子的外壳体10采用非金属材料，并将导磁体20嵌入外壳体10内，在满足实际使用需求的前提下，保证了磁导电机转子的轻量化，节省了金属材料，缩减了成本；并且，在外壳体10上设置多个凸出部12，并嵌入导磁体20，这样导磁体20位于凸出主体11的位置，这与现有技术中在主体内部嵌入导磁体20相比，增加了容纳导磁体的空间，并且可以比较容易地嵌入尺寸更大或更多的导磁体20，既实现了灵活设置导磁材料的数量，又保证了磁路的磁导尽可能大地变化，有效增大了磁导电机转子所受的磁力，避免因磁力过小导致转子转矩不符合实际使用要求的问题出现。

如图2所示，主体11内具有多个嵌入槽组，且任意两个相邻的凸出部12之间均设置有至少一个嵌入槽组；嵌入槽组包括多个嵌入槽111，多个嵌入槽111沿主体11的轴向间隔设置，嵌入槽111的长度方向沿主体11的周向延伸。通过设置嵌入槽组，既进一步保证了磁导电机转子的轻量化，又为后续导磁片30的安装预留出足够的空间。

值得说明的是，嵌入槽111的长度方向沿主体11的周向延伸，保证了磁导电机转子的形心在其中轴线上，进而保证了磁导电机转子在转动时不发生较大晃动。

如图3所示，磁导电机转子还包括多个导磁片30，每个嵌入槽111内均设置有一个导磁片30。通过设置多个导磁片30，进一步增加磁导电机转子中导磁材料的数量，进一步增大磁导电机转子所受的磁力。导磁片30可以采用铁合金、钴合金、镍合金或其它具有导磁特性的材料。

如图1所示，主体11包括柱体112和多个支撑肋113，多个凸出部12在柱体112的周向间隔分布，柱体112的外周面上具有多个凹槽114，且任意两个相邻的凸出部12之间均设置有一个凹槽114；每个凹槽114内沿柱体112的轴向间隔设置有多个支撑肋113，每个支撑肋113内设置有一个嵌入槽111，每个凹槽114内的多个嵌入槽组成嵌入槽组。通过在柱体112的外周面上设置多个凹槽114，既最大化地减轻了磁导电机转子的重量，又节省了对非金属材料的使用，节约了加工成本；通过设置多个具有嵌入槽111的支撑肋113，既实现了对柱体112的外周面的有效支撑，减少转动时的形变，又实现了对多个导磁片30的有效容纳。

值得注意的是，本发明中的支撑肋113可以在外部设有安装口，以便于对多个导磁片30的固定安装，多个导磁片30通过胶合或者卡接固定的方式，牢靠固定在支撑肋113的内部。

具体地，外壳体10为一体成型结构。通过采用一体成型结构，既便于加工，又保证了磁导电机转子整体的刚性和强度。

值得说明的是：本发明的外壳体10可以为注塑一体成型、粉末压铸一体成型或玻璃烧结一体成型的结构；因该磁导电机转子的外壳体10为非金属材料，所以外壳体10本身不受磁场影响而受力。

需要注意的是：在本发明的一个具体实施例中，通常先将导磁体20和导磁片30等结构放入设计好的模具中，将熔化态的非金属材料注入模具中冷却成型，最终得出一体成型的磁导电机转子。在本发明的另一个具体实施例中，外壳体10为注塑一体成型结构，通过设置外壳体10的成型模具，保证外壳体10的内部预留出用于安装导磁体20和导磁片30的空间，在外壳体10一体成型后，再根据实际需求，选择性地将导磁体20和导磁片30安装在外壳体10内部的相应位置。

如图2所示，导磁体20包括多个导磁薄片21，多个导磁薄片21沿容纳腔的延伸方向依次叠放。通过设置导磁体20为分体结构，通过灵活设置多个导磁薄片21实现了对导磁体20的灵活调节，同时，也可以根据实际使用需求，在多个导磁薄片21之间设置其他薄片结构或镀层，例如，选择性地在导磁薄片21之间设置非导磁介质薄片、非金属漆膜或非金属镀层等。

需要说明的是，在本发明的一个具体实施例中，多个导磁薄片21之间通过胶合的方式固定形成导磁体20，导磁体20通过过盈配合(与容纳腔内壁卡接固定)的方式，牢靠固定在凸出部12的容纳腔内。导磁薄片21可以采用铁合金、钴合金、镍合金或其它具有导磁特性的材料。多个导磁薄片21的叠加厚度与凸出部12的容纳腔长度方向的尺寸相适配。

值得注意的是，本发明中的容纳腔可以在外部设有多个开口，以便于对多个导磁薄片21的固定安装，多个导磁薄片21通过胶合或者卡接固定的方式，牢靠固定在凸出部12上。

如图1所示，磁导电机转子还包括转轴40，转轴40包括第一转轴41和第二转轴42，第一转轴41和第二转轴42分别与外壳体10轴向上的两端固定连接，且与外壳体10共同转动；第一转轴41的中轴线、第二转轴42的中轴线和外壳体10的中轴线共线。通过设置分体式的两段转轴结构，即第一转轴41和第二转轴42，既保证了对外壳体10的可靠连接，又实现了在实际使用时，可以根据使用要求，灵活设置第一转轴41和第二转轴42的材料、长度和轴径。

在本发明的一个具体实施例中，第一转轴41和第二转轴42分别通过粘接的方式与外壳体10轴向上的两端固定连接，第一转轴41和第二转轴42采用金属材料。

可选地，磁导电机转子还包括转轴40，主体11具有贯穿主体11的通孔；转轴40穿过通孔并与通孔的内壁配合。通过采用一体式的转轴40，既保证了磁导电机转子整体的刚性，又降低了成本。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁导电机，包括上述的磁导电机转子；磁导电机还包括用于产生定向磁场的定子50，磁导电机转子位于定子50内，定子50和磁导电机转子之间具有气隙60。采用上述磁导电机，工作时噪音小且能效高。

如图3所示，定子50还包括：定子轭51，固定设置；定子齿组，定子齿组包括多组电枢齿52，多组电枢齿52在定子轭51的周向上间隔设置；每一组电枢齿52包括线圈522和相对设置的两个齿体521，线圈522分别缠绕在两个齿体521上；线圈522通过周期性地通电，在属于同一组中两个相对的齿体521之间产生定向磁场；磁导电机转子设置在定子齿组围绕形成的腔体内。设置多组电枢齿52在定子轭51的周向上间隔设置，通过产生不同方向的定向磁场，保证了磁导电机转子的持续转动工作，同时，也使得磁导电机整体结构的简单化和小型化。

如图3所示，在本发明的一个具体实施例中，定子齿组包括三组电枢齿52(即图3中Aa组、Bb组和Cc组)，磁导电机转子的主体11周向上间隔设置有四个凸出部12。

现在对本发明提出的磁导电机的工作原理进行说明：在本发明的一个具体实施例中，在磁导电机内设有位置传感器和控制器，该位置传感器用于实时监测凸出部12内的导磁体20与电枢齿52的相对位置关系；如图3所示，当检测到电枢齿Bb组的中轴线(即图中B电枢齿和b电枢齿的共有对称轴)与磁导电机转子上最靠近电枢齿Bb组的凸出部12的位置不重合时，控制器发出信号使电源处的二极管导通(通过采用常见的两个反向二极管并联，根据不同信号导通不同二极管以提供定向电源的方式)，此时电枢齿Bb组上的线圈522通电，而电枢齿Aa组和电枢齿Cc组上的线圈522不通电，电枢齿Bb组产生定向磁场，因为此时电枢齿Bb组产生的定向磁场的中轴线(即电枢齿Bb组的中轴线)与最靠近电枢齿Bb组的凸出部12的中轴线不共线，所以会在气隙60间产生弯曲的磁力线，其切向磁拉力会产生转矩作用，使磁导电机转子转动(顺/逆时针转动取决于定向磁场方向)，随着电枢齿Bb组产生的定向磁场的中轴线与最靠近电枢齿Bb组的凸出部12的中轴线趋于重合，此时磁路的磁阻越来越小(磁导越来越大)，在重合时，切线方向的磁拉力消失，磁导电机转子此时不受力，再通过控制器控制电枢齿Aa组和电枢齿Cc组上的线圈522交替通电，保证磁导电机转子时刻受力转动；因此，本发明通过运用磁阻最小原理(即磁导最大原理)，保证磁导电机转子时刻产生转矩。

综上所述，本发明提供了一种磁导电机转子及磁导电机，本发明通过设置转子的外壳体10采用非金属材料，并将导磁体20嵌入外壳体10内，在满足实际使用需求的前提下，保证了磁导电机转子的轻量化，节省了金属材料，缩减了成本；通过在外壳体10上设置多个凸出部12，并嵌入导磁体20，既实现了灵活设置导磁材料的数量，又保证了磁路的磁导尽可能大地变化，有效增大了磁导电机转子所受的磁力，避免因磁力过小导致转子转矩不符合实际使用要求的问题出现。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种磁导电机转子，其特征在于，包括：

外壳体(10)，所述外壳体(10)包括主体(11)和在所述主体(11)周向上间隔设置的多个凸出部(12)，所述凸出部(12)沿所述主体(11)的轴向延伸，所述凸出部(12)具有容纳腔；所述外壳体(10)采用非金属材料；

导磁体(20)，设置在所述容纳腔内；所述导磁体(20)为多个，多个所述导磁体(20)与多个所述容纳腔一一对应。

2.根据权利要求1所述的磁导电机转子，其特征在于，所述主体(11)内具有多个嵌入槽组，且任意两个相邻的所述凸出部(12)之间均设置有至少一个所述嵌入槽组；所述嵌入槽组包括多个嵌入槽(111)，多个所述嵌入槽(111)沿所述主体(11)的轴向间隔设置，所述嵌入槽(111)的长度方向沿所述主体(11)的周向延伸。

3.根据权利要求2所述的磁导电机转子，其特征在于，所述磁导电机转子还包括多个导磁片(30)，每个所述嵌入槽(111)内均设置有一个所述导磁片(30)。

4.根据权利要求2所述的磁导电机转子，其特征在于，所述主体(11)包括柱体(112)和多个支撑肋(113)，多个所述凸出部(12)在所述柱体(112)的周向间隔分布，所述柱体(112)的外周面上具有多个凹槽(114)，且任意两个相邻的所述凸出部(12)之间均设置有一个所述凹槽(114)；每个所述凹槽(114)内沿所述柱体(112)的轴向间隔设置有多个所述支撑肋(113)，每个所述支撑肋(113)内设置有一个所述嵌入槽(111)，每个所述凹槽(114)内的多个所述嵌入槽组成所述嵌入槽组。

5.根据权利要求1所述的磁导电机转子，其特征在于，所述外壳体(10)为一体成型结构。

6.根据权利要求1所述的磁导电机转子，其特征在于，所述导磁体(20)包括多个导磁薄片(21)，多个所述导磁薄片(21)沿所述容纳腔的延伸方向依次叠放。

7.根据权利要求1所述的磁导电机转子，其特征在于，所述磁导电机转子还包括转轴(40)，所述转轴(40)包括第一转轴(41)和第二转轴(42)，所述第一转轴(41)和所述第二转轴(42)分别与所述外壳体(10)轴向上的两端固定连接，且与所述外壳体(10)共同转动；所述第一转轴(41)的中轴线、所述第二转轴(42)的中轴线和所述外壳体(10)的中轴线共线。

8.根据权利要求1所述的磁导电机转子，其特征在于，所述磁导电机转子还包括转轴(40)，所述主体(11)具有贯穿所述主体(11)的通孔；所述转轴(40)穿过所述通孔并与所述通孔的内壁配合。

9.一种磁导电机，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的磁导电机转子；所述磁导电机还包括用于产生定向磁场的定子(50)，所述磁导电机转子位于所述定子(50)内，所述定子(50)和所述磁导电机转子之间具有气隙(60)。

10.根据权利要求9所述的磁导电机，其特征在于，所述定子(50)还包括：

定子轭(51)，固定设置；

定子齿组，所述定子齿组包括多组电枢齿(52)，多组所述电枢齿(52)在所述定子轭(51)的周向上间隔设置；每一组所述电枢齿(52)包括线圈(522)和相对设置的两个齿体(521)，所述线圈(522)分别缠绕在两个所述齿体(521)上；所述线圈(522)通过周期性地通电，在属于同一组中两个相对的所述齿体(521)之间产生定向磁场；所述磁导电机转子设置在所述定子齿组围绕形成的腔体内。

11.根据权利要求10所述的磁导电机，其特征在于，所述定子齿组包括三组电枢齿(52)，所述磁导电机转子的主体(11)周向上间隔设置有四个所述凸出部(12)。

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