CN204156699U - 外转子电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外转子电机，包括：转子和定子，转子外套在定子上，转子包括：多个转子轭板块、多个转子磁铁、转子托盘、多个固定连接件和定位件，多个转子轭板块拼接成一个环形的转子轭板，每个转子轭板块包括本体部和突起部，多个转子轭板块的本体部拼接成环形，相邻的两个转子轭板块的突起部之间限定出一个磁铁槽。多个转子磁铁分别设在多个磁铁槽内。转子托盘设在转子轭板的其中一个端面上。多个转子轭板块通过多个固定连接件固定在转子托盘上。定位件设在转子轭板上，定位件被构造成与转子托盘、多个固定连接件配合以对转子轭板在径向、切向和轴向上进行固定。根据本实用新型的外转子电机，提高电机气隙磁密和输出性能。

Description

外转子电机

技术领域

本实用新型涉及驱动领域，尤其是涉及一种外转子电机。

背景技术

外转子电机中，为了提高电机的输出能力，要求电机具有较大的气隙直径。然而电机的气隙直径是由外转子的外径、转子轭板厚度和磁铁厚度共同决定的。转子铁芯厚度是影响电机输出和耐去磁能力的重要因素。所以当转子外径受到限制时，往往需要将转子磁铁轭板设计在工作于很高磁通密度的情况。在此情况下，根据电机磁场分布的原理和大量的仿真结果，转子轭板位于两块磁铁之间及其附近的部分中流过的磁通量为整个转子磁场中最高的部分，从而该部分对整个电机气隙磁通密度的提高具有很大的限制作用，进而对电机输出性能的提高也具有很大的限制作用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种外转子电机，提高电机气隙磁密和输出性能。

根据本实用新型的外转子电机，包括：转子和定子，所述转子外套在所述定子上，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯由多个定子冲片在轴向上叠加而成，所述转子包括：多个转子轭板块，所述多个转子轭板块拼接成一个环形的转子轭板，每个所述转子轭板块包括本体部和突起部，所述多个转子轭板块的所述本体部拼接成环形，每个所述突起部设在相应的所述本体部的朝向所述定子的中心的侧壁上，相邻的两个所述转子轭板块的所述突起部之间限定出一个磁铁槽，每个所述转子轭板块由多个转子轭板冲片在轴向上叠加而成；多个转子磁铁，所述多个转子磁铁分别一一对应地设在所述转子轭板限定出的多个所述磁铁槽内；转子托盘，所述转子托盘设在所述转子轭板的其中一个端面上；多个固定连接件，所述多个转子轭板块通过所述多个固定连接件固定在所述转子托盘上，且每个所述固定连接件在所述定子的轴向方向上穿过所述转子轭板；定位件，所述定位件设在所述转子轭板上，所述定位件被构造成与所述转子托盘、所述多个固定连接件配合以对所述转子轭板在径向、切向和轴向上进行固定。

根据本实用新型的外转子电机，位于相邻的转子磁铁之间的转子轭板中的磁密最饱和区的磁通密度大幅降低，可以降低转子轭板的饱和程度，解决转子轭板饱和严重时对电机气隙密度限制效应明显的问题，提高电机气隙磁密和输出性能。

在本实用新型的一些实施例中，相邻的两个所述转子轭板块的拼接缝隙邻近相应的所述转子磁铁的中心线设置。

在本实用新型的具体实施例中，所述转子轭板冲片的厚度与所述定子冲片的厚度的比值大于1.5。

优选地，所述多个固定连接件分别位于多个所述突起部上。

优选地，每个所述固定连接件为导磁性铆钉。

根据本实用新型的具体实施例，所述定位件包括转子端板、转子轭板加强板和轭板套筒中的至少一个，所述转子端板设在所述转子轭板的另一个端面上，所述转子端板通过所述固定连接件固定在所述转子轭板上，所述转子轭板加强板的横截面形状与所述转子轭板的横截面形状相同，所述转子轭板加强板固定在轴向相邻的所述转子轭板冲片之间，所述轭板套筒外套在所述转子轭板的外周面上。

在本实用新型的一些具体示例中，当所述定位件包括所述转子轭板加强板时，所述转子轭板加强板为多个。

在本实用新型的一些具体示例中，当所述定位件包括所述转子端板时，所述转子端板形成为圆环形。

根据本实用新型的一些具体实施例，当所述定位件包括所述轭板套筒时，所述轭板套筒与所述转子轭板之间为过盈配合。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的外转子电机的剖面图；

图2为图1中A-A方向的剖面图；

图3为根据本实用新型实施例的外转子电机中的转子轭板块的示意图；

图4为根据本实用新型实施例的外转子电机中的转子端板的示意图；

图5为根据本实用新型实施例的外转子电机中的转子轭板加强板的示意图。

附图标记：

外转子电机100、

定子1、定子铁芯10、定子绕组11、定子支撑12、

转子2、转子轭板25、转子轭板块20、本体部201、突起部202、转子磁铁21、转子托盘22、固定连接件23、转子端板240、转子轭板加强板241、轭板套筒242、旋转轴3。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图5详细描述根据本实用新型实施例的外转子电机100。

如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的外转子电机100，包括：转子2和定子1，转子2外套在定子1上，定子1包括定子铁芯10，定子铁芯10由多个定子冲片在轴向上叠加而成，也就是说，多个定子冲片在定子1的轴向上叠加而限定出定子铁芯10。可以理解的是，定子1还包括定子绕组11和定子支撑12，定子绕组11缠绕在定子铁芯10上，定子铁芯10和定子绕组11设置成完整的定子功能部件后通过定子铁芯10上的定子内孔固定于定子支撑12上。

转子2包括：多个转子轭板块20、多个转子磁铁21、转子托盘22、多个固定连接件23和定位件，其中，多个转子轭板块20拼接成一个环形的转子轭板25，换言之，环形的转子轭板25是由多个转子轭板块20拼接而成的。每个转子轭板块20由多个转子轭板冲片在轴向上叠加而成。

每个转子轭板块20包括本体部201和突起部202，多个转子轭板块20的本体部201拼接成环形，每个突起部202设在相应的本体部201的朝向定子1的中心的侧壁上，相邻的两个转子轭板块20的突起部202之间限定出一个磁铁槽。换言之，多个转子轭板块20之间是采用本体部201进行拼接，相邻的两个转子轭板块20的突起部202之间间隔开以限定出一个磁铁槽，多个转子轭板块20之间限定出多个磁铁槽。

可以理解的是，每个转子轭板块20应该为导磁件，例如每个转子轭板块20可以为硅钢件。同时每个转子轭板块20可以形成为扇形。

多个转子磁铁21分别一一对应地设在转子轭板25限定出的多个磁铁槽内。由于用于固定转子磁铁21的每个磁铁槽是由相邻的突起部202限定出的，因此每个转子轭板块20的位于相邻的转子磁铁21之间的部分的径向厚度大于位于转子磁铁21的背部的另一部分的径向厚度。

转子托盘22设在转子轭板25的其中一个端面上。多个转子轭板块20通过多个固定连接件23固定在转子托盘22上，且每个固定连接件23在定子1的轴向方向上穿过转子轭板25，也就是说，每个转子轭板块20通过固定连接件23固定在转子托盘22上，同时每个转子轭板块20的多个转子轭板冲片通过固定连接件23固定连接，当然可以理解的是，相邻的两个转子轭板冲片之间还可以同时采用别的固定方式进行连接，例如相邻的两个转子轭板冲片之间可以采用凸起和凹槽的配合方式进行固定连接。

定位件设在转子轭板25上，定位件被构造成与转子托盘22、多个固定连接件23配合以对转子轭板25在径向、切向和轴向上进行固定。也就是说，多个转子轭板块20之间通过转子托盘22、多个固定连接件23和定位件固定在一起，以避免转子轭板25在转动过程中散架。换言之，可以将定位件配合固定连接件23和转子托盘22的作用，以对转子轭板块20进行径向、切向和轴向的固定，可以在此过程中或者之后装入转子磁铁21，形成整个转子2。

可以理解的是，根据本实用新型实施例的外转子电机100还包括旋转轴3等元件，旋转轴3与负载机构相连以驱动负载机构工作。根据本实用新型实施例的转子2，转子磁铁21固定在转子轭板块20特殊设计的磁铁槽中，多个转子轭板块20被多个固定连接件23、转子托盘22和定位件进行径向、切向和轴向上的固定。转子磁铁21、转子轭板25、转子托盘22以及定位件形成一个整体后，通过转子托盘22固定在旋转轴3的顶端。具体地，转子托盘22上设有底部敞开的固定孔(图未示出)，旋转轴3的顶端伸入到固定孔内以将转子托盘22固定在旋转轴3的顶端。

定子铁芯10和定子绕组11设置成完整的定子功能部件后通过定子内孔固定在定子支撑12上，定子支撑12外套在旋转轴3上。

定子1中通入工作电流后，产生旋转磁场，旋转磁场施加给转子2中的转子磁铁21以旋转力，从而推动转子2旋转，并通过旋转轴3实现对负载机构的驱动。

根据本实用新型实施例的外转子电机100，通过采用多个转子轭板块20拼接成环形的转子轭板25，可以减少加工转子轭板25时产生的剩余材料，降低转子轭板25的制造成本，同时由于每个转子轭板块20包括本体部201和突起部202，相邻的两个突起部202之间限定出用于固定转子磁铁21的磁铁槽，从而位于相邻的转子磁铁21之间的转子轭板25中的磁密最饱和区的磁通密度大幅降低，可以降低转子轭板25的饱和程度，解决转子轭板25饱和严重时对电机气隙密度限制效应明显的问题，提高电机气隙磁密和输出性能。

在本实用新型的优选实施例中，转子轭板块20与定子铁芯10的材料不同，转子轭板块20的材料与定子铁芯10的材料相比，具有导磁性能好和价格便宜的特点。其实现原理是定子铁芯10中铁损较大，要求其使用铁损小，成本高的硅钢材料，但是该类型的硅钢材料导磁性较差、磁密饱和点较低。外转子轭板25中铁损几乎可以忽略，但磁密很高，恰好适合使用成本低、导磁性好、但铁损较高的材料。该外转子电机100中，转子轭板块20所采用的材料推荐为B50A1300或B65A1300及同等牌号的硅钢材料。在本实用新型的具体示例中，转子轭板冲片的厚度与定子冲片的厚度的比值大于1.5，也就是说，转子轭板冲片的厚度大于定子冲片的厚度，从而可以保证转子轭板25的导磁性优于定子铁芯10的导磁性，同时可以降低外转子电机100的制造成本。

也就是说，根据本实用新型实施例的外转子电机100中，转子轭板块20由与定子铁芯10材料不同的、高磁导率、低成本的硅钢材料冲裁、叠压而成。该高磁导率、低成本的硅钢材料仅用于制作转子轭板块20，所以制作时被利用面积占材料总面积的比率越高，则材料的利用率越高。从图3所示中可以看出，通过将转子轭板25设置为利用转子轭板块20拼接的结构，并对转子轭板冲片进行合理的套裁，制作位于转子磁铁21之间的径向厚度大于位于转子磁铁21背部的径向厚度的转子轭板25的材料利用率可以得到很大提高。

在本实用新型的一些实施例，如图1所示，相邻的两个转子轭板块20的拼接缝隙邻近相应的转子磁铁21的中心线设置。由于转子磁铁21的中心线为电机磁场中两条磁路的分界线，将两个转子轭板块20的拼接缝隙邻近该中心线设置，不会给电机磁场中的两条磁路造成附加气隙。

如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，多个固定连接件23分别位于多个突起部202上。也就是说，每个转子轭板块20上用于设置固定连接件23的固定孔设置于转子轭板块20的位于相邻的转子磁铁21之间的部分上。由于每个转子轭板块20位于相邻的两个转子磁铁21之间的部分具有最大的径向厚度，其磁密相对较低且机械强度最好，在此处设置固定孔，可以降低固定连接件23的设置对电机磁场和转子轭板25强度的影响。优选地，每个固定连接件23为导磁性铆钉，从而可以进一步降低固定连接件23的设置对电机磁场和转子轭板25强度的影响。

在本实用新型的具体实施例中，定位件包括转子端板240、转子轭板加强板241和轭板套筒242中的至少一个，转子端板240设在转子轭板25的另一个端面上，转子端板240通过固定连接件23固定在转子轭板25上，转子轭板加强板241的横截面形状与转子轭板25的横截面形状相同，转子轭板加强板241固定在轴向相邻的转子轭板冲片之间，轭板套筒242外套在转子轭板25的外周面上。

其中，转子端板240的主要作用为通过对固定连接件23的限位，进一步加强整个转子2的结构强度，其原理在于：不设置转子端板240时，由于转子轭板块20的离心力，固定连接件23在转子托盘22上会形成一个类似悬臂梁的结构，当在与转子托盘22相对的另一侧设置转子端板240则可以将固定连接件23的另一端固定在一起，将悬臂梁结构转换为框形结构，提高转子2的强度。如图4所示，转子端板240形成为环形。优选，转子端板240形成为圆环形。

具体地，当定位件包括转子轭板加强板241时，转子轭板加强板241可以为多个。可以理解的是，多个转子轭板加强板241分布在不同位置的轴向相邻的转子轭板冲片之间。

当定位件包括转子轭板加强板241时，转子轭板加强板241的横截面形状与转子轭板25的横截面形状相同。当定位件包括轭板套筒242时，轭板套筒242与转子轭板25之间为过盈配合。当定位件包括轭板套筒242时，轭板套筒242可以外套在转子托盘22和转子轭板25的外周壁上。

其中转子端板240、转子轭板加强板241和轭板套筒242根据转子2的轴向高度、电机转速、转子2的直径等因素的不同而设置其中一个或者组合设置。

例如，当转子2的轴向高度、电机转速较低时，可以仅设置转子端板240，此时由转子托盘22和转子端板240共同构成对固定连接件23的径向、切向和轴向支撑。同时固定连接件23对转子端板240、转子托盘22、转子轭板块20施加轴向力，固定连接件23施加的轴向力所带来的径向和切向静摩擦力及固定连接件23的外形轮廓的定位作用对转子轭板块20进行径向和切向的固定，固定连接件23、转子托盘22、转子端板240及转子轭板块20自身对转子轭板块20进行轴向定位，从而转子轭板块20在转子2当中是被完全径向、切向和轴向定位的。其中在本实用新型的一些示例中，为了简化转子磁铁21的安装，可以利用工程胶将转子磁铁21粘接在转子轭板25的磁铁槽内，以对转子磁铁21进行限位。

当转子2的轴向长度增加、电机转速提高时，此时固定连接件23提供的轴向紧固能力降低、随之转子轭板块20片与片之间的摩擦力也会降低，并且此时很难保证每个转子轭板块20中的每片转子轭板冲片都是被施加了均匀的轴向力，高速下的离心力和振动容易造成转子轭板块20沿固定连接件23产生位移，破坏转子2的结构，此时通过添加轭板套筒242，轭板套筒242会对转子轭板块20提供一个方向向内的径向力，平衡转子轭板块20离心力对固定连接件23的影响，提高转子轭板块20拼接结构的整体性和强度，该径向力还有助于平衡电机高转速运行时转子轭板块20所受到的方向向外的径向离心力，同时轭板套筒242的内壁会对转子轭板块20提供一个整形和径向限位作用。在本实用新型的一些具体示例中，轭板套筒242推荐选用导磁性的薄钢板焊接制作，并通过工装设置到转子轭板块20的外圆上，且轭板套筒242内圆和转子轭板块20的外圆之间设置有一定的过盈量。

当转子2的轴向长度进一步增加、或电机运行转速进一步提高时，为了避免转子轭板块20离心力对固定连接件23中部造成较大的挠度，在转子轭板块20的转子轭板冲片之间增加整圆环状的转子轭板加强板241是合适的，根据转子2的轴向长度和电机运行转速的不同，在转子轭板块冲片之间沿轴向均匀增加1～3片是较为理想的。其中，该转子轭板加强板241必须是一个整体结构才能减小转子轭板块20的离心力对固定连接件23的中部造成较大的挠度。同时考虑到转子磁铁21的安装，转子轭板加强板241的形状应该是与多个转子轭板块20拼接而成后的转子轭板25的形状是类似的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种外转子电机，其特征在于，包括：转子和定子，所述转子外套在所述定子上，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯由多个定子冲片在轴向上叠加而成，所述转子包括：

多个转子轭板块，所述多个转子轭板块拼接成一个环形的转子轭板，每个所述转子轭板块包括本体部和突起部，所述多个转子轭板块的所述本体部拼接成环形，每个所述突起部设在相应的所述本体部的朝向所述定子的中心的侧壁上，相邻的两个所述转子轭板块的所述突起部之间限定出一个磁铁槽，每个所述转子轭板块由多个转子轭板冲片在轴向上叠加而成；

多个转子磁铁，所述多个转子磁铁分别一一对应地设在所述转子轭板限定出的多个所述磁铁槽内；

转子托盘，所述转子托盘设在所述转子轭板的其中一个端面上；

多个固定连接件，所述多个转子轭板块通过所述多个固定连接件固定在所述转子托盘上，且每个所述固定连接件在所述定子的轴向方向上穿过所述转子轭板；

定位件，所述定位件设在所述转子轭板上，所述定位件被构造成与所述转子托盘、所述多个固定连接件配合以对所述转子轭板在径向、切向和轴向上进行固定。

2.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，相邻的两个所述转子轭板块的拼接缝隙邻近相应的所述转子磁铁的中心线设置。

3.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述转子轭板冲片的厚度与所述定子冲片的厚度的比值大于1.5。

4.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述多个固定连接件分别位于多个所述突起部上。

5.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，每个所述固定连接件为导磁性铆钉。

6.根据权利要求1所述的外转子电机，其特征在于，所述定位件包括转子端板、转子轭板加强板和轭板套筒中的至少一个，所述转子端板设在所述转子轭板的另一个端面上，所述转子端板通过所述固定连接件固定在所述转子轭板上，所述转子轭板加强板的横截面形状与所述转子轭板的横截面形状相同，所述转子轭板加强板固定在轴向相邻的所述转子轭板冲片之间，所述轭板套筒外套在所述转子轭板的外周面上。

7.根据权利要求6所述的外转子电机，其特征在于，当所述定位件包括所述转子轭板加强板时，所述转子轭板加强板为多个。

8.根据权利要求6所述的外转子电机，其特征在于，当所述定位件包括所述转子端板时，所述转子端板形成为圆环形。

9.根据权利要求6所述的外转子电机，其特征在于，当所述定位件包括所述轭板套筒时，所述轭板套筒与所述转子轭板之间为过盈配合。