CN207835191U - 一种应用海尔贝克磁环的电机转子 - Google Patents

Abstract

一种应用海尔贝克磁环的电机转子，使用一海尔贝克磁环并稳定地固定于一磁轭使得所述转子的结构稳定，为充分发挥所述磁环的性能提供基础，通过所述磁环和所述磁轭的紧密相连，保证所述转子整体稳定，所述磁环和所述磁轭通过一连接介质相互固定，具有良好的耐高温性，所述磁环的内表面与所述磁轭的周表面保持平整，降低生产难度，所述磁环的磁极按照海尔贝克阵列分布，在所述磁环的表面形成均匀稳定的正弦波。

Description

一种应用海尔贝克磁环的电机转子

技术领域

本实用新型涉及一种应用海尔贝克磁环的电机转子，特别是一种对于高磁场强度和稳定性有要求的电机之间所使用的内转子。

背景技术

电机中对性能影响最明显结构的就是磁环和磁轭所组成的转子。好的结构的转子可以保证电机运行中的稳定性。目前各种磁体广泛应用于各种电机，以作为转子，来提供稳定的磁场。例如，各向异性环状磁体可以应用于电机以提高正弦型的磁场。通常情况下，磁体常采用铁氧体等材料制造，其磁性能低，表面磁场不稳定，很难用于电机中。但是，使用具有高矫顽力和高剩磁性能的烧结钕铁硼等的稀土类磁体，则可以非常适于需要高稳定性的电机，尤其是伺服电机，可以广泛应用于电子、电力机械、医疗器械、玩具、包装、五金机械和航空航天等领域。

其中，海尔贝克阵列环状磁体是一种典型的环状磁体，它可以将不同磁化方向的磁体单元按顺序排列，使阵列一边的磁场显著增强而另一边显著减弱，得到在空间较理想正弦分布的磁场，使用最少的磁体且获得最强的磁场，是工程应用中接近于理想状态的一种阵列。海尔贝克阵列环状磁体的特性使其在高能物理、高速电机、高精度伺服电机、直线电机、多自由度电机、磁悬浮列车系统、磁轴承和医学方面等具有广泛的应用。

传统的应用磁环的转子中，海尔贝克磁环并不能被直接使用并固定于磁轭。有可能磁环本身的表面磁场没有问题，但是和磁轭一起构成转子后表面磁场会发生变化。这些不定因素对于大批量生产和制造是很不利的。而且转子在组装于电机之中时，因为不能反复拆卸的操作，如何保证转子的磁环长久地保持于磁轭是很关键的。

特别地，对于具有高性能的磁体，同时由于环保需求，希望尽可能地减少在转子位置的能量消耗。因此，需要进一步改进转子的结构来适应海尔贝克磁环。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种应用海尔贝克磁环的电机转子，使用一海尔贝克磁环并稳定地固定于一磁轭使得所述转子的结构稳定，为充分发挥所述磁环的性能提供基础。

本实用新型的另一个目的在于提供一种应用海尔贝克磁环的电机转子，通过所述磁环和所述磁轭的紧密相连，保证所述转子整体稳定。

本实用新型的另一个目的在于提供一种应用海尔贝克磁环的电机转子，所述磁环和所述磁轭通过一连接介质相互固定，具有良好的耐高温性。

本实用新型的另一个目的在于提供一种应用海尔贝克磁环的电机转子，所述磁环的内表面与所述磁轭的周表面保持平整，降低生产难度。

本实用新型的另一个目的在于提供一种应用海尔贝克磁环的电机转子，所述磁环的高度大于等于40mm。

本实用新型的另一个目的在于提供一种应用海尔贝克磁环的电机转子，所述磁环的厚度大于等于2mm，小于等于12mm。

本实用新型的另一个目的在于提供一种应用海尔贝克磁环的电机转子，所述磁环在轴向高度不同的位置的磁场强度误差不超过1％。

本实用新型的另一个目的在于提供一种应用海尔贝克磁环的电机转子，所述磁环的磁极按照海尔贝克阵列分布，在所述磁环的表面形成均匀稳定的正弦波。

依本实用新型的一个方面，本实用新型进一步提供一应用海尔贝克磁环的电机转子，其特征在于，包括：

一磁轭；

一连接介质；以及

一磁环，其中磁环通过所述连接介质被固定于所述磁轭外围，其中所述磁环为海尔贝克磁环，所述磁轭被连接至电机定子使得所述转子可以在电机定子内部转动。

根据本实用新型的一个实施例，所述磁轭为硅钢体，所述磁环为烧结钕铁硼磁环。

根据本实用新型的一个实施例，通过所述连接介质，所述磁轭与所述磁环保持同步地旋转，从而阻止所述磁环与所述磁轭相互脱离。

根据本实用新型的一个实施例，所述磁轭的表面平整，所述磁环的表面与所述磁轭表面相应的平整。

根据本实用新型的一个实施例，所述磁环的高度大于等于40mm。

根据本实用新型的一个实施例，所述磁环的内径大于等于3mm。

根据本实用新型的一个实施例，所述磁环的外径大于等于5mm。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接介质为压制层，在所述磁环的取向压制成坯中，加入所述磁轭，使得所述磁环被部分压制于所述磁轭。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接介质为静电层，通过所述磁轭和所述磁环携带异性静电，使得所述磁轭和所述磁环相互吸引固定。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接介质为热固胶，通过热固作用将所述磁环和所述磁轭紧密固定。

根据本实用新型的一个实施例，所述磁环的磁极被斜极的设置。

根据本实用新型的一个实施例，所述磁环的内径呈梯度变化，相应的所述磁轭的直径也呈梯度变化。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个优选实施例的应用海尔贝克磁环的电机转子整体示意图。

图2是根据本实用新型的上述优选实施例的应用海尔贝克磁环的电机转子的轴向示意图。

图3A和3B是根据本实用新型的另一个优选实施例的应用海尔贝克磁环的电机转子整体示意图和表面磁场分布。

图4A和4B是根据本实用新型的另一个优选实施例的应用海尔贝克磁环的电机转子整体示意图和表面磁场分布。

图5A和5B是根据本实用新型的上述优选实施例的应用海尔贝克磁环的电机转子分体示意图和磁极分布。

图6A和6B是根据本实用新型的上述优选实施例一种可行模式的应用海尔贝克磁环的电机转子分体示意图和磁极分布。

图7A和7B是根据本实用新型的上述优选实施例一种可行模式的应用海尔贝克磁环的电机转子分体示意图和磁极分布。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。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实用新型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实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

本实用新型提供一应用海尔贝克磁环的电机转子，其包括一磁轭10和一磁环20，其中所述磁环20通过一连接介质30被固定于所述磁轭10外围，其中所述磁环20为海尔贝克磁环。如图1所示，所述磁环20被紧密地、稳定地固定在所述磁轭10的外周，所述磁轭10可以被连接至电机定子使得所述转子可以在电机定子内部转动。优选地，所述磁轭10为圆柱体的硅钢体，在所述磁轭10的至少一个端部具有可以被连接至载体的轴杆。本优选实施例中，所述磁轭10具有两个轴杆且轴杆与整体同轴。值得一提的是，所述磁环20优选为烧结钕铁硼磁环，具有海尔贝克阵列，所述磁环20与所述磁轭10被相当稳定的连接，使得所述磁环20与所述磁轭10在共同旋转时不会相互滑动，所述连接介质30可以阻止所述磁环20与所述磁轭10相互脱离。另外，海尔贝克磁环是将不同磁化方向的磁体单元按顺序排列，使阵列一边的磁场显著增强而另一边显著减弱，得到在空间较理想正弦分布的磁场，使用最少的磁体且获得最强的磁场。因为所述磁环 20具有高磁性能、高热性能，为了充分发挥所述磁环20的性能，所述转子也具有耐高温和高稳定性的结构。也就是说，通过所述磁轭10可以与所述磁环20保持同步旋转，不会因高温或者过载导致所述转子解体，从而所述转子具有较高的使用寿命，也进一步提高应用所述转子的电机的寿命。更多地，利用所述连接介质30还可以将所述磁轭10与所述磁环20连接，结构上得到简化，降低生产成本。优选地，所述磁轭10的表面平整，无需复杂形状的模具。优选地，所述磁环20的表面平整，在一体成型时无需复杂形状的模具。利用简单的形状，通过所述连接介质30得到稳定的所述转子结构。

更多地，为方便对本实用新型进行阐述，所述磁轭10进一步包括一轴线11 和一周表面12，其中所述轴线11为所述磁轭10中心轴，所述周表面12为所述磁轭10的外表面。因为所述磁轭10为圆柱体，所述轴线11为圆柱的中心轴，所述周表面12为圆柱外表面的侧面。所述磁环20进一步包括一内表面21和一外表面22，其中所述内表面21为所述磁环20与所述磁轭10相连接的表面，其中所述外表面22为所述磁环20表现磁性能的表面。也就是说述，如图2所示，所述磁环20的内表面21与所述磁轭10的周表面12相互重叠的设置，使得所述磁环20被固定于所述磁轭10。值得一提的是，所述磁环20的内表面21和所述磁轭10的周表面12都是平滑的，通过所述连接介质30相互连接并贴合。这样，所述磁环20和所述磁轭10在外形上不需要复杂的结构，对于制造生产是有帮助的。而且，对于所述磁环20也就是海尔贝克磁环来说，所述磁环20和所述磁轭 10的外形能发挥出海尔贝克阵列的优势。

具体地，如图2，所述磁环20的磁感线方向如箭头所示。本领域的技术人员应该理解，所述磁环20在所述外表面22形成的磁极为至少一N磁极201和相对应的S磁极202。本优选实施例中，因为海尔贝克环的特征，所述磁环20在所述外表面22形成至少一对磁极部2001，每两个所述磁极部2001之间形成至少一对过渡部2002。特别地是，因为所述磁环20为海尔贝克环，在所述磁环20 的所述外表面22的磁感线分布为正弦型的。本优选实施例中，所述磁环20的磁极数为六个，那么所述N磁极201为三个，所述S磁极202为三个，相互间隔的被设置。也就是说，所述磁极部2001有六个，所述过渡部2002有六个。当然，所述磁极部2001只是对所述磁环20的所述外表面22上磁力线分布的区分称呼，所述磁极部2001与所述过渡部2002的具体占比并不影响本实用新型的技术特点。从所述磁环20的磁感线分布和所述磁极部2001与所述过渡部2002对所述外表面22的磁感线的影响可知，所述磁环20对所述磁轭10的磁力相较于非海尔贝克环较小，对于固定所述磁环20在所述磁轭10的外周面12的磁力作用较小。而且，对于厚度较高的所述磁环20而言，依靠磁力将所述磁环20固定在所述磁轭10很不可靠，在高速转动情况下会相对移动对电机性能产生不利影响。因此，本优选实施例中，所述连接介质30被置于所述磁环20和所述磁轭10，将所述磁环20稳定地固定在所述磁轭10，使得所述磁环20充分发挥海尔贝克环的优势。优选地，所述连接介质30为热固胶，通过热固作用将所述磁环20和所述磁轭10紧密固定。值得一提的是，所述磁环20的内表面21和所述磁轭10的周表面12都是光滑的，所述连接介质30得以均匀地、充分地连接所述磁环20和所述磁轭10。另外，在连接时，所述磁环20的形态并不影响本实用新型的特点，也就是说，所述磁环20可以为磁体、磁坯、磁粉等等形态与所述磁轭10连接。另外，补充的是，在取向时将所述磁环20的所述磁极部2001和所述过渡部2002 确定，在充磁中也使用同样的磁极部2001和所述过渡部2002的设置。

为阐述本实用新型的结构对于所述磁环20性能发挥的优势，另一优选实施例如图3A和3B。本实用新型提供的应用海尔贝克磁环的电机转子为八极的设置。所述磁环20的高度为36mm。在传统电机转子中，在所述磁环20在高度不同的位置的磁感线是不一致的。但是本优选实施例中的所述磁环20为海尔贝克环，如图3A和3B的对所述外表面22的磁场强度探测可知，所述磁环在径向位置相同的情况下，轴向高度不同的位置的磁场强度误差不超过1％，在所述磁环 20的外表面22形成均匀稳定的正弦波。另外，所述磁环20的内径为8mm，外径为12mm。较厚的所述磁环20的厚度可以为表面磁场强度带来更稳定的基础。

优选地，所述连接介质30为静电层，通过所述磁轭10和所述磁环20携带异性静电，使得所述磁轭10和所述磁环20相互吸引固定。值得一提的是，所述磁环20的内表面21和所述磁轭10的周表面12都是光滑的，所述连接介质30 得以均匀地、充分地连接所述磁环20和所述磁轭10。另外，在连接时，所述磁环20的形态并不影响本实用新型的特点，也就是说，所述磁环20可以为磁体、磁坯、磁粉等等形态与所述磁轭10连接。另外，补充的是，在取向时将所述磁环20的所述磁极部2001和所述过渡部2002确定，在充磁中也使用同样的磁极部2001和所述过渡部2002的设置。

为阐述本实用新型的结构对于所述磁环20性能发挥的优势，另一优选实施例如图4A和4B。本实用新型提供的应用海尔贝克磁环的电机转子为四极的设置。所述磁环20的高度为6mm。因为，所述磁环20被通过所述连接介质30固定在所述磁轭10，那么在所述磁环20的表面形成均匀稳定的正弦波。另外，所述磁环20的内径为3mm，外径为10mm。较厚的所述磁环20的厚度可以为表面磁场强度带来更稳定的基础。

优选地，所述连接介质30为压制层，在所述磁环20的取向压制成坯中，加入所述磁轭10，使得所述磁环20被部分压制于所述磁轭10，使得所述连接介质 30将所述磁环20和所述磁轭10紧密地连接。

本优选实施例的分体示意图如图5A和5B所示。在所述磁环20的外表面22 中，所述磁极部2001和所述过渡部2002相互间隔的设置。因为所述磁环20为海尔贝克环，所述磁极部2001和所述过渡部2002的磁场是连续的，而且所述磁极部2001和所述过渡部2002均匀的分布，使得所述磁环20的表面磁场呈正弦型分布。由图5A和5B可知，所述磁轭10的周表面12和所述磁环20的内表面 21均为平滑的。通过所述连接介质30将所述磁环20固定于所述磁轭10的周表面12。因为所述连接介质30为压制层，也就是在所述磁环20的取向压制成坯中，加入所述磁轭10，使得所述磁环20被部分压制于所述磁轭10，使得所述连接介质30将所述磁环20和所述磁轭10紧密地连接。另外，补充的是，在取向时将所述磁环20的所述磁极部2001和所述过渡部2002确定，在充磁中也使用同样的磁极部2001和所述过渡部2002的设置。

当然，所述磁环20的所述磁极部2001的分布也可以采用斜极的形式，如图 6A和6B。需要明确的是，所述磁环20的取向中已经将所述磁极部2001的位置确定了。值得一提的是，所述磁环20虽然采用斜极的形式，但是还是海尔贝克阵列环。也就是说，所述磁环20的所述外表面22的磁感线强度还是呈稳定的正弦型。而且，所述磁环20与所述磁轭10的连接方式并不受所述磁极部2001设置的影响。因为电机中，转子的磁极设置可以根据电机设计要求而变化，所以本优选实施例所提供的所述转子可以适应海尔贝克环的不同磁极设置。

本优选实施例的另一可行模式如图7A和7B，所述磁轭10的周表面12与所述磁环20的内表面22通过所述连接介质30设置。根据电机设计的要求，所述磁环20的外表面22与所述轴线11同轴。但是，特别地是，本优选实施例中的所述磁轭10的周表面12与所述磁环20的内表面22较所述轴线11具有一定的角度。也就是说，所述磁轭10的两端的直径具有一定的差值，造成所述磁轭10 的径向截面为梯形。与所述磁轭10相应的，所述磁环20的内径的两端也有具有一定的差值，使得所述磁环20相对于所述磁轭10是单项移动的。不过，所述磁轭10的周表面12与所述磁环20的内表面22可以相互贴合的。在公差满足的情况下，所述连接介质30可以只在一端将所述磁环20的移动方向堵塞。

而且，所述磁轭10的周表面12与所述磁环20的内表面22是均匀平滑的表面。因此，可以使用简单的结构来连接所述磁轭10和所述磁环20。特别是如图 7A和7B的模式，当所述磁轭10的两端的直径的差值保持在适当的范围，所述磁环20只能向较窄的一端移动，可以适当的减少使用所述连接介质30。所述磁环20的内径的两端的数值和所述磁轭10的两端的直径的数值需要保持一定的一致，通过结构上的限制，使得所述磁环20被连接于所述磁轭10。值得一提的是，所述磁环20采用内径梯度变化的形式，但是还是海尔贝克阵列环。也就是说，所述磁环20的所述外表面22的磁感线强度还是呈稳定的正弦型。而且，所述磁环20与所述磁轭10的连接方式并不受所述磁环20内径的影响。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种应用海尔贝克磁环的电机转子，其特征在于，包括：

一磁轭；

一连接介质；以及

一磁环，其中磁环通过所述连接介质被固定于所述磁轭外围，其中所述磁环为海尔贝克阵列的永磁环，所述磁轭被连接至电机定子使得所述转子在电机定子内部转动，其中所述磁轭为硅钢体，所述磁环为烧结钕铁硼磁环，其中所述磁轭的表面平整，所述磁环的表面与所述磁轭表面相应的平整。

2.根据权利要求1所述的应用海尔贝克磁环的电机转子，其中通过所述连接介质，所述磁轭与所述磁环保持同步地旋转，从而阻止所述磁环与所述磁轭相互脱离。

3.根据权利要求2所述的应用海尔贝克磁环的电机转子，其中所述连接介质为压制层，在所述磁环的取向压制成坯中，加入所述磁轭，使得所述磁环被部分压制于所述磁轭。

4.根据权利要求2所述的应用海尔贝克磁环的电机转子，其中所述连接介质为静电层，通过所述磁轭和所述磁环携带异性静电，使得所述磁轭和所述磁环相互吸引固定。

5.根据权利要求2所述的应用海尔贝克磁环的电机转子，其中所述连接介质为热固胶，通过热固作用将所述磁环和所述磁轭紧密固定。

6.根据权利要求2所述的应用海尔贝克磁环的电机转子，其中所述磁环的高度大于等于30mm。

7.根据权利要求6所述的应用海尔贝克磁环的电机转子，其中所述磁环的高度大于等于40mm，小于68mm。

8.根据权利要求2所述的应用海尔贝克磁环的电机转子，其中所述磁环的内径大于等于3mm，其中所述磁环的外径大于等于5mm。

9.根据权利要求6所述的应用海尔贝克磁环的电机转子，其中所述磁环的内径大于等于3mm，其中所述磁环的外径大于等于12mm。

10.根据权利要求8所述的应用海尔贝克磁环的电机转子，其中所述磁环的厚度大于等于2mm，小于等于12mm。