CN208548769U - 一种组合式永磁转子 - Google Patents
一种组合式永磁转子 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208548769U CN208548769U CN201821161228.9U CN201821161228U CN208548769U CN 208548769 U CN208548769 U CN 208548769U CN 201821161228 U CN201821161228 U CN 201821161228U CN 208548769 U CN208548769 U CN 208548769U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pole
- iron core
- magnetic
- yoke
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 4
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 4
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 24
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
一种组合式永磁转子，至少包括磁钢片和铁芯极部、铁芯轭部、转子毂；铁芯的极部和轭部在组合之前是互相分离的零件，称为极铁芯（2）和轭铁芯（3），极铁芯的数量等于轭铁芯的数量等于极数（2p），磁钢片同极相向地嵌合在扇形的极铁芯的两边构成磁极，若干对N磁极和S磁极交替与轭铁芯相连，依次串联组合成环形结构；扇形的极铁芯（2）的榫头（5）与转子毂（4）的榫槽（6）紧密扣合，轭铁芯（3）置于N磁极和S磁极之间的三角形空间内，在轭铁芯（3）和转子毂（4）之间加入楔形构件消除全部装配间隙，从而使上述零件被锁固成为整体，整个转子利用榫铆结构和楔形结构牢固的锁固而成。本实用新型既具有永磁体内置的优点，又使磁钢片南北极间没有磁桥联通，漏磁通损失少，并且节省材料，容易制造，适合用于制造比功率大的高效节能电机。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，尤其是永磁无刷电机转子的设计与制造。
背景技术
近年来，永磁无刷电机的应用日益广泛，技术不断进步，为了提高比功率，电机设计趋于高速化，转子的设计逐步由磁钢表贴式、嵌入式、转为内嵌式IPM结构。尤其是电动汽车用PMSM驱动电机，为了形成高磁密的气隙磁场，内置由多片磁钢组合成磁极嵌入转子铁芯的设计成为主流,如宝马i3的驱动电机“二字形”横置2层内嵌磁钢片磁极结构以及丰田Prius-Ⅲ代“V”形对称斜置2片内嵌磁极结构。最近公开的丰田Prius-Ⅳ新一代混合动力主驱电机进一步采用“深V形” 2片形对称斜置加1片中间横置组成的3片磁极的设计（图1）。虽然其中细节还包含了丰田工程师的专业精神，但总体上这种“V”形排列及变化形式，是早已被设计人员熟知的方案，进一步研究发现仍有不足之处。，是早已被设计人员熟知的方案，进一步研究发现仍有不足之处。
但是，迄今为止的设计中，这种磁片对称斜置的转子叠片，都是整体的环形圆片，这种圆片转子存在如下缺点：
1、转子磁路上必然存在磁极部和磁轭部，为了使铁芯各部分磁极部和磁轭部连接起来成为一体，磁钢片南北极间不可避免的形成磁桥（10），但磁桥会在磁钢片南北极间构成磁路，考虑到结构强度，磁桥截面不能太小，由于铁芯材料磁导率很高，磁阻有限，因此不可避免会产生较大短路磁通，降低了磁钢片的使用效果，磁通损失达10%～20%；例如极弧长度为31.4，气隙磁密为0.9T，每极有3个1mm宽的磁桥，磁桥饱和漏磁密为2T，则磁通损失为（3×1×2）/（31.4×0.9）=21.2%；
2、圆形冲片使材料利用率非常低。
因此，有必要提出一种新的设计以克服存在的缺点。更好满足电机运行平稳、高速高效、结构可靠、材料节省、制造容易的要求。
发明内容
一种组合式永磁转子，至少包括磁钢片和铁芯极部、铁芯轭部、转子毂；其特征在于铁芯的极部和轭部在组合之前是互相分离的零件，称为极铁芯（2）和轭铁芯（3），极铁芯的数量等于轭铁芯的数量等于极数（2p），磁钢片同极相向地嵌合在扇形的极铁芯的两边构成磁极，若干对N磁极和S磁极交替与轭铁芯相连，依次串联组合成环形结构；
扇形的极铁芯（2）的榫头（5）与转子毂（4）的榫槽（6）紧密扣合，轭铁芯（3）置于N磁极和S磁极之间的三角形空间内，在轭铁芯（3）和转子毂（4）之间加入楔形构件消除全部装配间隙，从而使上述零件被锁固成为整体，整个转子利用榫铆结构和楔形结构牢固的锁固而成。
所述极铁芯（2）由扇形硅钢冲片叠扣而成，扇形的极铁芯圆弧面向定子形成气隙；极铁芯上还有对称斜置的两个长方形斜槽（2.2），斜槽之间相对成45°~150°夹角，主磁钢片（1）镶嵌其中，同极相向，构成一个磁极，极铁芯近似成扇形，弧长略占一个极距；极铁芯扇面上可以设置更多较小的长方形孔，用于镶嵌更多的磁钢片以形成需要的气隙磁场；极铁芯扇形柄部设置为榫头（5），榫头（5）和转子毂（4）上的梯形榫槽（6）榫合连接，榫头中间有孔，插入钢销可消除榫合间隙。
所述轭铁芯（3）为近似等边三角柱形，三角形顶端朝向气隙，其夹角等于长方形斜槽夹角与极距角之差，使两面（3.1）可与长方形斜槽内磁钢片（1）紧密贴合，轭铁芯底面与转子毂（4）外表面配合。轭铁芯可用硅钢片叠成，也可用铁基软磁复合材料（SMC）采用粉末冶金工艺制作。
所述楔形构件为弹性骑缝销，在轭铁芯与转子毂的配合面，各具若干半圆槽并且位置对齐，在槽中锲入直径适合的弹簧销（7），可使轭铁芯（3）将磁钢片（1）压紧在极铁芯长方形斜槽（2.2）中。
所述转子毂（4）内圆周两边与端板（9）相连，端板（9）又与电机轴（8）相连，转子毂（4）外圆周面上设置有2p个梯形榫槽（6），用于接纳极铁芯榫合；转子毂使用非导磁材料制成。推荐使用铝合金，散热好，导热不导磁。
所述端盖用于将转子毂定位并连接到电机轴，端板上有通风孔道（11），边沿制作有叶片（12），转子旋转时可驱动流体循环，有助于转移磁钢片和转子铁芯热量，降低磁钢片温度，防止退磁。
使用本发明的转子设计的优势如下：
第一、主磁钢片位于极铁芯和轭铁芯之间，极和轭之间互不相连，磁钢片南北极之间磁路为空气，漏磁通可忽略不计，磁通全部经过极靴到达气隙然后进入定子磁路，磁铁能量获得充分利用，产生同样磁通可减少稀土磁铁用量；
第二、转子各部分通过榫铆结构连接和楔形构造自锁组合而成，榫合部位应力截面数倍于普通铁芯磁桥，因而能够承受更高转速所产生的离心力，换言之同样转速同样材料所产生的应变更小，提高了产品的可靠性；
第三、转子毂和端板的设计减少了铁芯的重量，由于铝合金有良好的热传导特性，磁片和转子的热量容易通过转子毂、端板、叶片传出，可降低磁钢片的温度；铝合金容易加工，使用挤压成形，生产效率高，装配精度可满足需要；
第四、 铁芯冲片加工变得更经济合理。可使用压力更小、速度更高的压力机提高生产效率，模具更小制作更容易，材料利用率更高，成本更低。
附图说明
图1现有技术之普通圆形冲片叠成的永磁转子，标号10所指为磁桥。
图2 本专利组合式永磁转子实施例附图。
图3 本专利组合式转子剖视图。
图4 极铁芯3D图。
图5 轭铁芯3D图。
上述附图中标号分别是：1主磁钢片，1.1小磁钢片，2极铁芯，3轭铁芯，3.1斜面，3.2半圆槽，4转子毂，5榫头，6榫槽，7弹簧销，8转子轴，9端板，10磁桥，11孔道，12叶片。
具体实施方式
现以8极永磁转子为例进一步对本专利进行说明。一种组合式永磁转子，包括8组磁极、8个轭铁芯、1副转子毂以及转子轴和端板。8组磁极中，有4个南极组和4个北极组，交替沿转子毂排列装配。
所述8组磁极，每组包含极铁芯（2）和2片主磁钢片（1）和1片小磁钢片（1.1）；极铁芯中间有长方形孔（2.1）镶嵌磁钢片（1.1）；两边有长方形斜槽（2.2），镶嵌主磁钢片（1），2片主磁钢片贴入槽底的极性相同。极铁芯（2）近似为扇形，扇形弧面经过修形，优化气隙磁场，减少谐波。扇形柄部设置为梯形榫头（5），形状和转子毂（4）上的梯形榫槽（6）相同，榫头中间有孔，榫合插入钢销可消除配合间隙。
作为连接磁极的轭铁芯（3）近似为等腰三角形，两斜面（3.1）夹角为108°。一面与磁钢片N极相连，另一面同磁钢片S极相连，轭铁芯底边为弧形，圆弧半径与转子毂（4）半径相同，中间有半圆槽（3.2）可与转子毂上的半圆槽（4.2）位置对齐合成圆形孔。
极铁芯、磁钢片、轭铁芯依托转子毂组装成形，然后锲入弹簧销（7）即可形成紧密连接。两边端板（9）用于连接转子毂（4）和电机轴（8），可用自动化工艺完成转子装配。
整个转子是利用古老的榫铆结构和楔形结构牢固的锁固在一起的，榫头应力截面远大于现有技术磁桥截面之和，抗拉强度足以承受转子比现有技术以更高速旋转。本例转子直径为84mm，转子毂为铝合金，转速10000转/分时榫头应变小于0.02mm，控制在弹簧销作用范围之内。
由于磁钢片的磁通不能进入转子毂，不存在漏磁。磁通只能经由磁钢片N极发出→转子N极铁芯→气隙→进入定子铁芯齿部→经过轭部→定子铁芯S极齿部→S气隙→转子S极铁芯→磁钢片S极→磁钢片N极→转子轭铁芯→回到磁钢片的S极。
转子毂和端板的使用由铝合金制成，减轻了转子重量。由于铝合金有良好的热传导特性，可降低磁钢片的温度；铝合金容易加工，本例使用铝合金挤压成形，生产效率高，装配精度可满足需要。
端盖用于将转子毂定位并连接到电机轴，端板上有孔道11和叶片12，转子旋转时可驱动流体循环，有助于热量传导或散发出来。
Claims (5)
1.一种组合式永磁转子，至少包括磁钢片和铁芯极部、铁芯轭部、转子毂；其特征在于铁芯的极部和轭部在组合之前是互相分离的零件，称为极铁芯（2）和轭铁芯（3），极铁芯的数量等于轭铁芯的数量等于极数（2p），磁钢片同极相向地嵌合在扇形的极铁芯的两边构成磁极，若干对N磁极和S磁极交替与轭铁芯相连，依次串联组合成环形结构；扇形的极铁芯（2）的榫头（5）与转子毂（4）的榫槽（6）紧密扣合，轭铁芯（3）置于N磁极和S磁极之间的三角形空间内，在轭铁芯（3）和转子毂（4）之间加入楔形构件消除全部装配间隙，从而使上述零件被锁固成为整体，整个转子利用榫铆结构和楔形结构牢固的锁固而成。
2.如权利要求1所述一种组合式永磁转子，所述极铁芯（2）由扇形硅钢冲片叠扣而成，扇形的极铁芯圆弧面向定子形成气隙；极铁芯上还有对称斜置的两个长方形斜槽（2.2），斜槽之间相对成45°~150°夹角，主磁钢片（1）镶嵌其中，同极相向，构成一个磁极，极铁芯近似成扇形，弧长略占一个极距；极铁芯扇面上可以设置更多较小的长方形孔，用于镶嵌更多的磁钢片以形成需要的气隙磁场；极铁芯扇形柄部设置为榫头（5），榫头（5）和转子毂（4）上的梯形榫槽（6）榫合连接，榫头中间有孔，插入钢销可消除榫合间隙。
3.如权利要求1所述一种组合式永磁转子，所述轭铁芯（3）为近似等边三角柱形，三角形顶端朝向气隙，其夹角等于长方形斜槽夹角与极距角之差，使两面（3.1）可与长方形斜槽内磁钢片（1）紧密贴合，轭铁芯底面与转子毂（4）外表面配合。
4.如权利要求1所述一种组合式永磁转子，所述楔形构件为弹性骑缝销，在轭铁芯与转子毂的配合面，各具若干半圆槽并且位置对齐，在槽中锲入直径适合的弹簧销（7），可使轭铁芯（3）将磁钢片（1）压紧在极铁芯长方形斜槽（2.2）中。
5.如权利要求1所述一种组合式永磁转子，所述转子毂（4）内圆周两边与端板（9）相连，端板（9）又与电机轴（8）相连，转子毂（4）外圆周面上设置有2p个梯形榫槽（6），用于接纳极铁芯榫合；转子毂和端板使用非导磁材料制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821161228.9U CN208548769U (zh) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | 一种组合式永磁转子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821161228.9U CN208548769U (zh) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | 一种组合式永磁转子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208548769U true CN208548769U (zh) | 2019-02-26 |
Family
ID=65425183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821161228.9U Expired - Fee Related CN208548769U (zh) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | 一种组合式永磁转子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208548769U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108616180A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-10-02 | 杨世国 | 一种组合式永磁转子 |
| CN114362397A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-04-15 | 小米汽车科技有限公司 | 冲片结构、转子组件及电动机 |
| DE102021212046A1 (de) | 2021-10-26 | 2023-04-27 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Rotor einer elektrischen Maschine |
-
2018
- 2018-07-23 CN CN201821161228.9U patent/CN208548769U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108616180A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-10-02 | 杨世国 | 一种组合式永磁转子 |
| DE102021212046A1 (de) | 2021-10-26 | 2023-04-27 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Rotor einer elektrischen Maschine |
| WO2023072662A1 (de) | 2021-10-26 | 2023-05-04 | Robert Bosch Gmbh | Rotor einer elektrischen maschine |
| CN114362397A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-04-15 | 小米汽车科技有限公司 | 冲片结构、转子组件及电动机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108616180A (zh) | 一种组合式永磁转子 | |
| CN208548769U (zh) | 一种组合式永磁转子 | |
| JP5705746B2 (ja) | 電気機械−モジュラー | |
| CN102684337B (zh) | 分段斜极式永磁同步电机转子 | |
| CN103314509A (zh) | 电磁机 | |
| WO2008003990A3 (en) | An electrical machine | |
| CN103779995A (zh) | 径向嵌入式永磁体转子及其制造方法 | |
| CN101056027B (zh) | 非对称交错混合励磁同步电动机 | |
| CN112564346B (zh) | 一种高转矩密度轴向磁场永磁电机转子结构及其电机 | |
| CN202634111U (zh) | 分段斜极式永磁同步电机转子 | |
| CN102570654A (zh) | 转子及电动机 | |
| CN104242504A (zh) | 一种同步磁阻电机转子 | |
| US8952589B2 (en) | Rotating electrical machine | |
| TWI443938B (zh) | 定子單元、其繞線方法、及使用其之定子結構及製造方法 | |
| CN111884364B (zh) | 定转子总成和轴向磁场电机 | |
| CN207542941U (zh) | 一种永磁变速电机 | |
| CN102347669A (zh) | 一种有限转角力矩电动机及其制作方法 | |
| US9407115B2 (en) | Shaft attachment means for high efficiency permanent magnet machine with separated tab pole rotor | |
| US8878411B2 (en) | High efficiency permanent magnet machine with separated tab pole rotor and stacked ceramic magnet sections | |
| CN112152354B (zh) | 一种表面插入式永磁盘式电机转子 | |
| CN208675081U (zh) | 一种高功率密度高效率高可靠性的磁爪电机 | |
| CN113659746A (zh) | 一种转子冲片组、转子铁芯、转子和电机 | |
| CN209805528U (zh) | 一种组合阵列式外转子轴径向混合磁通永磁电机 | |
| CN206379858U (zh) | 一种永磁同步电机 | |
| CN102969811A (zh) | 低损耗高机械可靠性的调制环转子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190226 |