CN210577965U - 磁钢、转子组件和轴向磁场电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁钢、转子组件和轴向磁场电机，属于电机领域。所述磁钢的前侧面和磁钢的后侧面垂直于磁钢的厚度方向，所述磁钢的前侧面和磁钢的后侧面为磁钢的两个磁极；所述磁钢的左侧面、磁钢的右侧面和磁钢的内侧面上开设有定位槽。本实用新型的磁钢的定位槽结构，使得磁钢安装到转子盘上时主要由机械结构固定，辅助用胶水填充，比主要由胶水固定更可靠，在电机运行的过程中即使胶水脱落也不会影响磁钢和转子盘的相对位置，更不会造成扫膛等电机事故，提高了电机的安全系数。实现了在有限的空间内有效的、可靠的固定磁钢，并且装配方便，生产效率更高。

Description

磁钢、转子组件和轴向磁场电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，特别是指一种磁钢、转子组件和轴向磁场电机。

背景技术

轴向磁场电机，又称轴向磁通电机或盘式电机，其定子组件和转子组件为盘式结构。轴向磁场电机的气隙是平面型的，气隙磁场是轴向的，其具有结构紧凑、体积小、重量轻、转矩密度高、转子转动惯量小的优点。

轴向磁场电机通常具有以下几种结构方式：1、一个定子组件和一个转子组件(单面气隙)；2、两个转子组件，中间一个定子组件(双面气隙)；3、两个定子组件，中间一个转子组件(双面气隙)；4、多个定子组件和多个转子组件互相穿插(多面气隙)。

定子组件一般包括定子铁芯、绕设在定子铁芯上的定子线圈、以及用于固定定子铁芯和定子线圈的固定装置等；转子组件一般包括磁钢(永磁体)和用于固定磁钢的盘状支撑装置等。

现有技术可以做到在传统圆柱形状的转子(径向磁通电机)中较为稳妥的固定磁钢：其磁钢的结构基本是长方形，扇形，瓦片型，梯形等较为简单容易生产出来的形状，可以用胶水固定，螺栓固定，内嵌灌胶固定等固定方式。

但是轴向磁场电机的转子厚度很有限，在狭窄的尺度内很难选择径向磁通电机中类似的固定方式。例如用胶水固定磁钢会存在胶水热疲劳，定位难度大，耐受冲击性较差，很难保证磁钢的平面度和垂直度等问题；用螺栓固定磁钢又需要较大的空间，而轴向磁场电机中留给转子的空间很有限，具有一定导磁性能的螺栓也对磁钢提供的磁场波形产生影响。

由上述可知，目前轴向磁场电机的转子组件存在以下问题：1、如何在有限的空间内有效的、可靠的固定磁钢；2、磁钢固定后如何保证磁钢的平面度和垂直度。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种磁钢、转子组件和轴向磁场电机，本实用新型实现了在有限的空间内有效的、可靠的固定磁钢，并且装配方便，生产效率更高。

本实用新型提供技术方案如下：

一种磁钢，所述磁钢的前侧面和磁钢的后侧面垂直于磁钢的厚度方向，所述磁钢的前侧面和磁钢的后侧面为磁钢的两个磁极；所述磁钢的左侧面、磁钢的右侧面和磁钢的内侧面上开设有定位槽。

进一步的，所述定位槽为V形槽，所述磁钢的形状为扇环形。

进一步的，所述磁钢的内侧面的定位槽与磁钢的左侧面和磁钢的右侧面的定位槽的交界处为第一倒角结构。

进一步的，所述磁钢的内侧面与磁钢的前侧面、磁钢的后侧面、磁钢的左侧面和磁钢的右侧面的交界处为第二倒角结构。

一种转子组件，包括转子盘和转子轴，所述转子盘与转子轴连接；

所述转子盘包括内支撑环、圆环筋板、外固定环和多个径向筋板，多个径向筋板设置在内支撑环上并向外侧延伸，所述外固定环设置在所述径向筋板的末端，所述圆环筋板设置在内支撑环和外固定环之间并与所有径向筋板连接；

所述内支撑环、圆环筋板和多个径向筋板形成第一组安装位，所述第一组安装位内安装有第一组磁钢；所述外固定环、圆环筋板和多个径向筋板形成第二组安装位，所述第二组安装位内安装有第二组磁钢；同一半径上的第一组磁钢和第二组磁钢的磁极方向相反；

其中，所述第二组磁钢为前述结构的磁钢，所述圆环筋板的外侧面上和径向筋板位于圆环筋板外侧的部分上设置有定位凸起，所述第二组磁钢从外侧插进所述第二组安装位，所述定位槽与定位凸起配合，所述外固定环套在所述径向筋板的末端。

进一步的，所述径向筋板的末端设置有限位台阶，所述外固定环的内侧设置有限位槽，所述限位台阶和限位槽配合。

进一步的，所述定位凸起为V形棱边凸起，所述圆环筋板的定位凸起与径向筋板的定位凸起的相接处为第三倒角结构，所述第一组磁钢和第二组磁钢与转子盘的连接处通过胶水填充。

进一步的，第一组磁钢和第二组磁钢的厚度与所述转子盘的厚度相同。

进一步的，所述转子盘的材质为铝合金，所述内支撑环上设置有用于与转子轴连接的安装孔。

一种轴向磁场电机，包括前述的转子组件。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的磁钢的定位槽结构，使得磁钢安装到转子盘上时主要由机械结构固定，辅助用胶水填充，比主要由胶水固定更可靠，在电机运行的过程中即使胶水脱落也不会影响磁钢和转子盘的相对位置，更不会造成扫膛等电机事故，提高了电机的安全系数。实现了在有限的空间内有效的、可靠的固定磁钢，并且装配方便，生产效率更高。

附图说明

图1-3为本实用新型的磁钢的结构示意图；

图4为本实用新型的转子组件的结构示意图；

图5为转子盘的前侧面的结构示意图；

图6为转子盘的后侧面的结构示意图；

图7为转子盘的内支撑环、圆环筋板和径向筋板的结构示意图。

图8为转子盘的外固定环的结构示意图；

图9为转子盘的组装示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

在详细描述本实用新型之前，先对本实用新型涉及的各个方位进行如下定义：

1、本实用新型所述的“内”和“外”是基于径向上与转子盘中心的距离而定的，径向上靠近转子盘中心为“内”，径向上远离转子盘中心为“外”，本实用新型中与“内”和“外”有关的方位参见本条定义。

2、本实用新型所述的“前”和“后”是基于转子盘的前后两面而定的，图5所示为转子盘的“前侧面”，图6所示为转子盘的“后侧面”，本实用新型中与“前”和“后”有关的方位参见本条定义。

3、本实用新型所述的“左”和“右”为图1中的左右，这是一个相对方位，对应到图5中，从左到右为顺时针方向，本实用新型中与“左”和“右”有关的方位参见本条定义。

本实用新型实施例提供一种磁钢1，该磁钢具有前侧面2、后侧面3、左侧面4、右侧面5、外侧面6和内侧面7。

如图1-3所示，磁钢的前侧面2和磁钢的后侧面3垂直于磁钢1的厚度方向(电机的轴向)，磁钢的前侧面2和磁钢的后侧面3为磁钢的两个磁极；磁钢的左侧面4、磁钢的右侧面5和磁钢的内侧面7上开设有定位槽8。

本实用新型的磁钢用于安装在转子盘11上，转子盘上设置有与定位槽对应的定位部件。图5-9示出了转子盘的一个典型示例：

转子盘11包括内支撑环13、圆环筋板14、外固定环15和多个径向筋板16。外固定环15、圆环筋板14和多个径向筋板16形成第二组安装位18。

圆环筋板14的外侧面上和径向筋板16位于圆环筋板14外侧的部分上设置有定位凸起19，本实用新型的磁钢从外侧插进第二组安装位18，使得定位槽8与定位凸起19配合，然后将外固定环15套在径向筋板16的末端，最后在磁钢与转子盘的连接处用胶水填充。

本实用新型的磁钢的左侧面和右侧面的定位槽结构，使得磁钢安装到转子盘上时主要由机械结构固定，辅助用胶水填充，比主要由胶水固定更可靠，在电机运行的过程中即使胶水脱落也不会影响磁钢和转子盘的相对位置，更不会造成扫膛等电机事故，提高了电机的安全系数。实现了在有限的空间内有效的、可靠的固定磁钢，并且装配方便，生产效率更高。并且，磁钢的内侧面的定位槽使得转子盘外侧(圆环筋板的外侧面)设置有定位凸起，给转子盘径向上更多的空间，提高转子盘的结构强度。

定位槽8优选为V形槽，磁钢1的形状优选为扇环形。

为方便加工，本实用新型在磁钢的内侧面7的定位槽与磁钢的左侧面4和磁钢的右侧面5的定位槽的交界处为第一倒角结构，当然也可以不倒角，图1-3中未示出第一倒角结构。磁钢的内侧面7与磁钢的前侧面2、磁钢的后侧面3、磁钢的左侧面4和磁钢的右侧面5的交界处为第二倒角结构9，当然也可以不倒角。

本实用新型实施例还提供一种转子组件100，如图4-9所示，包括转子盘11和转子轴12，转子盘11与转子轴12连接。

转子盘11包括内支撑环13、圆环筋板14、外固定环15和多个径向筋板16，多个径向筋板16设置在内支撑环13上并向外侧延伸，外固定环15设置在径向筋板16的末端，圆环筋板14设置在内支撑环13和外固定环15之间并与所有径向筋板16连接。

优选的，内支撑环、圆环筋板和多个径向筋板是一体成型的结构，可以是一体铸造成型，也可以是对整个圆盘形结构切削得到。外固定环与一体成型的内支撑环、圆环筋板和多个径向筋板是分体结构，两者装配在一起。

内支撑环13、圆环筋板14和多个径向筋板16形成第一组安装位17，第一组安装位17内安装有第一组磁钢200；外固定环15、圆环筋板14和多个径向筋板16形成第二组安装位18，第二组安装位18内安装有第二组磁钢300；同一半径上的第一组磁钢和第二组磁钢的磁极方向相反。

其中，第二组磁钢300为前述的磁钢1，圆环筋板14的外侧面上和径向筋板16位于圆环筋板14外侧的部分上设置有定位凸起19。

安装第二组磁钢时，将第二组磁钢300从外侧插进第二组安装位18，定位槽8与定位凸起19配合，然后将外固定环15套在径向筋板16的末端。外固定环用于第二组磁钢的径向定位，外固定环的张紧力可以将第二组磁钢对定位凸起的挤压力缓冲的整个转子盘上，消除应力集中的问题。

最后在磁钢与转子盘的连接处用胶水填充，固化后的胶水可以防止第二组磁钢活动并能减少第二组磁钢受到旋转方向电磁力对转子盘的冲击。

本实用新型的第二组磁钢的定位槽和转子盘的定位凸起结构配合，并通过外固定环固定，使得第二组磁钢安装到转子盘上时主要由机械结构固定，辅助用胶水填充，比主要由胶水固定更可靠，在电机运行的过程中即使胶水脱落也不会影响第二组磁钢和转子盘的相对位置，更不会造成扫膛等电机事故，提高了电机的安全系数。实现了在有限的空间内有效的、可靠的固定磁钢，并且装配方便，生产效率更高。

作为本实用新型的一种改进，径向筋板16的末端设置有限位台阶20，外固定环15的内侧设置有限位槽21，限位台阶20和限位槽21配合。

外固定环与径向筋板采用过盈配合，外固定环加热后套在径向筋板的末端，使得外固定环的限位槽与径向筋板的限位台阶配合。外固定环冷却后收缩，与径向筋板形成过盈配合，同时胶水还起到辅助固定外固定环的作用。本实用新型采用过盈配合与胶水固封的方式固定外固定环，而不采用螺钉固定的方式。由于径向筋板的末端的空间极其有限，采用螺钉固定很难实现，并且螺钉是铁磁材料，会影响磁场的正弦性，产生谐波。本实用新型的固定方式简单方便，容易实现，不会对磁场产生影响。

如前述，定位槽8优选为V形槽，与之对应的，定位凸起19优选为V形棱边凸起。由于棱边交汇处很难加工出直棱，因此，圆环筋板14的定位凸起与径向筋板16的定位凸起的相接处为第三倒角结构22，第一组磁钢200和第二组磁钢300与转子盘11的连接处通过胶水填充，第三倒角结构处也用胶水填充，增加固定效果。

本实用新型优选的第一组磁钢200和第二组磁钢300的厚度与转子盘11的厚度相同。

第一组磁钢和第二组磁钢安装到转子盘上的过程如下：

1、将第二组磁钢从外侧插进第二组安装位，使得定位槽与定位凸起配合，如图9所示。

2、将加热后的外固定环套在径向筋板的末端，使得外固定环的限位槽与径向筋板的限位台阶配合。外固定环冷却后收缩，与径向筋板形成过盈配合，如图9所示。如此，完成第二组磁钢的定位。

3、安装第一组磁钢，本实用新型不限制第一组磁钢的结构，只要能够安装到第一组安装位上即可。

4、在第一组磁钢和第二组磁钢与转子盘的接触处涂胶水。

5、使用两个平面工装将转子盘和磁钢一起夹紧，找平磁钢的平面度，加热使得胶水固化。

本实用新型的转子盘采用上述结构和组装方式后，具有以下优点：

1)第二组磁钢主要由机械结构固定，辅助用胶水填充固定，在工业生产中也会更快、更准确的定位磁钢的位置，转子盘组装更容易实现。

2)在电机运行的过程中即使胶水脱落也不会影响第二组磁钢与转子盘的相对位置，更不会造成扫膛等电机事故，提高了电机的安全系数。

3)在保证每块磁钢能提供的磁通量的情况下，V形棱边凸起可以留给转子盘径向上更多的空间，提高转子盘的结构强度。

4)安装时V型槽与转子盘结合面通过挤压配合，无需多余的工装，用两个可以保证平面的工装就能很好定位磁钢的平面度。

5)在有限的空间上，磁钢与转子盘的厚度是一样的，比起贴在钢板上的转子结构存在较大的优势：减少了转子组件的厚度；增加了磁钢能提供的磁能，使永磁体磁钢不容易退磁；减小了漏磁。

6)本实用新型组装出来的转子盘装配可以做到较好的平面度，转子盘组装到转子轴上也能很好的保证垂直度。

内支撑环11上设置有用于与转子轴18或圆环形工装19连接的安装孔20。用螺栓固定带圆环形工装和螺纹孔的转子轴，转子轴压紧磁钢，起到主要固定作用。

转子盘11的材质优选为铝合金，转子盘的铝合金环绕在磁钢周围，增加了阻尼系数，让电机有了一定的异步起动能力。

内支撑环13上设置有用于与转子轴12连接的安装孔10。

本实用新型实施例还提供一种轴向磁场电机，包括前述的转子组件。

本实用新型的轴向磁场电机包括前述的转子组件，其自然也具有前述的转子组件的有益效果，此处不再赘述。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁钢，其特征在于，所述磁钢的前侧面和磁钢的后侧面垂直于磁钢的厚度方向，所述磁钢的前侧面和磁钢的后侧面为磁钢的两个磁极；所述磁钢的左侧面、磁钢的右侧面和磁钢的内侧面上开设有定位槽。

2.根据权利要求1所述的磁钢，其特征在于，所述定位槽为V形槽，所述磁钢的形状为扇环形。

3.根据权利要求1或2所述的磁钢，其特征在于，所述磁钢的内侧面的定位槽与磁钢的左侧面和磁钢的右侧面的定位槽的交界处为第一倒角结构。

4.根据权利要求3所述的磁钢，其特征在于，所述磁钢的内侧面与磁钢的前侧面、磁钢的后侧面、磁钢的左侧面和磁钢的右侧面的交界处为第二倒角结构。

5.一种转子组件，其特征在于，包括转子盘和转子轴，所述转子盘与转子轴连接；

所述转子盘包括内支撑环、圆环筋板、外固定环和多个径向筋板，多个径向筋板设置在内支撑环上并向外侧延伸，所述外固定环设置在所述径向筋板的末端，所述圆环筋板设置在内支撑环和外固定环之间并与所有径向筋板连接；

所述内支撑环、圆环筋板和多个径向筋板形成第一组安装位，所述第一组安装位内安装有第一组磁钢；所述外固定环、圆环筋板和多个径向筋板形成第二组安装位，所述第二组安装位内安装有第二组磁钢；同一半径上的第一组磁钢和第二组磁钢的磁极方向相反；

其中，所述第二组磁钢为权利要求1-4任一所述的磁钢，所述圆环筋板的外侧面上和径向筋板位于圆环筋板外侧的部分上设置有定位凸起，所述第二组磁钢从外侧插进所述第二组安装位，所述定位槽与定位凸起配合，所述外固定环套在所述径向筋板的末端。

6.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，所述径向筋板的末端设置有限位台阶，所述外固定环的内侧设置有限位槽，所述限位台阶和限位槽配合。

7.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，所述定位凸起为V形棱边凸起，所述圆环筋板的定位凸起与径向筋板的定位凸起的相接处为第三倒角结构，所述第一组磁钢和第二组磁钢与转子盘的连接处通过胶水填充。

8.根据权利要求5-7任一所述的转子组件，其特征在于，第一组磁钢和第二组磁钢的厚度与所述转子盘的厚度相同。

9.根据权利要求8所述的转子组件，其特征在于，所述转子盘的材质为铝合金，所述内支撑环上设置有用于与转子轴连接的安装孔。

10.一种轴向磁场电机，其特征在于，包括权利要求5-9任一所述的转子组件。

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