CN210577998U - 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；所述磁钢的外侧面上开设有定位槽，所述磁钢的内侧面上设置有定位台阶。本实用新型的磁钢的定位槽和定位台阶的结构，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；所述磁钢的外侧面上开设有定位槽，所述磁钢的内侧面上设置有定位台阶。

进一步的，所述定位槽为V形槽。

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

进一步的，所述磁钢的形状为扇环形。

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，其中：

所述转子盘包括内支撑环、圆环筋板和多个径向筋板，多个径向筋板设置在内支撑环上并向外侧延伸，所述圆环筋板设置在内支撑环外侧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，相邻两个第一组磁钢的磁极方向相反；

所述第一组磁钢为前述结构的磁钢，所述圆环筋板的内侧面上设置有定位凸起，所述内支撑环的前侧面上位于内支撑环的外侧面处开设有凹槽；所述定位槽与定位凸起配合，所述定位台阶的后侧面与所述凹槽配合，所述转子轴或者安装在所述转子轴上的圆环形零件将定位台阶的前侧面压紧。

进一步的，所述转子盘还包括外固定环，所述外固定环与所有径向筋板的末端连接，所述圆环筋板位于所述外固定环和内支撑环之间，所述圆环筋板、外固定环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，相邻两个第二组磁钢的磁极方向相反，同一半径上的第一组磁钢和第二组磁钢的磁极方向相反。

进一步的，所述定位凸起为V形棱边凸起，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，所述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或圆环形零件连接的安装孔。

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和定位台阶的结构，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盘的一个实施方式的结构示意图；

图5-6为本实用新型的转子组件的结构示意图；

图7为本实用新型的转子盘的另一个实施方式的结构示意图；

图8为装配好的转子盘的前侧面的结构示意图；

图9为装配好的转子盘的后侧面的结构示意图。

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8所示为转子盘的“前侧面”，图9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8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、后侧面、左侧面、右侧面、外侧面和内侧面。

如图1-3所示，磁钢的前侧面3和磁钢的后侧面4垂直于磁钢1的厚度方向(电机的轴向)，磁钢的前侧面3和磁钢的后侧面4为磁钢的两个磁极；磁钢的外侧面5上开设有定位槽6，磁钢的内侧面7上设置有定位台阶8。定位台阶的前侧面9与磁钢的前侧面3形成台阶状，定位台阶的后侧面10与磁钢的后侧面4形成台阶状。

本实用新型的磁钢用于安装在转子盘2上，转子盘上设置有与定位槽和定位台阶对应的定位部件。图4和图7示出了转子盘2的两个典型示例：

转子盘2包括内支撑环11、圆环筋板12和多个径向筋板13，多个径向筋板13设置在内支撑环11上并向外侧延伸，圆环筋板12设置在内支撑环11外侧并与所有径向筋板13连接。

内支撑环11、圆环筋板12和多个径向筋板13形成第一组安装位25，磁钢1安装在第一组安装位25内，相邻两个磁钢的磁极方向相反。

圆环筋板12的内侧面上设置有定位凸起14，内支撑环的前侧面15上位于内支撑环的外侧面16处开设有凹槽17。

在安装磁钢1时，将磁钢1从转子盘的前侧面15斜向外侧插进第一组安装位，使得磁钢的定位槽6方便的与圆环筋板的定位凸起14对接配合，定位磁钢的外侧面。磁钢的内侧面可用磁钢的定位台阶8来定位，定位台阶的后侧面10与凹槽17配合，然后使用转子轴18或者安装在转子轴18上的圆环形零件19将定位台阶的前侧面9压紧(如图5所示)，以此完成整个磁钢的完整定位。磁钢与转子盘的之间可用胶水填充。

使用转子轴将定位台阶的前侧面压紧时，转子轴上带有凸出的环形台阶(环形台阶与转子轴是一体的)，环形台阶将定位台阶的前侧面压紧。使用安装在转子轴上的圆环形零件将定位台阶的前侧面压紧时，圆环形零件与转子轴是分体的两个部件，圆环形零件加热后套在转子轴上，圆环形零件冷却后收缩，与转子轴形成过盈配合。

本实用新型的磁钢的定位槽和定位台阶的结构，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。

本实用新型的定位槽优选为V形槽。

为方便将磁钢安装到转子盘上，定位槽6与磁钢的左侧面21和磁钢的右侧面22的交界处为第一倒角结构23，磁钢的外侧面5与磁钢的前侧面3、磁钢的后侧面4、磁钢的左侧面21和磁钢的右侧面22的交界处为第二倒角结构24。

磁钢的形状优选为扇环形。

本实用新型实施例提供一种转子组件100，如图5、6所示，该转子组件100包括转子盘2和转子轴18，转子盘2与转子轴18连接，其中：

如图4、7所示，转子盘2包括内支撑环11、圆环筋板12和多个径向筋板13，多个径向筋板13设置在内支撑环11上并向外侧延伸，圆环筋板12设置在内支撑环11外侧并与所有径向筋板13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。

内支撑环11、圆环筋板12和多个径向筋板13形成第一组安装位25，第一组安装位25内安装有第一组磁钢200，相邻两个第一组磁钢200的磁极方向相反。

第一组磁钢200为前述实施例的磁钢1，圆环筋板12的内侧面上设置有定位凸起14，内支撑环的前侧面15上位于内支撑环的外侧面16处开设有凹槽17。

在安装第一组磁钢200时，将第一组磁钢200从转子盘的前侧面15斜向外侧插进第一组安装位25，使得第一组磁钢的定位槽6方便的与圆环筋板的定位凸起14对接配合，完成第一组磁钢外侧面的定位。第一组磁钢的内侧面可用的定位台阶来定位，定位台阶的后侧面10与凹槽17配合，然后使用转子轴18或者安装在转子轴18上的圆环形零件19将定位台阶的前侧面9压紧，以此完成整个磁钢的完整定位。第一组磁钢与转子盘的之间可用胶水填充。

本实用新型的转子组件采用定位槽和定位台阶的结构定位第一组磁钢，使得第一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一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，本实用新型可以在径向上设置两个磁钢，以适应特殊结构形式的电机。具体的：转子盘2还包括外固定环26，外固定环26与所有径向筋板13的末端连接，圆环筋板12位于外固定环26和内支撑环11之间。

圆环筋板12、外固定环26和多个径向筋板13形成第二组安装位27，第二组安装位内27安装有第二组磁钢300，相邻两个第二组磁钢300的磁极方向相反，同一半径上的第一组磁钢200和第二组磁钢300的磁极方向相反。组装后的转子盘如图8、9所示。

本实用新型不限制第二组磁钢的结构，只要能够安装到第二组安装位上即可。由前述，内支撑环、圆环筋板和径向筋板优选是一体成型的结构，外固定环与一体成型的内支撑环、圆环筋板和径向筋板优选是分体结构，将第二组磁钢从外侧插进第二组安装位后，将外固定环与一体成型的内支撑环、圆环筋板和径向筋板装配在一起，这样方便第二组磁钢的安装。

与前述的定位槽为V形槽对应的，定位凸起为V形棱边凸起。

为进一步固定磁钢，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。

因为第一组磁钢为斜插进转子盘，所以转子盘与第一组磁钢的左右两侧要留有一些空间，组装后会有缝隙。同样为保证第一组磁钢内侧能平稳安装到转子盘上，安装后第一组磁钢的内侧与转子盘之间也会有缝隙，第一组磁钢与转子盘的缝隙处可用胶水填充，固化后的胶水也可以防止第一组磁钢活动并能减少第一组磁钢受到旋转方向电磁力对转子盘的冲击。同理，第二组磁钢与转子盘的连接处也可以通过胶水填充。

本实用新型的第一组磁钢和第二组磁钢的厚度与转子盘的厚度相同。

本实用新型中转子盘在安装第一组磁钢的位置处设有凸起的棱边，棱边与V型槽配合，以此固定第一组磁钢，并在第一组磁钢安装位置处设计了定位台阶，用额外的盘状结构(转子轴或圆环形零件)压住定位台阶。第一组磁钢和第二组磁钢完全固定完成后用胶水补充缝隙，用来作为辅助固定。

具体的，第一组磁钢和第二组磁钢安装到转子盘上的过程如下：

1、将第二组磁钢安装进第二组安装位，将外固定环套在径向筋板的末端。

2、将第一组磁钢从转子盘的前侧面斜向外侧插进第一组安装位，使得定位槽与定位凸起配合，定位台阶的后侧面与凹槽配合。

3、在第一组磁钢和第二组磁钢与转子盘的接触处涂胶水。

4、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。

5、组装整个电机时，通过转子轴或者安装在转子轴上的圆环形零件将定位台阶的前侧面压紧。如此，完成第一组磁钢的定位。

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)第一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一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。

转子盘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11上设置有用于与转子轴18或圆环形零件19连接的安装孔20。用螺栓固定带圆环形零件和螺纹孔的转子轴，转子轴压紧磁钢，起到主要固定作用。

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；所述磁钢的外侧面上开设有定位槽，所述磁钢的内侧面上设置有定位台阶。

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。

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

4.根据权利要求3所述的磁钢，其特征在于，所述磁钢的形状为扇环形。

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，其中：

所述转子盘包括内支撑环、圆环筋板和多个径向筋板，多个径向筋板设置在内支撑环上并向外侧延伸，所述圆环筋板设置在内支撑环外侧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，相邻两个第一组磁钢的磁极方向相反；

所述第一组磁钢为权利要求1-4任一所述的磁钢，所述圆环筋板的内侧面上设置有定位凸起，所述内支撑环的前侧面上位于内支撑环的外侧面处开设有凹槽；所述定位槽与定位凸起配合，所述定位台阶的后侧面与所述凹槽配合，所述转子轴或者安装在所述转子轴上的圆环形零件将定位台阶的前侧面压紧。

6.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，所述转子盘还包括外固定环，所述外固定环与所有径向筋板的末端连接，所述圆环筋板位于所述外固定环和内支撑环之间，所述圆环筋板、外固定环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，相邻两个第二组磁钢的磁极方向相反，同一半径上的第一组磁钢和第二组磁钢的磁极方向相反。

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6所述的转子组件，其特征在于，所述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5-8任一所述的转子组件，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或圆环形零件连接的安装孔。

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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