CN210780279U

CN210780279U - 一种用于盘式电机的转子及盘式电机

Info

Publication number: CN210780279U
Application number: CN201922260467.0U
Authority: CN
Inventors: 何章; 梁宏常
Original assignee: Changzhou Golden Motor Technology Co ltd
Current assignee: Changzhou Golden Motor Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-17

Abstract

本实用新型涉及电机，具体涉及一种用于盘式电机的转子及盘式电机。一种用于盘式电机的转子，包括：转子支架；钕铁硼永磁体，所述钕铁硼永磁体周向分布在所述转子支架的侧壁上；极靴，所述极靴设置在转子支架上，所述极靴隔开相邻的两个所述钕铁硼永磁体。通过在转子支架上设置极靴，极靴隔开相邻两个钕铁硼永磁体，使得电机的q轴磁链磁阻大幅减小，从而增加q轴电感，即Lq增加，凸极率增加。此外，气隙的增加会使得d轴电感减小，凸极率增加，可改善电机的动态弱磁性能，实现弱磁扩速控制。解决了现有技术中存在的转子无法实现弱磁扩速控制的技术问题。

Description

一种用于盘式电机的转子及盘式电机

技术领域

本实用新型涉及电机，具体涉及一种用于盘式电机的转子及盘式电机。

背景技术

现有的永磁盘式电机的转子结构，磁铁在磁路中的位置大多是表贴结构。如图1-2所示，转子1’和定子2’配合，转子1’包括转子支架11’和永磁体12’，定子2’包括定子铁芯21’，定子铁芯21’朝向永磁体12’的端面上开有定子槽211’，盘式电机由于其转子结构的原因，无法实现传统电机那种IPM(内置永磁体)转子结构，目前基本都是SPM(永磁体表贴)结构，从而使得电机的d轴和q轴电感几乎相等(Ld＝Lq)，而无法实现弱磁扩速控制，但是目前电机很多使用场景，特别是电动车行业使用的电机上面普遍需要电机有一定的弱磁能力，目前盘式电机无法做到。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的转子无法实现弱磁扩速控制的技术问题，本实用新型提出一种用于盘式电机的转子及盘式电机，解决了上述技术问题。本实用新型的技术方案如下：

一种用于盘式电机的转子，包括：转子支架；钕铁硼永磁体，所述钕铁硼永磁体周向分布在所述转子支架的侧壁上；极靴，所述极靴设置在转子支架上，所述极靴隔开相邻的两个所述钕铁硼永磁体。

通过在转子支架上设置极靴，极靴隔开相邻两个钕铁硼永磁体，使得电机的q轴磁链磁阻大幅减小，从而增加q轴电感，即Lq增加，凸极率增加。此外，气隙的增加会使得d轴电感减小，凸极率增加，可改善电机的动态弱磁性能，实现弱磁扩速控制。

进一步地，所述钕铁硼永磁体表贴在所述转子支架的同一轴向侧面上，所述极靴表贴在所述转子支架上以隔开相邻的两个所述钕铁硼永磁体。

进一步地，所述转子支架的周向分布有安装孔，所述钕铁硼永磁体嵌设在所述安装孔内，所述转子支架上位于相邻两个安装孔之间设置有容纳孔，所述极靴嵌设在所述容纳孔内。

进一步地，所述极靴的轴向位置和轴向长度与所述钕铁硼永磁体的轴向位置和轴向长度相同。

进一步地，所述钕铁硼永磁体的至少一个轴向侧面上覆盖有铁氧体磁铁。

进一步地，所述极靴的轴向位置和轴向长度与所述钕铁硼永磁体及其上的铁氧体磁铁的轴向位置和轴向长度相同。

一种盘式电机，包括：转子；定子，所述定子被固定装配，所述定子与所述转子轴向间隙配合。

进一步地，定子的数量与所述永磁体的设置有铁氧体磁铁的轴向侧面的数量对应。

基于上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果为：

1.本实用新型的用于盘式电机的转子，通过在转子支架上设置极靴，极靴隔开相邻两个钕铁硼永磁体，使得电机的q轴磁链磁阻大幅减小，从而增加q轴电感，即Lq增加，凸极率增加。此外，气隙的增加会使得d轴电感减小，凸极率增加，可改善电机的动态弱磁性能，实现弱磁扩速控制；

2.本实用新型的用于盘式电机的转子，可在转子支架的一个轴向侧面上设置钕铁硼永磁铁，形成的转子可与一个定子配合，当钕铁硼永磁体采用表贴的方式固定在转子支架上时，极靴也采用表贴的方式固定在转子支架上以隔开相邻的两个钕铁硼永磁体；还可在转子支架上嵌设钕铁硼永磁铁，形成的转子可轴向夹设在两个定子之间，与两个定子配合，当钕铁硼永磁铁采用嵌设的方式固定在转子支架上时，极靴也采用嵌设的方式固定在转子支架上以隔开相邻的两个钕铁硼永磁体；进一步设置极靴的轴向位置和轴向厚度与钕铁硼永磁体的轴向位置和轴向厚度相同，以使极靴起到间隔作用，可避免短路路径，电机性能提高；

3.本实用新型的用于盘式电机的转子，通过在钕铁硼永磁体的轴向侧面设置铁氧体磁铁，一方面，使钕铁硼永磁体远离了定子铁芯，钕铁硼永磁体所在位置的气隙磁场相对均匀，从而减少了涡流的产生；另一方面，靠近电机定子铁芯的位置由铁氧体磁铁替代，铁氧体磁铁具有良好的绝缘性，即使在高频的旋转磁场中也几乎不产生涡流损耗；此外，铁氧体磁铁具有磁性，可补偿气隙增大带来的气隙磁场强度的损失。在设置有铁氧体磁铁的情况下，极靴的轴向位置和轴向厚度与钕铁硼永磁体及其上的铁氧体磁铁的轴向位置和轴向厚度相同；

4.本实用新型的盘式电机，采用上述的转子，配合定子使用，定子和转子之间的气隙长度增加，可实现减少涡流的产生，永磁体所在位置的气隙磁场均匀，且功率损失小；凸极率增加，可改善电机的动态弱磁性能。

附图说明

图1为现有技术中的转子与定子配合的结构示意图；

图2为现有技术中的转子与双定子配合的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例一的用于盘式电机的转子的结构示意图；

图4为图3的A-A剖面图；

图5为图3的B-B剖面图；

图6为实施例一的盘式电机的结构示意图；

图7为电机的转子与定子配合时的磁场分布示意图；

图8为电机的转子与定子配合时的示意图；

图9为本发明的实施例二的用于盘式电机的转子的结构示意图；

图10为图9的C-C截面图；

图11为图9的D-D截面图；

图12为实施例二的盘式电机的转子与定子配合时的示意图；

其中：1-转子；11-转子支架；111-安装孔；112-中心轴孔；12-钕铁硼永磁体；13-铁氧体磁铁；14-极靴；2-定子；21-定子铁芯；211-定子槽；22-定子套组；3-机壳；4-端盖；5-转轴；6-风扇；7-盖板；1’-转子；11’-转子支架；12’-永磁体；2’-定子；21’-定子铁芯；211’-定子槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例一

如图3-8所示，本实施例提供了一种用于盘式电机的转子，包括转子支架11、钕铁硼永磁体12和极靴14，钕铁硼永磁体12和极靴14均设置在转子支架11上，钕铁硼永磁体12周向分布在转子支架11的侧壁上，极靴14隔开相邻的两个钕铁硼永磁体12。

转子支架11呈圆形，转子支架11的中心处开有中心轴孔112以方便与转轴5连接，转子支架11上沿周向设置有安装孔111以安装永磁体12。具体地，安装孔111为多个，沿转子支架11的周向均匀分布，安装孔111为通孔。

钕铁硼永磁体12设置在安装孔111内，具体地，钕铁硼永磁体12嵌设在安装孔111内，钕铁硼永磁体12的轴向两侧均暴露在外，钕铁硼永磁体12的轴向两侧不突出安装孔111。优选地，钕铁硼永磁体12呈扇形或梯形。

转子1还包括设置在转子支架11上的极靴14，极靴14隔开相邻的两个钕铁硼永磁体12。具体地，转子支架11的相邻两个安装孔111之间开有容纳孔，极靴14置于容纳孔中，优选地，容纳孔为贯穿转子支架11的通孔，容纳孔与极靴14的形状相适应，极靴14填充容纳孔，多个极靴14和钕铁硼永磁体12位于同一圆周上。优选地，极靴14由高导磁软磁材料制成。通过在电机转子的相邻的钕铁硼永磁体之间设置极靴14，使得电机的q轴磁链磁阻大幅减小，从而增加q轴电感Lq，实现凸极效应。极靴14的设置使得Lq增加，气隙δ的增加使d轴的电感Ld减小，凸极率p＝Lq/Ld，因此，凸极率大幅增加。优选地，可设置极靴14的轴向位置和轴向长度与钕铁硼永磁体12的轴向位置和轴向长度相同。

通过仿真可以看出，本实施例的转子，凸极率p随着气隙的增加d轴电感越来越小，但是q轴电感几乎不会变化，从而使得凸极率增加，使用在混合型永磁盘式电机转子时效果更佳。通过ansys仿真结果，加入极靴以后，普通的盘式电机转子的凸极率可以扩展到2-3倍，但是对于混合型转子结构，凸极率可以扩展到5-6倍。

进一步地，为了减少转子产生涡流，可设置钕铁硼永磁体12的至少一个轴向侧面上覆盖有铁氧体磁铁13。本实施例中，钕铁硼永磁体12的轴向两侧均覆盖有铁氧体磁铁13。铁氧体磁铁13的形状与钕铁硼永磁体12的形状相适应，两个铁氧体磁铁13及其中间的钕铁硼永磁体12形成层叠结构，整个层叠结构共同填充安装孔111。如图7所示，本实施例的转子1的结构，使钕铁硼永磁体12远离了定子2，钕铁硼永磁体12所在位置的气隙磁场相对现有技术更加均匀，从而减少了涡流的产生；此外，靠近电机定子铁芯的位置由铁氧体磁铁替代，铁氧体磁铁具有良好的绝缘性，即使在高频的旋转磁场中也几乎不产生涡流损耗；铁氧体磁铁具有磁性，可切割磁感线，以补偿气隙增大带来的功率损失。本实施例中，钕铁硼永磁体12及其上的铁氧体磁铁13填充安装孔111，极靴14的轴向长度增加，极靴14的轴向长度和钕铁硼永磁体12及其上的两个铁氧体磁铁13的轴向长度总和相同，极靴14的轴向位置和钕铁硼永磁体12及其上的两个铁氧体磁铁13的轴向位置相同。

本实施例还提供了一种盘式电机，包括上述的用于盘式电机的转子1和定子2，定子2为两个，转子1轴向夹设在两个定子2之间。具体地，电机包括外壳3和端盖4，外壳3和端盖4固定连接形成具有容纳空间的腔体，转子1和定子2均置于腔体内，两个定子2分别固定设置在外壳3的内壁和端盖4的内壁上，转子1可转动地设置在两个定子2之间，转子1通过转轴5转动设置，转轴5的两端通过轴承分别可转动地设置在外壳3和端盖4上，转轴5穿过转子支架11的中心轴孔与转子支架11连接。

优选地，端盖4的外端面形成有容纳腔，转轴5伸入到容纳腔内连接风扇6，即转轴5带动风扇6转动以起到对电机的散热作用。更优选地，容纳腔的外部固定盖设有盖板7，以起到对风扇6的保护作用。

定子2包括定子铁芯21和定子套组22，定子铁芯21靠近转子1的端面上开有定子槽211，定子槽211的槽口朝向转子1，定子铁芯21上设置有定子套组22。如图7所示，转子1与两侧的定子2配合，由于转子1的永磁体12的两侧设置了铁氧体磁铁13，故永磁体12较现有技术远离定子铁芯21，永磁体12到定子铁芯21的气隙长度δ增加，永磁体12所在位置的磁场相较于现有技术中的磁场更加均匀，减少了涡流的产生，靠近电机定子铁芯的位置由铁氧体磁铁替代，由于铁氧体具有非常良好的绝缘性，即使在高频的旋转磁场中也几乎不产生涡流损耗。

基于上述结构，本实施例的电机在实际使用过程中具有如下优点：

(1)转子温度大幅降低：现有技术中的电机，转速2000RPM输出20KW运行一个小时，转子温度到180度，转速3200RPM输出20KW运行12分钟，转子温度220，后转子永久性退磁；本实施例的电机，转速2000RPM输出20KW运行一个小时，转子温度到90度，转速3200RPM输出20KW运行一小时，转子温度100度，转子无退磁。

(2)成本降低：由于转子温度大幅下降，永磁体所采用的钕铁硼材料可以从原来的UH降低到SH，甚至H，这将大幅降低钕铁硼材料的成本，虽然增加了铁氧体的材料，但是铁氧体材料成本在UH的钕铁硼材料面前简直可以忽略不计，当前采购价来算，同尺寸UH钕铁硼和铁氧体价格大约是25倍之多，整体结构节约了成本。

(3)齿槽效应大幅降低：电机齿槽定位转矩从原来的3.5NM降低到0.5NM，低速平稳性也大幅提升。

(4)效率大幅提升。

实施例二

如图9-12所示，本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于，本实施例的用于盘式电机的转子1，转子支架11仅一个轴向侧面分布有钕铁硼永磁体12，钕铁硼永磁体12的远离转子支架11的轴向侧面暴露在外，其上覆盖有铁氧体磁铁13。具体地，转子支架11上无需设置安装孔111，钕铁硼永磁体12可表贴在转子支架11的一个轴向侧面上，且周向分布。极靴14表贴在同一轴向侧面上，极靴14的轴向长度和轴向位置与钕铁硼永磁体12及其上的铁氧体磁铁13的轴向长度和轴向位置相同。

本实施例的盘式电机，转子1和一个定子2配合，定子2设置在转子1的靠近磁氧体磁铁13的一侧，通过设置磁氧体磁铁13，永磁体12到定子铁芯21的气隙长度δ增加，可起到磁场均匀，减少涡流的作用。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型的宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.一种用于盘式电机的转子，其特征在于，包括：

转子支架(11)；

钕铁硼永磁体(12)，所述钕铁硼永磁体(12)周向分布在所述转子支架(11)的侧壁上；

极靴(14)，所述极靴(14)设置在转子支架(11)上，所述极靴(14)隔开相邻的两个所述钕铁硼永磁体(12)。

2.根据权利要求1所述的一种用于盘式电机的转子，其特征在于，所述钕铁硼永磁体(12)表贴在所述转子支架(11)的同一轴向侧面上，所述极靴(14)表贴在所述转子支架(11)上以隔开相邻的两个所述钕铁硼永磁体(12)。

3.根据权利要求1所述的一种用于盘式电机的转子，其特征在于，所述转子支架(11)的周向分布有安装孔(111)，所述钕铁硼永磁体(12)嵌设在所述安装孔(111)内，所述转子支架(11)上位于相邻两个安装孔(111)之间设置有容纳孔，所述极靴(14)嵌设在所述容纳孔内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于盘式电机的转子，其特征在于，所述极靴(14)的轴向位置和轴向长度与所述钕铁硼永磁体(12)的轴向位置和轴向长度相同。

5.根据权利要求2-3任一项所述的一种用于盘式电机的转子，其特征在于，所述钕铁硼永磁体(12)的至少一个轴向侧面上覆盖有铁氧体磁铁(13)。

6.根据权利要求5所述的一种用于盘式电机的转子，其特征在于，所述极靴(14)的轴向位置和轴向长度与所述钕铁硼永磁体(12)及其上的铁氧体磁铁(13)的轴向位置和轴向长度相同。

7.一种盘式电机，其特征在于，包括：

权利要求1-6任一项所述的转子(1)；

定子(2)，所述定子(2)被固定装配，所述定子(2)与所述转子(1)轴向间隙配合。

8.根据权利要求7所述的一种盘式电机，其特征在于，定子(2)的数量与所述永磁体(12)的设置有铁氧体磁铁(13)的轴向侧面的数量对应。