CN213072238U - 一种永磁电机的转子结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁电机的转子结构(100)。该转子结构包括铁芯(101)、转轴(102)和多个永磁体(103)，其中所述转轴(102)贯穿所述铁芯(101)并与其固定连接，所述永磁体(103)布置于所述铁芯上。所述铁芯内部沿转轴轴向布置有：多个永磁体槽洞(104)，其内布置有所述永磁体；多个第一隔磁槽洞(105)，其布置于所述永磁体槽洞两侧；以及多个第二隔磁槽洞(106)，其布置于所述永磁体槽洞和第一隔磁槽洞之间，并且与所述永磁体槽洞连通。本实用新型的转子结构(100)通过第一螺栓(202)贯穿第一隔磁槽洞(105)，不仅起到了隔磁的作用，还能获得紧固多个硅钢片和节省硅钢片面积的效果。

Description

一种永磁电机的转子结构

技术领域

本实用新型一般地涉及电动机领域。更具体地，本实用新型涉及一种永磁电机的转子结构。

背景技术

传统的永磁电机转子铁芯在加工过程中，一般是将长条带形或方形的硅钢板根据尺寸冲压裁剪成型为单片转子冲片，然后再将多片转子冲片叠压焊接而形成铁芯。这种结构铁芯的永磁体槽在加工时，外径车削深度、转速和进给量都要进行精确地控制。否则，由于被加工件的高速旋转，车刀进行车削的时候容易造成永磁体槽变形，从而导致磁钢无法正常压装。此时，需要借助工具对磁钢槽进行再加工，然后再按规律压装永磁体，从而造成这种转子结构的永磁体装配困难。另外，焊接式的转子结构需要对磁路进行非常严格的设计，并且需要保证相关部件尺寸的精确。如果零部件加工精度偏低，则电机的性能将受到较大的影响。

目前使用的永磁体多为钕铁硼磁钢，其非常容易氧化，并且烟雾和湿度等都会对其性能产生影响。特别是在防护等级较低并且使用环境相对恶劣的永磁电机中，由于磁钢直接暴露于空气中，加速了磁钢的氧化，降低了使用寿命。进一步，传统电机转子的永磁体的安装方式多为表贴式，即永磁体为弧形，采用粘结或螺钉铆接的方式固定在铁芯圆弧表面。采用这种方式安装的永磁体易氧化，可靠性差。

其次，传统电机由于不具有隔磁结构，或者隔磁结构设计不合理，从而造成永磁体漏磁或者造成磁通短路，影响电机的性能。另外，传统电机由于轴径尺寸相差过大，一方面造成了转轴坯料的浪费，增加了加工时间和成本，另一方面容易引起应力集中的问题。此外，传统电机的转子还存在结构复杂、尺寸和重量较大、铁芯与转轴之间装配不牢固以及铁芯内部的转子冲片之间叠压不紧密等问题。

实用新型内容

为解决上述背景技术中的一个或多个问题，本实用新型提出了一种新型的永磁电机转子结构。该转子结构通过多个压板，一方面对铁芯中的多个硅钢片进行压紧固定，另一方面对铁芯与转轴进行固定，从而使得所述转子结构紧凑和牢固。另外，通过在转轴与铁芯之间布置套筒，一方面解决了锻造时由于应力集中而引起的转轴强度不足的问题，另一方面避免了使用较大尺寸轴坯的问题，从而节约了成本。

具体地，本实用新型公开了一种永磁电机的转子结构。其包括铁芯、转轴和多个永磁体，其中所述转轴贯穿所述铁芯并与其固定连接。所述永磁体布置于所述铁芯上。所述铁芯内部沿转轴轴向布置有：多个永磁体槽洞，其内布置有所述永磁体；多个第一隔磁槽洞，其布置于所述永磁体槽洞两侧；以及多个第二隔磁槽洞，其布置于所述永磁体槽洞和第一隔磁槽洞之间，并且与所述永磁体槽洞连通。

在一个实施例中，所述铁芯包括多个叠压在一起的圆环形硅钢片，其中每个硅钢片的外圆周分别布置有多个永磁体孔、多个第一隔磁孔和多个第二隔磁孔，以便当多个所述硅钢片叠压在一起时，分别形成所述多个永磁体槽洞、多个第一隔磁槽洞和多个第二隔磁槽洞。

在另一个实施例中，所述第一隔磁洞内布置有贯穿其中的第一螺栓，其用于对所述多个硅钢片进行轴向紧固。

在又一个实施例中，所述第一螺栓由非导磁材料制成，以便进行隔磁。

在一个实施例中，所述铁芯上还布置有沿转轴轴向贯穿其中的多个第一螺栓洞和多个第二螺栓洞，其中，每个第一螺栓洞和第二螺栓洞内分别布置有贯穿其中的第二螺栓和第三螺栓，以便用于对所述多个硅钢片进行轴向紧固。

在另一个实施例中，所述转子结构还包括第一端压板、第二端压板和永磁体压板。其中，所述第一端压板布置于所述铁芯的第一轴向侧，并且通过所述第一、第二和第三螺栓从所述铁芯的第一轴向侧压紧所述多个硅钢片，同时从一侧对所述永磁体进行轴向固定；所述第二端压板布置于所述铁芯的第二轴向侧，并且通过所述第三螺栓从所述铁芯的第二轴向侧压紧所述多个硅钢片；以及所述永磁体压板布置于所述铁芯的第二轴向侧，并且通过所述第一和第二螺栓从所述第二轴向侧对所述永磁体进行轴向固定。

在又一个实施例中，所述转子结构还包括套筒，其内表面通过热套的方式与所述转轴固定，其外表面通过过盈配合的方式与所述铁芯的内表面固定。

在一个实施例中，所述第一端压板和第二端压板分别通过多个第四螺栓和多个第五螺栓分别与所述套筒轴向的不同侧面固定连接。

在另一个实施例中，所述铁芯的内表面和所述套筒的外表面布置有相互配合的多对键槽，其中每对键槽通过平键进行连接。

在又一个实施例中，所述铁芯沿轴向布置有孔洞，以便减轻所述转子结构的重量和对所述铁芯进行通气散热。

本实用新型的转子结构通过在永磁体两侧分别布置有两个隔磁槽洞，使得隔磁效果好，保证了永磁体磁通回路的畅通，增强了电机运行的性能。其次，通过在铁芯内表面和套筒外表面设置多对键槽，并通过平键进行连接，从而避免了铁芯与转轴在周向的滑动。另外，本实用新型的转子结构还具有整体结构简单、制造和装配方便、体积和重量较小、成本较低、使用寿命长和运行可靠性高等优点。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示出根据本实用新型实施例的转子结构的垂直于轴向的剖面结构图；以及

图2是示出根据本实用新型实施例的转子结构的轴向剖面结构图。

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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做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。

图1是示出根据本实用新型实施例的转子结构100的垂直于轴向的剖面结构图。为了更好地理解本实用新型的转子结构的构成，图1分为左右两幅图，其中右图是左图中虚方框内的细节放大图。可以理解的是，图1 也可以作为构成铁芯的单个硅钢片的正视图。

如图1所示，本实用新型的转子结构100可以包括铁芯101、转轴102 和多个永磁体103。其中，所述转轴贯穿所述铁芯并与其固定连接，所述永磁体布置于所述铁芯上。所述铁芯内部沿转轴轴向布置有：多个永磁体槽洞104、多个第一隔磁槽洞105和多个第二隔磁槽洞106。其中，在所述多个永磁体槽洞内布置有所述多个永磁体。在每个永磁体槽洞的两侧分别布置有一个第一隔磁槽洞。所述第二隔磁槽洞布置于所述永磁体槽洞和第一隔磁槽洞之间，并且与所述永磁体槽洞连通。

在一个实施例中，所述永磁体例如可以是磁钢，所述磁钢的形状与所述永磁体槽洞的形状相同，以使得所述磁钢紧密地嵌入所述永磁体槽洞内。所述永磁体槽洞的横截面例如可以是长方形或者是其他形状，并且所述永磁体槽洞的走向可以布置成平行于所述转轴。所述永磁体槽洞的布置方式可以有多种，其中每种布置方式满足：当所述磁钢嵌入所述永磁体槽洞内时，相邻的磁钢之间形成磁通回路，以保证所述转子结构在电机定子产生的变化磁场的作用下，围绕转轴进行旋转。

优选地，所述铁芯为圆筒形，所述永磁体槽洞的横截面为长方形，所述磁钢的形状为长方体。所述永磁体槽洞在所述铁芯内部，围绕所述铁芯的外圆周均匀分布。所述磁钢紧密地嵌入所述永磁体槽洞内，进一步，所述磁钢的一极(N极或者S极)朝向所述圆筒形铁芯的外部，所述磁钢的另外一极朝向所述圆筒形铁芯的轴心。在一个应用场景中，所述磁钢环绕所述铁芯的外圆周均匀分布，并且任意相邻的两个磁钢沿铁芯外部或者铁芯轴心一侧的磁极性相反。

在一个实施例中，每个永磁体槽洞的两侧分别布置有一个第一隔磁槽洞。如图1中右图所示，优选地，所述第一隔磁槽洞的走向例如可以布置成平行于所述转轴，其横截面例如可以设置成长方形。所述第一隔磁槽洞用于隔离磁通，从而避免漏磁和防止磁钢的磁通短路。进一步地，在所述第一隔磁槽洞内可以布置有贯穿于其中的第一螺栓202。在一个应用场景中，所述第一螺栓可以由非导磁材料制成，以便起到隔磁和对所述铁芯进行轴向固定的作用。为了增强隔磁效果，还可以在所述第一螺栓与所述第一隔磁洞壁之间的空隙处填充隔磁材料，例如可以填充隔磁漆或者隔磁胶。

在另一个实施例中，在所述永磁体槽洞和第一隔磁槽洞之间还可以布置有所述第二隔磁槽洞。在一个应用场景中，所述第二隔磁槽洞与所述永磁体槽洞连通，并且其走向可以与所述转轴平行，其横截面的形状例如可以是梯形或者三角形等。当所述永磁体槽洞内嵌入长方体磁钢时，所述第二隔磁槽洞可以避免漏磁和防止磁钢的磁通短路。为了增强隔磁效果，也可以在所述第二隔磁洞壁与所述磁钢侧面之间的空隙处填充隔磁材料，例如可以填充隔磁漆或者隔磁胶。

在又一个实施例中，所述圆筒形铁芯的内表面和转轴外表面可以布置有相互配合的多对键槽107，其中每对键槽通过平键进行连接，从而避免所述铁芯和所述转轴在周向上相对滑动。优选地，可以在所述圆筒形铁芯的内表面和转轴外表面布置两对键槽，所述两对键槽分布置于所述圆筒形铁芯横截面的直径上。

在另一个实施例中，所述铁芯沿轴向还可以布置有贯穿于其中的孔洞 108。特别地，所述孔洞的走向可以与所述转轴平行，并且所述孔洞的横截面例如可以是圆形。设置前述孔洞的优势在于一方面可以减轻所述转子结构的重量，另一方面还可以在电机运转中对所述铁芯进行通气散热。

图2是示出根据本实用新型实施例的转子结构100的轴向剖面结构图。

如图2所示，本实用新型的铁芯可以包括多个叠压在一起的圆环形硅钢片201。在一个实施例中，每个硅钢片的外圆周分别布置有多个永磁体孔、多个第一隔磁孔和多个第二隔磁孔，以便当多个所述硅钢片叠压在一起时，分别形成所述多个永磁体槽洞、多个第一隔磁槽洞和多个第二隔磁槽洞。正如图中所示出的，在所述第一隔磁洞内可以布置有贯穿其中的第一螺栓202。在一个应用场景中，所述第一螺栓可以包括螺杆和两个螺母，其中可以在所述螺杆的两端布置有外螺纹，并且通过将两个螺母分别从所述螺杆的两端向螺杆中间拧紧，从而实现从两侧对所述多个硅钢片进行压紧。在一个实施例中，所述第一螺栓可以由非导磁材料制成，以便还可以起到隔磁的作用。

在一个实施例中，所述铁芯内部可以布置有沿转轴轴向贯穿其中的多个第一螺栓洞109和多个第二螺栓洞110。如图中进一步示出的，每个第一螺栓洞和第二螺栓洞内分别布置有贯穿其中的第二螺栓203和第三螺栓204，以便用于对所述多个硅钢片进行轴向紧固。在一个应用场景中，所述第二螺栓和第三螺栓均可以包括螺杆和两个螺母，其中在所述螺杆的两端布置有外螺纹，并且通过将两个螺母分别从所述螺杆的两端向螺杆中间拧紧，从而实现从两侧对所述多个硅钢片进行压紧。

在另一个实施例中，本实用新型的转子结构还可以包括第一端压板 205、第二端压板206和永磁体压板207。在一个应用场景中，所述第一端压板布置于所述铁芯的第一轴向侧，并且通过所述第一、第二和第三螺栓从所述铁芯的第一轴向侧压紧所述多个硅钢片，同时从永磁体一侧对所述永磁体进行轴向固定。相应地，所述第二端压板布置于所述铁芯的第二轴向侧，并且通过所述第三螺栓从所述铁芯的第二轴向侧压紧所述多个硅钢片。作为示例，所述永磁体压板可以由非导磁材料制成，其可以布置于所述铁芯的第二轴向侧，并且通过所述第一和第二螺栓从所述铁芯的第二轴向侧压紧所述多个硅钢片，同时从所述永磁体另一侧对所述永磁体进行轴向固定。

在一个实施例中，所述转子结构还可以包括套筒208。具体地，所述套筒的内表面可以通过热套的方式与所述转轴固定，其外表面可以利用过盈配合的方式与所述铁芯的内表面固定，从而将所述转子结构的铁芯、套筒和转轴紧固成一体结构。对于前述套筒，其可以具有一定的厚度并且通过热套工艺进行加工，从而避免了在锻造套筒时，由于轴段之间轴径尺寸相差过大而引起的应力集中问题。同时，通过加装套筒，本实用新型的方案也减小了转轴坯料的尺寸，从而节省了转轴加工时间与加工成本。

进一步如图中所示出的，所述第一端压板和第二端压板分别通过多个第四螺栓209和多个第五螺栓210，分别与所述套筒轴向的不同侧面固定连接。具体地，第一端压板例如可以通过第四螺栓从套筒左边将铁芯和套筒进行固定连接，第二端压板例如可以通过第五螺栓从套筒右边将铁芯和套筒进行固定连接。通过铁芯和套筒的前述固定方式，使得本实用新型的转子结构更加牢固可靠。

在另一个实施例中，在所述圆筒形铁芯的内表面和所述套筒的外表面可以布置有相互配合的多对键槽，其中每对键槽可以通过平键进行连接，从而避免所述铁芯与所述套筒在周向上滑动。在一个应用场景中，可以在所述圆筒形铁芯的内表面和套筒外表面布置两对键槽，并且两对键槽布置于所述圆筒形铁芯横截面的直径上。

应当理解，本实用新型的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本实用新型的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本实用新型。如在本实用新型说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本实用新型说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

虽然本实用新型所实施的方式如上，但所述内容只是为便于理解本实用新型而采用的实施例，并非用以限定本实用新型的范围和应用场景。任何本实用新型所述技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种永磁电机的转子结构，包括铁芯、转轴和多个永磁体，其中所述转轴贯穿所述铁芯并与其固定连接，所述永磁体布置于所述铁芯上，其特征在于，所述铁芯内部沿转轴轴向布置有：

多个永磁体槽洞，其内布置有所述永磁体；

多个第一隔磁槽洞，其布置于所述永磁体槽洞两侧；以及

多个第二隔磁槽洞，其布置于所述永磁体槽洞和第一隔磁槽洞之间，并且与所述永磁体槽洞连通。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述铁芯包括多个叠压在一起的圆环形硅钢片，其中每个硅钢片的外圆周分别布置有多个永磁体孔、多个第一隔磁孔和多个第二隔磁孔，以便当多个所述硅钢片叠压在一起时，分别形成所述多个永磁体槽洞、多个第一隔磁槽洞和多个第二隔磁槽洞。

3.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述第一隔磁洞内布置有贯穿其中的第一螺栓，其用于对所述多个硅钢片进行轴向紧固。

4.根据权利要求3所述的转子结构，其特征在于，所述第一螺栓由非导磁材料制成，以便进行隔磁。

5.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，所述铁芯上还布置有沿转轴轴向贯穿其中的多个第一螺栓洞和多个第二螺栓洞，其中，每个第一螺栓洞和第二螺栓洞内分别布置有贯穿其中的第二螺栓和第三螺栓，以便用于对所述多个硅钢片进行轴向紧固。

6.根据权利要求5所述的转子结构，其特征在于，所述转子结构还包括第一端压板、第二端压板和永磁体压板，其中

所述第一端压板布置于所述铁芯的第一轴向侧，并且通过所述第一、第二和第三螺栓从所述铁芯的第一轴向侧压紧所述多个硅钢片，同时从一侧对所述永磁体进行轴向固定；

所述第二端压板布置于所述铁芯的第二轴向侧，并且通过所述第三螺栓从铁芯的所述第二轴向侧压紧所述多个硅钢片；以及

所述永磁体压板布置于所述铁芯的第二轴向侧，并且通过所述第一和第二螺栓从所述第二轴向侧对所述永磁体进行轴向固定。

7.根据权利要求6所述的转子结构，其特征在于，所述转子结构还包括套筒，其内表面通过热套的方式与所述转轴固定，其外表面通过过盈配合的方式与所述铁芯的内表面固定。

8.根据权利要求7所述的转子结构，其特征在于，所述第一端压板和第二端压板分别通过多个第四螺栓和多个第五螺栓分别与所述套筒轴向的不同侧面固定连接。

9.根据权利要求7所述的转子结构，其特征在于，所述铁芯的内表面和所述套筒的外表面布置有相互配合的多对键槽，其中每对键槽通过平键进行连接。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的转子结构，其特征在于，所述铁芯沿轴向布置有孔洞，以便减轻所述转子结构的重量和对所述铁芯进行通气散热。

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