CN213906408U - 一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，包括转轴和套设于转轴外壁的转子铁芯，转子铁芯包括轴套和设于轴套外周上的若干周向等角度间隔分布的磁钢，轴套上设有第一定位孔和第二定位孔，第一定位孔和第二定位孔的圆心位于同一轴套同心圆的圆周上，转轴上沿轴向等间隔分布有多段相同的转子铁芯，相邻的两个转子铁芯之间通过贯穿于第一定位孔或第二定位孔内的定位销连接，使轴套上的磁钢形成错位形式，并达到该转子结构的斜极效果。本实用新型具有降低齿槽转矩、降低振动和噪声、提高生产效率等有益效果。

Description

一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构

技术领域

本实用新型涉及一种电机转子，尤其是涉及一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，属于电机技术领域。

背景技术

表贴式永磁同步电机应用广泛，特别在伺服电机领域。同时为减小齿槽转矩，降低电机的振动与噪声，通常需要采用斜槽和斜极方式，连续的斜槽和斜极在现有工艺上较难实现。

现有的表贴式永磁电机转子结构一般有两种：一种是磁钢直接贴在导磁钢轴上，其结构简单可靠，但是通常贴轴磁钢部位较粗，两侧较细，导致轴的加工量大，成本较高；而且需要等轴到位后才能贴磁钢，但是通常电机厂家特别是伺服电机厂家，轴会因为编码器类型、长度、惯量，轴伸定制等的不同而各不相同，可能会因为轴的到位时间影响到贴磁钢工序安排，耽误了生产进度，另外轴的定制还可能引起贴磁钢和充磁工装的变化，转子难以做到分段斜极，会使工装和工序复杂，影响效率，同时精度难以保证；另一种是磁钢贴在转子冲片组上，转子冲片组通过过盈或键连接安装在轴上，其可在转子冲片外圆上冲出磁钢槽，可使磁钢在精确分度，并且工装简单，另外使用冲片会使转子铁耗更小（实际磁场相对转子静止，转子上的损耗很小），但是冲片叠压起来，增加工序，且需要在冲片组的端部钢板压住，然后用铆钉整体铆接起来，对于较长的冲片组，较难压入轴中，因为铆接端部有铆钉凸起，难以分段安装，且难以实现转子分段斜极，通常需要开几副模具，在实现分段斜极的同时使铆钉孔对齐或铆钉孔与避让孔对齐，增加了生产成本。

实用新型内容

本实用新型主要是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，该转子结构设计巧妙，结构简单，可以精准的实现磁钢的分段斜极，降低电机齿槽转矩，降低振动和噪声，而且装配简单，提高了生产效率。

本实用新型的目的主要是通过下述方案得以实现的：

一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，包括转轴和套设于所述转轴外壁的转子铁芯，所述转子铁芯包括轴套和设于轴套外周上的若干周向等角度间隔分布的磁钢，所述轴套上设有第一定位孔和第二定位孔，所述第一定位孔和第二定位孔的圆心位于同一轴套同心圆的圆周上，转轴上沿轴向等间隔分布有多段相同的转子铁芯，相邻的两个转子铁芯之间通过贯穿于第一定位孔或第二定位孔内的定位销连接，使轴套上的磁钢形成错位形式，并达到该转子结构的斜极效果。轴套可以作为一个标准化零件大量生产，并统一贴好磁钢，轴到位后可直接装配，更有利于生产的计划与安排，提高生产效率；轴套上的磁钢采用分段斜极结构，能够减小齿槽转矩，降低电机的振动与噪声。

作为优选，所述转轴包括前轴和与前轴固定连接的后轴，所述前轴和后轴均为阶梯轴，前轴的后端设有凸缘，后轴的中部外壁设有限位卡槽，所述限位卡槽上卡接有弹性挡圈，所述转子铁芯通过凸缘和弹性挡圈紧固在转轴上。通过凸缘和弹性挡圈的配合，能够将转子铁芯限位在转轴上。

作为优选，所述轴套和转轴之间采用间隙配合，并通过胶水粘结固定，可有效的防止大力矩可能产生的转子铁芯松转现象。

作为优选，相邻两个转子铁芯中，前端轴套的第一定位孔与后端轴套的第二定位孔相对应，或前端轴套的第二定位孔与后端轴套的第一定位孔相对应，使转子铁芯上的磁钢形成螺旋状的错位形式并形成倾斜的一字形斜极。

作为优选，位于前侧的转子铁芯中，前端轴套的第一定位孔与后端轴套的第二定位孔相对应，位于中间的两个转子铁芯中，前端轴套的第一定位孔与后端轴套的第一定位孔相对应，位于后侧的转子铁芯中，前端轴套的第二定位孔与后端轴套的第一定位孔相对应，使转子铁芯上的磁钢形成V字形斜极。所述转轴上位于中间的两个转子铁芯的磁极方向相同，所述转轴上前侧和后侧的转子铁芯的磁极方向对称分布。采用V字形斜极，能够消除单向斜极产生的轴向力。

作为优选，所述转子铁芯上的磁钢采用分段错位径向辐射充磁，使得磁钢周向交替形成N极和S极。

作为优选，所述磁钢的横截面为圆弧形或矩形。

作为优选，所述轴套采用冷挤压成型，将轴套作为一个标准化零件大量生产，减少了开模成本，简化了装配工艺，方便组装。

作为优选，所述轴套均设有正反标记，避免装配过程中出现反向安装。

作为优选，相邻所述轴套之间设有隔磁片，所述隔磁片由非导磁材料制成，能够避免斜极过大而容易引起漏磁的情况。

因此，本实用新型具备下述优点：

（1）本实用新型结构简单、设计巧妙，通过对转子铁芯数量和斜极角度的限定，能够实现磁钢的分段斜极，降低齿槽转矩，降低电机的振动和噪声；

（2）本实用新型转子铁芯的轴套制造时，相同的一套模具即可实现制造，节省了生产制造成本，简化了装配工艺，方便组装，适用于批量生产，提高生产效率；

（3）本实用新型两个相邻转子铁芯之间通过定位销连接，且通过不同的定位孔实现不同的斜极效果，提高了装配准确性和劳动生产率；

（4）本实用新型的轴套上设有正反标记，装配时依靠正反标记进行安装，完全不存在装错的风险。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是本实用新型的侧视图；

图3是图2在A方向的剖视图；

图4是本实用新型定位销的结构示意图；

图5是本实用新型弹性挡圈的结构示意图；

图6是本实用新型轴套的结构示意图；

图7是本实用新型转子铁芯的结构示意图；

图8是本实用新型转子铁芯的侧视图；

图9是本实用新型的磁钢呈一字形斜极的结构示意图；

图10是本实用新型的磁钢呈一字形斜极的剖视图；

图11本实用新型的磁钢呈V字形斜极的结构示意图；

图12是本实用新型的磁钢呈V字形斜极的剖视图。

图示说明：1-转轴，11-前轴，111-凸缘，12-后轴，121-限位卡槽，13-弹性挡圈，2-转子铁芯，21-轴套，211-第一定位孔，212-第二定位孔，22-磁钢，3-定位销。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本实用新型的实施并不局限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本实用新型保护范围。

在本实用新型中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

实施例1：

如图1、图2所示，本实用新型提供一种技术方案，一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，包括转轴1和套设于所述转轴1外壁的转子铁芯2，如图7所示，所述转子铁芯2由轴套21和设于轴套21外周上的若干周向等角度间隔分布的磁钢22组成，如图6所示，轴套21上设有第一定位孔211和第二定位孔212，第一定位孔211和第二定位孔212的圆心位于同一轴套21同心圆的圆周上，转轴1上沿轴向等间隔分布有多段相同的转子铁芯2，相邻的两个转子铁芯2之间通过贯穿于第一定位孔211或第二定位孔212内的定位销3连接，使轴套21上的磁钢22形成错位形式，并达到该转子结构的斜极效果。

上述转子结构采用分段斜极构造，实现了磁钢22的分段斜极，降低齿槽转矩，降低电机的振动和噪声；而且转子铁芯2的轴套21在制造时，相同的一套模具即可实现制造，节省了生产制造成本，简化了装配工艺，方便组装，适用于批量生产，提高生产效率。

实施例2：

如图1、图2所示，本实用新型提供另一种技术方案，一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，包括转轴1、套设于所述转轴1外壁的转子铁芯2和卡接于转轴1上的弹性挡圈13组成。

如图7所示，所述转子铁芯2由轴套21和设于轴套21外周上的若干周向等角度间隔分布的磁钢22组成，如图6所示，轴套21上设有第一定位孔211和第二定位孔212，第一定位孔211和第二定位孔212的圆心位于同一轴套21同心圆的圆周上，可作为贴磁钢22和充磁定位用，如图8所示，第一定位孔211和第二定位孔212之间的角度为θ，转轴1上沿轴向等间隔分布有多段相同的转子铁芯2，相邻的两个转子铁芯2之间通过贯穿于第一定位孔211或第二定位孔212内的定位销3连接，使轴套21上的磁钢22形成错位形式，并达到该转子结构的斜极效果，定位销3的结构如图4所示。

上述转子铁芯2上的磁钢22采用分段错位径向辐射充磁，使得磁钢22周向交替形成N极和S极，磁钢22的横截面为圆弧形或矩形，本实施例中采用圆弧形，且贴合在轴套1圆周；轴套21采用冷挤压成型，内外圈尺寸直接到位，无需精加工，而且轴套21两侧设有正反标记，避免装错的可能，轴套21在制造时，相同的一套模具即可实现制造，节省了生产制造成本，简化了装配工艺，方便组装；为了避免斜极过大而引起的漏磁情况，相邻轴套21之间设有隔磁片，隔磁片由非导磁材料制成。

如图3所示，转轴1包括前轴11和与前轴11固定连接的后轴12，所述前轴11和后轴12均为阶梯轴，前轴11和后轴12一体成型，前轴11的后端设有凸缘111，后轴12的中部外壁设有限位卡槽121，如图5所示，限位卡槽121上卡接有弹性挡圈13，转子铁芯2通过凸缘111和弹性挡圈13紧固在转轴1上，且轴套21和转轴1之间采用间隙配合，并通过胶水粘结固定，本实施例中采用厌氧胶。

实施例3：

如图9所示，本实用新型提供另一种技术方案，一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，与实施例2的不同之处在于，相邻两个转子铁芯2中，前端轴套21的第一定位孔211与后端轴套21的第二定位孔212相对应，使转子铁芯2上的磁钢22构成螺旋状的错位形式并形成倾斜的一字形斜极。本实施例中采用三段转子铁芯2，如图10所示，将贴完磁钢22的轴套21，一个一个依次往转轴1上安装，将第一个轴套21的第一定位孔211和第二个轴套21的第二定位孔212对齐，并用定位销3连接，然后将第二个轴套21的第一定位孔211和第三个轴套21的第二定位孔212对齐，并用定位销3连接，即可实现一字形斜极。

对于一字形斜极，第一定位孔211和第二定位孔212错开的角度为θ，该角度的设置需根据电机极槽配合及定转子长度来定，假设电机的级数为P，槽数为S，电机长度上磁钢22分成M段，则角度θ=n*720/P+360/(LCM[P,S]*M)，n可取任意正整数，但要避免第一定位孔211和第二定位孔212靠得太近，LCM代表最小公倍数。

实施例4：

如图11所示，本实用新型提供另一种技术方案，一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，与实施例3的不同之处在于，所述转轴1上位于中间的两个转子铁芯2的磁极方向相同，转轴1上前侧和后侧的转子铁芯2的磁极方向对称分布；即位于前侧的转子铁芯2中，前端轴套21的第一定位孔211与后端轴套21的第二定位孔212相对应，位于中间的两个转子铁芯2中，前端轴套21的第一定位孔211与后端轴套21的第一定位孔211相对应，位于后侧的转子铁芯2中，前端轴套21的第二定位孔212与后端轴套21的第一定位孔211相对应，使转子铁芯2上的磁钢22形成V字形斜极，可以消除单向斜极产生的轴向力。本实施例中采用四段转子铁芯2，如图12所示，将贴完磁钢22的轴套21，一个一个依次往转轴1上安装，将第一个轴套21的第一定位孔211和第二个轴套21的第二定位孔212对齐，并用定位销3连接，然后将第二个轴套21的第一定位孔211和第三个轴套21的第一定位孔211对齐，并用定位销3连接，接着将第三个轴套21的第二定位孔212和第四个轴套21的第一定位孔211对齐，即可实现V字形斜极。

对于V字形斜极，第一定位孔211和第二定位孔212错开的角度为θ，该角度的设置需根据电机极槽配合及定转子长度来定，假设电机的级数为P，槽数为S，电机长度上磁钢22分成M段，则角度为θ=n*720/P+720/(LCM[P,S]*M)，n可取任意正整数，但要避免第一定位孔211和第二定位孔212靠得太近，LCM代表最小公倍数。

本实用新型提供的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构可以精准的实现磁钢22的分段斜极，降低齿槽转矩，降低电机振动和噪声；相比磁钢直接贴在转轴上的转子结构，转轴的成本明显降低，而且轴套可以作为一个标准化零件大量生产，并在圆周贴好磁钢，转轴到位后可直接装配，更有利于生产的计划与安排，提高效率，降低成本，另外对于特殊应用环境，可以选择不同材料的轴套；相比转轴和转子冲片组的转子结构，省去了冲片组的叠压与铆压，工序简单，成本也较冲片组低，同时大大提高与转轴的装配便捷性，而且本方案可轻松实现转子磁钢的分段斜极，无需额外的工装或开多副模具，实用性强。

应理解，该实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，包括转轴（1）和套设于所述转轴（1）外壁的转子铁芯（2），其特征在于：所述转子铁芯（2）包括轴套（21）和设于轴套（21）外周上的若干周向等角度间隔分布的磁钢（22），所述轴套（21）上设有第一定位孔（211）和第二定位孔（212），所述第一定位孔（211）和第二定位孔（212）的圆心位于同一轴套（21）同心圆的圆周上，转轴（1）上沿轴向等间隔分布有多段相同的转子铁芯（2），相邻的两个转子铁芯（2）之间通过贯穿于第一定位孔（211）或第二定位孔（212）内的定位销（3）连接，使轴套（21）上的磁钢（22）形成错位形式，并达到该转子结构的斜极效果。

2.根据权利要求1所述的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，其特征在于：所述转轴（1）包括前轴（11）和与前轴（11）固定连接的后轴（12），所述前轴（11）和后轴（12）均为阶梯轴，前轴（11）的后端设有凸缘（111），后轴（12）的中部外壁设有限位卡槽（121），所述限位卡槽（121）上卡接有弹性挡圈（13），所述转子铁芯（2）通过凸缘（111）和弹性挡圈（13）紧固在转轴（1）上。

3.根据权利要求2所述的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，其特征在于：所述轴套（21）和转轴（1）之间采用间隙配合，并通过胶水粘结固定。

4.根据权利要求3所述的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，其特征在于：相邻两个转子铁芯（2）中，前端轴套（21）的第一定位孔（211）与后端轴套（21）的第二定位孔（212）相对应，或前端轴套（21）的第二定位孔（212）与后端轴套（21）的第一定位孔（211）相对应，使转子铁芯（2）上的磁钢（22）构成螺旋状的错位形式并形成倾斜的一字形斜极。

5.根据权利要求3所述的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，其特征在于：位于前侧的转子铁芯（2）中，前端轴套（21）的第一定位孔（211）与后端轴套（21）的第二定位孔（212）相对应，位于中间的两个转子铁芯（2）中，前端轴套（21）的第一定位孔（211）与后端轴套（21）的第一定位孔（211）相对应，位于后侧的转子铁芯（2）中，前端轴套（21）的第二定位孔（212）与后端轴套（21）的第一定位孔（211）相对应，使转子铁芯（2）上的磁钢（22）形成V字形斜极。

6.根据权利要求1所述的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，其特征在于：所述转子铁芯（2）上的磁钢（22）采用分段错位径向辐射充磁，使得磁钢（22）周向交替形成N极和S极。

7.根据权利要求6所述的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，其特征在于：所述磁钢（22）的横截面为圆弧形或矩形。

8.根据权利要求1所述的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，其特征在于：所述轴套（21）采用冷挤压成型。

9.根据权利要求8所述的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，其特征在于：所述轴套（21）均设有正反标记。

10.根据权利要求1所述的一种可分段斜极表贴式永磁电机转子结构，其特征在于：相邻所述轴套（21）之间设有隔磁片，所述隔磁片由非导磁材料制成。

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