CN214227971U - 一种分段斜极的表贴式磁钢转子结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种分段斜极的表贴式磁钢转子结构，包括转轴；所述转轴上依次安装有第一转子铁芯和第二转子铁芯，在第一转子铁芯和第二转子铁芯上均连接有永磁体；所述第一转子铁芯上的永磁体通过安装在第一转子铁芯左侧的第一护套和安装在第一转子铁芯右侧的第二护套与第一转子铁芯固定连接，第二转子铁芯上的永磁体通过安装在第一转子铁芯右侧的第二护套和安装在第二转子铁芯右侧的第三护套与第二转子铁芯固定连接。本实用新型永磁体分段斜极通过护套实现，护套同时将永磁体均匀分布在转子铁芯圆周上，转子铁芯上不在设凸台或凹槽，为光滑的圆柱面，不影响转子铁芯磁路走向。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种分段斜极的表贴式磁钢转子结构，属于永磁同步电机转子结构设计技术领域。
背景技术
随着稀土资源的充分开发利用，计算机辅助设计技术的进步，以及控制技术和驱动电路技术的进步，永磁同步电机的性能有了很大的提高。因此，永磁同步电机作为一种高性能电机在各种领域都具有广泛的应用空间。
永磁同步电机的转子结构通常包括转子铁芯、永磁体、轴等，根据永磁体在铁芯中的位置通常分为表贴式和插入式两种结构，现有小型永磁同步电机的转子结构大都采用表贴式。
小型永磁同步电机对齿槽转矩和转矩波动要求较高，现有技术中，为了降低电机齿槽转矩和转矩波动，提高电机反电势波形，转子结构上采用分段斜极，相应的每一段转子铁芯和永磁体之间相互错开了一定的角度；而在永磁体安装和固定方面，为了防止磁钢脱落，一方面永磁体与铁芯之间涂胶固定，转子铁芯上设置凸台将永磁体均匀安装在转子铁芯圆周方向，又或者设置凹槽，然后安装隔套将永磁体均匀分布安装在转子铁芯的圆周方向，最后再采用端盖轴向固定永磁体，采用不锈钢护套或者包塑工艺径向固定永磁体。
上述结构中，转子铁芯设置凸台或凹槽都影响转子铁芯的磁路走向，进而影响电机的性能，另外现有分段斜极结构的转子中每一段永磁体都要采用隔套和不锈钢护套等固定，转子结构零部件数量多、结构复杂，装配效率低，另外其中一块永磁体损坏需要维修时破坏了不锈钢护套或表面包塑的材料，导致转子维修困难，制造和使用成本高，一定程度上影响了该类型电机的大批量推广使用。
针对上述问题，目前国内外尚未寻找到一种有效的解决方法。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种分段斜极的表贴式磁钢转子结构，该分段斜极的表贴式磁钢转子结构能兼顾性能和装配效率，降低制造和使用成本。
本实用新型通过以下技术方案得以实现。
本实用新型提供的一种分段斜极的表贴式磁钢转子结构，包括第一转子铁芯和第二转子铁芯，所述第一转子铁芯和第二转子铁芯均采用若干片硅钢片叠装而成，在每一片硅钢片上均设有用于与转轴连接的中心孔，沿中心孔的外圆边缘均匀设有若干个凸型槽，沿硅钢片的边缘设有用于连接第一护套、第二护套、第三护套的圆柱孔；所述第一护套和第三护套的内侧均为圆柱面，在第一护套内侧端面上设有若干个用于将永磁体均匀分布在第一转子铁芯上的三角形凸台Ⅰ和若干个用于与第一转子铁芯的圆柱孔连接的圆柱形凸台Ⅰ，在第三护套内侧端面上设有若干个用于将永磁体均匀分布在第二转子铁芯上的三角形凸台Ⅰ和若干个用于与第二转子铁芯的圆柱孔连接的圆柱形凸台Ⅰ；所述第二护套与第一转子铁芯连接的一面设有与第一护套上三角形凸台Ⅰ、圆柱形凸台Ⅰ尺寸、数量、位置、作用完全相同的三角形凸台Ⅱ和圆柱形凸台Ⅱ，第二护套与第二转子铁芯连接的一面设有与第三护套上三角形凸台Ⅰ、圆柱形凸台Ⅰ尺寸、数量、位置、作用完全相同的三角形凸台Ⅲ和圆柱形凸台Ⅲ。
所述第一转子铁芯和第二转子铁芯的尺寸、结构相同，第一护套和第三护套的尺寸、结构相同。
所述第一转子铁芯和第二转子铁芯的外壁均为光滑的圆柱面。
所述圆柱孔的直径均为0.5～1mm。
所述第一转子铁芯和第二转子铁芯装配在转轴上后，圆周方向错开β角度；所述三角形凸台Ⅲ和圆柱形凸台Ⅲ与第二护套中心点的连线相对于三角形凸台Ⅱ和圆柱形凸台Ⅱ与第二护套中心点的连线相互错开θ角度；β＝θ。
所述永磁体有若干个，在圆周方向分别将永磁体按照N、S极间隔布置在第一转子铁芯和第二转子铁芯的外壁上，间隔布置的N极和S 极的数量相等。
所述三角形凸台Ⅰ的数量与第一转子铁芯上永磁体的数量相同。
所述三角形凸台Ⅰ的位置与第一转子铁芯的凸型槽的位置相对应，圆柱形凸台Ⅰ的位置与第一转子铁芯的中心孔的位置相对应。
所述第一护套的三角形凸台Ⅰ高度与三角形凸台Ⅱ的高度之和为永磁体的高度。
所述第一护套的圆柱面与第一转子铁芯的永磁体的外圆最高点配合固定，第三护套的圆柱面与第二转子铁芯的永磁体的外圆最高点配合固定。
本实用新型的有益效果在于：
1.永磁体分段斜极通过护套实现，护套同时将永磁体均匀分布在转子铁芯圆周上，转子铁芯上不在设凸台或凹槽，为光滑的圆柱面，不影响转子铁芯磁路走向；
2.相同结构下电机性能更高，加工也方便，制造成本低，护套也同时固定了永磁体的轴向和径向，不再涂胶或者采用隔套、不锈钢护套等固定，集成度较高，结构更加简单，装配和维修方便，制造和使用成本更低。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中第一转子铁芯的结构示意图；
图3是本实用新型转子斜极角度的示意图；
图4是图1中第一护套的结构示意图；
图5是图1中第二护套的结构示意图；
图6是本实用新型第二护套的右视图；
图7是本实用新型第二护套的左视图；
图中：1-第一转子铁芯，11-圆柱孔，12-中心孔，13-凸型槽，2- 第二转子铁芯，3-永磁体，4-第一护套，41-三角形凸台Ⅰ，42-圆柱形凸台Ⅰ，5-第二护套，51-三角形凸台Ⅱ，52-圆柱形凸台Ⅱ，53-三角形凸台Ⅲ，54-圆柱形凸台Ⅲ，6-第三护套，7-转轴。
具体实施方式
下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1～7所示，一种分段斜极的表贴式磁钢转子结构，包括转轴7；所述转轴7上依次安装有第一转子铁芯1和第二转子铁芯2，在第一转子铁芯1和第二转子铁芯2上均连接有永磁体3；所述第一转子铁芯1 上的永磁体3通过安装在第一转子铁芯1左侧的第一护套4和安装在第一转子铁芯1右侧的第二护套5与第一转子铁芯1固定连接，第二转子铁芯2上的永磁体3通过安装在第一转子铁芯1右侧的第二护套5和安装在第二转子铁芯2右侧的第三护套6与第二转子铁芯2固定连接；所述第一转子铁芯1和第二转子铁芯2均采用若干片硅钢片叠装而成，在每一片硅钢片上均设有用于与转轴7连接的中心孔12，沿中心孔12的外圆边缘均匀设有若干个凸型槽13，沿硅钢片的边缘设有用于连接第一护套4、第二护套5、第三护套6的圆柱孔11；所述第一护套4和第三护套6的内侧均为圆柱面，在第一护套4内侧端面上设有若干个用于将永磁体3均匀分布在第一转子铁芯1上的三角形凸台Ⅰ41和若干个用于与第一转子铁芯1的圆柱孔11连接的圆柱形凸台Ⅰ42，在第三护套6 内侧端面上设有若干个用于将永磁体3均匀分布在第二转子铁芯2上的三角形凸台Ⅰ41和若干个用于与第二转子铁芯2的圆柱孔11连接的圆柱形凸台Ⅰ42；所述第二护套5与第一转子铁芯1连接的一面设有与第一护套4上三角形凸台Ⅰ41、圆柱形凸台Ⅰ42尺寸、数量、位置、作用完全相同的三角形凸台Ⅱ51和圆柱形凸台Ⅱ52，第二护套5与第二转子铁芯2连接的一面设有与第三护套6上三角形凸台Ⅰ41、圆柱形凸台Ⅰ42尺寸、数量、位置、作用完全相同的三角形凸台Ⅲ53和圆柱形凸台Ⅲ54。
所述第一转子铁芯1和第二转子铁芯2的尺寸、结构相同，第一护套4和第三护套6的尺寸、结构相同。
所述第一转子铁芯1和第二转子铁芯2的外壁均为光滑的圆柱面。
所述圆柱孔11的直径均为0.5～1mm。
所述第一转子铁芯1和第二转子铁芯2装配在转轴7上后，圆周方向错开β角度，该角度为转子斜极角度，根据相关理论和电机的极槽配合计算获取；所述三角形凸台Ⅲ53和圆柱形凸台Ⅲ54与第二护套5 中心点的连线相对于三角形凸台Ⅱ51和圆柱形凸台Ⅱ52与第二护套5 中心点的连线相互错开θ角度；β＝θ。
具体的，待第一转子铁芯1和永磁体3装配完成后，将所述第二护套5装在第一转子铁芯1上，然后再装配第二转子铁芯2和永磁体3时，所述第二转子铁芯2上的永磁体3相对第一转子铁芯1上的永磁体3在圆周方向上就相互错开了，错开的角度为θ，该角度与第一转子铁芯1 相对第二转子铁芯2圆周方向错开的角度β完全相等，即为分段式斜极角度等于转子斜极角度。
所述永磁体3有若干个，在圆周方向将若干个永磁体3均匀、间隔分布在第一转子铁芯1和第二转子铁芯2的外圆柱上，间隔布置的N和S 的数量相等。
所述三角形凸台Ⅰ41的数量与第一转子铁芯1上永磁体3的数量相同。
所述三角形凸台Ⅰ41的位置与第一转子铁芯1的凸型槽13的位置相对应，圆柱形凸台Ⅰ42的位置与第一转子铁芯1的中心孔12的位置相对应。
所述第一护套4的三角形凸台Ⅰ41高度与三角形凸台Ⅱ51的高度之和为永磁体3的高度。
所述第一护套4的圆柱面与第一转子铁芯1的永磁体3的外圆最高点配合固定，第三护套6的圆柱面与第二转子铁芯2的永磁体3的外圆最高点配合固定。
进一步的，圆柱孔11相对位置根据永磁体的安装数量、尺寸及位置确定。
进一步的，圆柱形孔11和中心孔12均是通过模具加工，工艺简单，尺寸一致性好。
具体的，三角形凸台Ⅰ41的尺寸根据第一转子铁芯1外圆直径和永磁体3内圆弧等相关尺寸计算获取，可保证永磁体3圆周方向完全与所述第一护套4上的三角形凸台Ⅰ41两侧面完全贴合，第三护套6上的三角形凸台Ⅰ41也是同理。
优选的，第一护套4、第二护套5、第三护套6在轴向上将整个转子的永磁体3全部包络，可防止永磁体3脱落。
进一步的，第一护套4、第二护套5、第三护套6采用工程塑料注射而成，工艺简单，尺寸一致性好。
具体的，永磁体3可以先充磁，也可以后充磁，不影响转子装配工艺。
本实用新型的装配工艺如下：
将所述第一转子铁芯1压装在转轴7上，然后装配第一护套4，第一护套4上的圆柱形凸台Ⅰ42装入第一转子铁芯1上的圆柱孔12内，所述第一护套4底面与第一转子铁芯1端面完全贴合，将规定数量的永磁体3按N、S极间隔装配在所述第一护套4与第一转子铁芯1外圆形成的槽中，永磁体3的N、S极之间被所述第一护套4上的三角形凸台Ⅰ41 隔开，再将第二护套5装在第一转子铁芯1上，所述第二护套5上的圆柱形凸台Ⅱ52装入第一转子铁芯1上的圆柱形孔11内，三角形凸台Ⅱ 51装入永磁体3的N、S极之间；然后装入第二转子铁芯2，第二转子铁芯2相对第一转子铁芯1需错开β的角度，所述第二转子铁芯2上的圆柱形孔11与所述第二护套5上的圆柱形凸台Ⅲ54配对，再将永磁体4装入到所述第二转子铁芯2与所述第二护套5所形成的槽内，永磁体4通过三角形凸台Ⅲ53均匀布置在所述第二铁芯2的外圆柱面上，最后将第三护套6装在第二转子铁芯2上，所述第三护套6上的圆柱形凸台Ⅰ42 装入第二转子铁芯2上的圆柱形孔11内，第三护套6上的三角形凸台Ⅰ41装入永磁体3的N、S极之间。
综上所述，本实用新型的转子铁芯和永磁体采用分段斜极方案降低齿槽转矩和转矩波动，但转子铁芯上不再设置用于隔开永磁体的凸台或凹槽，永磁体的轴向、径向均采用护套固定，圆周方向均匀分布也通过护套实现；采用第一护套、第二护套、第三护套均匀地将永磁体的N、S极间隔固定在光滑的圆柱形转子铁芯外圆上，同时永磁体的轴向和径向也都得到可靠固定，提升电机性能，另外，转子组成的零件数量少，安装和维修方便，制造成本低，易于实施。
Claims (10)
1.一种分段斜极的表贴式磁钢转子结构，包括第一转子铁芯(1)和第二转子铁芯(2)，其特征在于：所述第一转子铁芯(1)和第二转子铁芯(2)均采用若干片硅钢片叠装而成，在每一片硅钢片上均设有用于与转轴(7)连接的中心孔(12)，沿中心孔(12)的外圆边缘均匀设有若干个凸型槽(13)，沿硅钢片的边缘设有用于连接第一护套(4)、第二护套(5)、第三护套(6)的圆柱孔(11)；所述第一护套(4)和第三护套(6)的内侧均为圆柱面，在第一护套(4)内侧端面上设有若干个用于将永磁体(3)均匀分布在第一转子铁芯(1)上的三角形凸台Ⅰ(41)和若干个用于与第一转子铁芯(1)的圆柱孔(11)连接的圆柱形凸台Ⅰ(42)，在第三护套(6)内侧端面上设有若干个用于将永磁体(3)均匀分布在第二转子铁芯(2)上的三角形凸台Ⅰ(41)和若干个用于与第二转子铁芯(2)的圆柱孔(11)连接的圆柱形凸台Ⅰ(42)；所述第二护套(5)与第一转子铁芯(1)连接的一面设有与第一护套(4)上三角形凸台Ⅰ(41)、圆柱形凸台Ⅰ(42)尺寸、数量、位置、作用完全相同的三角形凸台Ⅱ(51)和圆柱形凸台Ⅱ(52)，第二护套(5)与第二转子铁芯(2)连接的一面设有与第三护套(6)上三角形凸台Ⅰ(41)、圆柱形凸台Ⅰ(42)尺寸、数量、位置、作用完全相同的三角形凸台Ⅲ(53)和圆柱形凸台Ⅲ(54)。
2.如权利要求1所述的分段斜极的表贴式磁钢转子结构，其特征在于：所述第一转子铁芯(1)和第二转子铁芯(2)的尺寸、结构相同，第一护套(4)和第三护套(6)的尺寸、结构相同。
3.如权利要求1所述的分段斜极的表贴式磁钢转子结构，其特征在于：所述第一转子铁芯(1)和第二转子铁芯(2)的外壁均为光滑的圆柱面。
4.如权利要求1所述的分段斜极的表贴式磁钢转子结构，其特征在于：所述圆柱孔(11)的直径均为0.5～1mm。
5.如权利要求1所述的分段斜极的表贴式磁钢转子结构，其特征在于：所述第一转子铁芯(1)和第二转子铁芯(2)装配在转轴(7)上后，圆周方向错开β角度；所述三角形凸台Ⅲ(53)和圆柱形凸台Ⅲ(54)与第二护套(5)中心点的连线相对于三角形凸台Ⅱ(51)和圆柱形凸台Ⅱ(52)与第二护套(5)中心点的连线相互错开θ角度；β＝θ。
6.如权利要求1所述的分段斜极的表贴式磁钢转子结构，其特征在于：所述永磁体(3)有若干个，在圆周方向分别将永磁体(3)按照N、S极间隔布置在第一转子铁芯(1)和第二转子铁芯(2)的外壁上，间隔布置的N极和S极的数量相等。
7.如权利要求1所述的分段斜极的表贴式磁钢转子结构，其特征在于：所述三角形凸台Ⅰ(41)的数量与第一转子铁芯(1)上永磁体(3)的数量相同。
8.如权利要求1所述的分段斜极的表贴式磁钢转子结构，其特征在于：所述三角形凸台Ⅰ(41)的位置与第一转子铁芯(1)的凸型槽(13)的位置相对应，圆柱形凸台Ⅰ(42)的位置与第一转子铁芯(1)的中心孔(12)的位置相对应。
9.如权利要求1所述的分段斜极的表贴式磁钢转子结构，其特征在于：所述第一护套(4)的三角形凸台Ⅰ(41)高度与三角形凸台Ⅱ(51)的高度之和为永磁体(3)的高度。
10.如权利要求1所述的分段斜极的表贴式磁钢转子结构，其特征在于：所述第一护套(4)的圆柱面与第一转子铁芯(1)的永磁体(3)的外圆最高点配合固定，第三护套(6)的圆柱面与第二转子铁芯(2)的永磁体(3)的外圆最高点配合固定。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112769266A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-05-07 | 贵州航天林泉电机有限公司 | 一种分段斜极的表贴式磁钢转子结构 |
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| CN112769266A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-05-07 | 贵州航天林泉电机有限公司 | 一种分段斜极的表贴式磁钢转子结构 |
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