CN216564697U - 混合磁钢和软磁的转子结构及双定子盘式电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种混合磁钢和软磁的转子结构及双定子盘式电机，其中转子结构包括一转子支架、多个磁钢和多个软磁体，所述转子支架的周缘向内开设有多个容置槽，所述磁钢和所述软磁体的数量一致，且依次间隔嵌装于所述容置槽内，位于所述软磁体两侧的所述磁钢分别按N极和S极交替布置。实现d轴和q轴磁路存在差异，并增加电机q轴电感，提高磁阻转矩和转矩密度，相对于传统转子结构，减少了永磁体用量，实现降低电机成本的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及盘式电机领域，尤其涉及一种混合磁钢和软磁的转子结构及双定子盘式电机。
背景技术
盘式电机以轴向尺寸小、重量轻、结构紧凑和高效率等优点，被广泛应用于电动汽车、通用工业和家用电器等领域。盘式电机包括外壳、定子和转子，定子和转子布置于外壳内部，根据定子和转子数量不同，盘式电机又分为单定子单转子盘式电机、双定子单转子盘式电机等。
电机会因d轴和q轴磁路存在差异而产生磁阻转矩，磁阻转矩的利用情况会对电机的过载能力、功率密度和转矩密度都有一定的影响，而盘式电机的显著特点就是高效率、高功率密度和高转矩密度，因此磁阻转矩的利用情况是盘式电机非常重要的部分。目前盘式电机的转子包括一转子支架和多个磁钢，多个磁钢位于同一平面上，且间隔布置于转子支架的圆周方向上，但盘式电机的d轴和q轴磁阻基本相等，因此不产生磁阻转矩。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种提高磁阻转租和转矩密度，并降低永磁体用量以实现降低电机成本的混合磁钢和软磁的转子结构及双定子盘式电机。
根据本实用新型的一个目的，本实用新型提供一种混合磁钢和软磁的转子结构，包括一转子支架、多个磁钢和多个软磁体，所述转子支架的周缘向内开设有多个容置槽，所述磁钢和所述软磁体的数量一致，且依次间隔嵌装于所述容置槽内，位于所述软磁体两侧的所述磁钢分别按N极和S极交替布置。
作为优选的实施例，所述软磁体包括多片硅钢片，多片所述硅钢片的尺寸沿径向并从内至外依次增大。
作为优选的实施例，所述软磁体采用软磁铁氧体或软磁复合材料制成。
作为优选的实施例，所述转子支架包括一基盘和多个支撑杆，多个所述支撑杆向外突出并间隔连接于所述基盘周缘上，以使相邻的两个所述支撑杆之间形成一所述容置槽，当所述磁钢和所述软磁体嵌装于所述容置槽内时，所述磁钢和所述软磁体暴露于所述转子支架轴向的两侧。
作为优选的实施例，每一所述支撑杆的周向两侧分别设置有第一限位部，所述磁钢和所述软磁体的周向两侧分别设置有与所述第一限位部配合的第二限位部。
作为优选的实施例，还包括一环箍，所述环箍环设于所述转子支架的周缘，以对所述磁钢和所述软磁体进行固定。
作为优选的实施例，所述环箍采用金属或纤维材质制成。
作为优选的实施例，所述磁钢和所述软磁体的形状一致，均呈梯形，所述磁钢和所述软磁体的梯形顶部分别抵接于所述基盘上，所述磁钢和所述软磁体的梯形底部分别抵接于所述环箍上。
作为优选的实施例，所述磁钢和所述软磁体的梯形顶部分别呈凹面，所述磁钢和所述软磁体的梯形底部分别呈凸面。
根据本实用新型的另一个目的，本实用新型还提供了一种双定子盘式电机，包括上述实施例的混合磁钢和软磁的转子结构，所述双定子盘式电机还包括两定子，两所述定子气隙地保持在所述转子结构的轴向两侧。
与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
通过在相邻的N极磁钢和S极磁钢之间布置一软磁体，使d轴磁路和q轴磁路不对称，实现d轴和q轴磁路存在差异，并增加电机q轴电感，提高磁阻转矩和转矩密度，相对于传统转子结构，减少了永磁体用量，实现降低电机成本的目的。另外所述磁钢和所述软磁体通过环箍进行径向固定，并利用所述第一限位部保持于所述第二限位部配合来进行轴向和周向的固定，从而保证结构的稳定和可靠性。
以下结合附图及实施例进一步说明本实用新型。
附图说明
图1为本实用新型所述混合磁钢和软磁的转子结构的结构示意图；
图2为本实用新型所述混合磁钢和软磁的转子结构的分解图；
图3为本实用新型所述第一限位部和第二限位部的配合示意图。
图中：100混合磁钢和软磁的转子结构、110转子支架、1100容置槽、111基盘、112支撑杆、1121第一限位部、120、磁钢、120a N极磁钢、120b S极磁钢、130软磁体、140环箍、150转轴、160第二限位部。
具体实施方式
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
如图1所示，所述混合磁钢和软磁的转子结构100，包括一转子支架110、多个磁钢120和多个软磁体130，所述转子支架110的周缘向内开设有多个容置槽1100，所述磁钢120和所述软磁体130的数量一致，且依次间隔嵌装于所述容置槽1100内，位于所述软磁体130两侧的所述磁钢120分别按N极和S极交替布置。
通过在相邻的N极磁钢120a和S极磁钢120b之间布置一软磁体，使d轴磁路和q轴磁路不对称，实现d轴和q轴磁路存在差异，并增加电机q轴电感，提高磁阻转矩和转矩密度，相对于传统转子结构，减少了永磁体用量，实现降低电机成本的目的。其中电机转矩可根据以下公式进行计算：
Tem＝p·[ψfiq+(Ld-Lq)idiq]
式中，ψfiq为永磁体转矩部分，(Ld-Lq)idiq为磁阻转矩部分，其中p为电机极对数，Ψf为转子磁链，id和iq分别为d轴电流和q轴电流。本实施例通过在N极磁钢120a和S极磁钢120b之间增设一软磁体，实现d轴和q轴磁路不对称来产生磁阻转矩，从而提高转矩密度。
如图1和图2所示，所述转子支架110包括一基盘111和多个支撑杆112，多个所述支撑杆112向外突出并间隔连接于所述基盘111周缘上，以使相邻的两个所述支撑杆112之间形成一所述容置槽1100，当所述磁钢120和所述软磁体130嵌装于所述容置槽1100内时，所述磁钢120和所述软磁体130暴露于所述转子支架110轴向的两侧，这样当所述转子和定子同轴并气隙的保持时，转子和定子能够相互配和作用。
多个所述支撑杆112等距间隔布置于所述基盘111周缘上，以使每个所述容置槽1100的形状相一致，可见所述磁钢120和所述软磁体130的形状也相一致，在本实施例中，所述磁钢120和所述软磁体130均呈梯形，所述磁钢120和所述软磁体130的梯形顶部分别抵接于所述基盘111上，并且所述磁钢120和所述软磁体130的梯形顶部分别呈凹面，以适配呈外凸的所述基盘111周缘。
如图1所示，所述混合磁钢和软磁的转子结构100还包括一环箍140，所述环箍140环设于所述转子支架110的周缘，以使所述磁钢120和所述软磁体130分别抵接于所述基盘111和所述环箍140之间，防止所述磁钢120和所述软磁体130发生径向移动，从而保证转子的可靠和稳定性。
所述环箍140可通过紧固件或胶水等固定于所述转子支架110上，例如所述环箍140抵接于所述支撑杆112背离所述基盘111的一侧，并且所述支撑杆112和所述环箍140通过螺栓固定，其中所述螺栓隐藏于所述环箍140内部，防止其外凸而增大转子尺寸，从而弱化盘式电机体积小的优势。
另外，所述环箍140可采用金属或纤维材质制成，其中所述环箍140可由强度高的碳纤维和玻璃纤维缠绕而成，以保证所述环箍140的强度，从而提升所述环箍140对所述磁钢120和所述软磁体130的固定能力。
如图2和图3所示，每一所述支撑杆112的周向两侧分别设置有第一限位部1121，所述磁钢120和所述软磁体130的周向两侧分别设置有与所述第一限位部1121配合的第二限位部160。通过所述第一限位部1121与所述第二限位部160配合，防止所述磁钢120和所述软磁体130发生轴向和周向移动。
具体地，所述第一限位部1121可为凸台结构，所述第二限位部160可以为凹槽结构，其中所述第二限位部160贯穿所述磁钢120和所述软磁体130径向的两端，以所述磁钢120装配为例，将所述第一限位部1121从所述磁钢120径向的一端滑入所述第二限位部160内，并随着所述磁钢120向所述基盘111方向移动，以使所述磁钢120嵌装于所述容置槽1100内，并且此时所述第一限位部1121保持于所述第二限位部160，以防止所述磁钢120发生轴向和周向移动。而所述第一限位部1121的长度可以与所述支撑杆112的长度一致，这样增加了所述支撑杆112和所述磁钢120的接触面积，提升两者的连接强度，进一步防止因转子高速旋转而产生磁钢120和软磁体130移动现象。
继续参考图1，所述转子支架110、所述磁钢120、所述软磁体130和所述环箍140分别在转子轴向上的尺寸一致，从而呈现如图1所示的扁平形状。
由上述可知，所述磁钢120和所述软磁体130的梯形顶部分别抵接于所述基盘111上，而所述磁钢120和所述软磁体130的梯形底部分别抵接于所述环箍140上，并且所述磁钢120和所述软磁体130的梯形底部分别呈凸面，以适配呈内凹的环箍140，参考图1。
如图1所述，每一所述软磁体130两侧所述磁钢120分别按N极和S极交替布置，即N极磁钢120a和S极磁钢120b间隔嵌装于所述容置槽1100，并且每相邻的所述N极磁钢120a和所述S极磁钢120b之间布置一软磁体130，实现d轴磁路和q轴磁路不对称。其中N极磁钢120a和S极磁钢120b沿轴向充磁，并且充磁方向相反。另外所述磁钢120可采用钕铁硼、铁氧体、铝镍钴、钐钴等材质制成。
在一个实施例中，所述软磁体130可采用叠压方法制备而成，具体地，所述软磁体130包括多片硅钢片，多片所述硅钢片的尺寸沿径向并从内至外依次增大，该尺寸指的是所述硅钢片在转子周向上的尺寸，而硅钢片在转子轴向上的尺寸一致，这样才能叠合形成如图2所示的边扁平梯形形状。其中所述硅钢片可呈弧形，以使所述软磁体130与所述基盘111配合的面呈凹面，以及所述软磁体130与所述环箍140配合的面呈凸面。
在另一实施例中，所述软磁体130可采用粉末冶金方法制备而成，具体地，所述软磁体130采用软磁铁氧体或软磁复合材料制成。
综上所述，通过在相邻的N极磁钢120a和S极磁钢120b之间布置一软磁体，使d轴磁路和q轴磁路不对称，实现d轴和q轴磁路存在差异，并增加电机q轴电感，提高磁阻转矩和转矩密度，相对于传统转子结构，减少了永磁体用量，实现降低电机成本的目的。另外所述磁钢120和所述软磁体130通过环箍140进行径向固定，并利用所述第一限位部1121保持于所述第二限位部160配合来进行轴向和周向的固定，从而保证结构的稳定和可靠性。
根据本实用新型的另一个目的，本实用新型还提供了一种双定子盘式电机，包括上述实施例的混合磁钢和软磁的转子结构100，所述双定子盘式电机还包括两定子，两所述定子气隙地保持在所述转子结构100的轴向两侧。
由于所述双定子盘式电机采用了上述实施例的转子结构100，所述双定子盘式电机由所述转子结构100带来的有益效果参考上述实施例。
如图1和图2所示，所述双定子盘式电机还包括一转轴150，所述转轴150固定于所述转子支架110的中心，具体固定于所述基盘111的中间位置，可通过螺钉锁紧。以使所述转轴150能够随着所述转子一起转动。
以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利采用范围，即凡依本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。
Claims (10)
1.一种混合磁钢和软磁的转子结构(100)，其特征在于，包括一转子支架(110)、多个磁钢(120)和多个软磁体(130)，所述转子支架(110)的周缘向内开设有多个容置槽(1100)，所述磁钢(120)和所述软磁体(130)的数量一致，且依次间隔嵌装于所述容置槽(1100)内，位于所述软磁体(130)两侧的所述磁钢(120)分别按N极和S极交替布置。
2.如权利要求1所述的混合磁钢和软磁的转子结构(100)，其特征在于，所述软磁体(130)包括多片硅钢片，多片所述硅钢片的尺寸沿径向并从内至外依次增大。
3.如权利要求1所述的混合磁钢和软磁的转子结构(100)，其特征在于，所述软磁体(130)采用软磁铁氧体或软磁复合材料制成。
4.如权利要求1所述的混合磁钢和软磁的转子结构(100)，其特征在于，所述转子支架(110)包括一基盘(111)和多个支撑杆(112)，多个所述支撑杆(112)向外突出并间隔连接于所述基盘(111)周缘上，以使相邻的两个所述支撑杆(112)之间形成一所述容置槽(1100)，当所述磁钢(120)和所述软磁体(130)嵌装于所述容置槽(1100)内时，所述磁钢(120)和所述软磁体(130)暴露于所述转子支架(110)轴向的两侧。
5.如权利要求4所述的混合磁钢和软磁的转子结构(100)，其特征在于，每一所述支撑杆(112)的周向两侧分别设置有第一限位部(1121)，所述磁钢(120)和所述软磁体(130)的周向两侧分别设置有与所述第一限位部(1121)配合的第二限位部(160)。
6.如权利要求4所述的混合磁钢和软磁的转子结构(100)，其特征在于，还包括一环箍(140)，所述环箍(140)环设于所述转子支架(110)的周缘，以对所述磁钢(120)和所述软磁体(130)进行固定。
7.如权利要求6所述的混合磁钢和软磁的转子结构(100)，其特征在于，所述环箍(140)采用金属或纤维材质制成。
8.如权利要求6所述的混合磁钢和软磁的转子结构(100)，其特征在于，所述磁钢(120)和所述软磁体(130)的形状一致，均呈梯形，所述磁钢(120)和所述软磁体(130)的梯形顶部分别抵接于所述基盘(111)上，所述磁钢(120)和所述软磁体(130)的梯形底部分别抵接于所述环箍(140)上。
9.如权利要求8所述的混合磁钢和软磁的转子结构(100)，其特征在于，所述磁钢(120)和所述软磁体(130)的梯形顶部分别呈凹面，所述磁钢(120)和所述软磁体(130)的梯形底部分别呈凸面。
10.一种双定子盘式电机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的混合磁钢和软磁的转子结构(100)，所述双定子盘式电机还包括两定子，两所述定子气隙地保持在所述转子结构(100)的轴向两侧。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202220087704.7U CN216564697U (zh) | 2022-01-10 | 2022-01-10 | 混合磁钢和软磁的转子结构及双定子盘式电机 |
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Publications (1)
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| CN216564697U true CN216564697U (zh) | 2022-05-17 |
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ID=81562861
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| CN202220087704.7U Active CN216564697U (zh) | 2022-01-10 | 2022-01-10 | 混合磁钢和软磁的转子结构及双定子盘式电机 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116979777A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-10-31 | 江苏优驱机电科技有限公司 | 一种半直驱开关磁阻电机 |
| CN117879211A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-04-12 | 安徽工程大学 | 一种低转子损耗轴向磁场永磁电机转子及其装配方法 |
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2022
- 2022-01-10 CN CN202220087704.7U patent/CN216564697U/zh active Active
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