CN218850482U - 一种轴向磁场电机的转子铁芯及转子 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴向磁场电机的转子铁芯及转子，其中转子铁芯包括：支撑单元；导磁单元，所述导磁单元包括若干个导磁板，所述导磁板上开设有若干个缝隙，若干个所述导磁板沿轴向叠合设置于所述支撑单元上，并在所述导磁单元远离所述支撑单元的轴向一侧形成永磁体安装面。可为高频磁场提供导磁回路，而所述缝隙大大增加了涡流流通的阻力，进而大幅度降低涡流损耗。

Description

一种轴向磁场电机的转子铁芯及转子

技术领域

本发明涉及轴向磁场电机领域，尤其涉及一种轴向磁场电机的转子铁芯及转子。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是产生驱动转矩，作为电器或各种机械的动力源。其中电机的种类可分为径向磁场电机和轴向磁场电机，轴向磁场电机也称为盘式电机，其具有体积小、重量轻、轴向尺寸短和功率密度高等特点，可被广泛应用于电动汽车等。

轴向磁场电机的转子包括一转子铁芯和若干个永磁体，若干个永磁体固定于转子铁芯上，并呈圆周间隔排列。目前转子铁芯整体由导磁材质制成，而由于永磁体直接面对定子铁芯，气隙磁场中的谐波磁场会对永磁体，以及转子铁芯整体产生涡流效应，进而引起永磁体和转子铁芯整体热损耗，甚至发生永磁体退磁现象，使得电机性能下降甚至无法运行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种混合两种不同材料的转子铁芯，可以有效减少热损耗，降低永磁体退磁风险，进而能够提升电机效率，以及具有该转子铁芯的轴向磁场电机转子。

依据本发明的一个目的，本发明提供了一种轴向磁场电机的转子铁芯，包括：

支撑单元；

导磁单元，所述导磁单元包括若干个导磁板，所述导磁板上开设有若干个缝隙，若干个所述导磁板沿轴向叠合设置于所述支撑单元上，并在所述导磁单元远离所述支撑单元的轴向一侧形成永磁体安装面。

作为优选的实施例，所述缝隙包括：

若干个径向缝隙，各所述径向缝隙沿径向开设于所述导磁板上，并且若干个所述径向缝隙沿着所述导磁板周向间隔设置；

若干个切向缝隙，各所述切向缝隙沿切向开设于所述导磁板上，相邻的两个所述径向缝隙之间设置有若干个所述切向缝隙，并沿着所述导磁板径向间隔排列。

作为优选的实施例，所述导磁板包括内边部、外边部，以及一体延伸连接于所述内边部和所述外边部之间的环体部，所述内边部设置有若干个凸部，所述凸部和所述径向缝隙一一对应设置。

作为优选的实施例，所述支撑单元包括底板、内台阶和外台阶，所述内台阶和所述外台阶向上凸起，并连接于所述底板的内外边缘，所述导磁板的内边部抵接于所述内台阶，所述外边部抵接于所述外台阶，所述环体部抵接固定于所述底板上。

作为优选的实施例，所述内台阶向内凹陷形成凹部，所述凸部和永磁体限位于所述凹部内。

依据本发明的另一个目的，本发明还提供了一种转子，包括上述实施例的转子铁芯，所述转子还包括若干个永磁体和一压板，若干个所述永磁体沿周向间隔布置于所述导磁单元的永磁体安装面上，并通过所述压板固定。

作为优选的实施例，所述压板包括一圆环和若干个支杆，若干个所述支杆沿周向间隔连接于所述圆环周缘，所述圆环固定于所述支撑单元的内台阶上，所述支杆固定于所述导磁单元上，并且所述永磁体限位于相邻的两所述支杆之间。

作为优选的实施例，所述永磁体周向的两侧分别形成永磁体限位面，所述支杆周向的两侧分别形成与所述永磁体限位面适配的所述支杆限位面，所述支杆通过所述支杆限位面压合所述永磁体限位面的方式固定于相邻的两个所述永磁体之间。

作为优选的实施例，所述永磁体的中心线与导磁板上的径向缝隙对齐设置。

作为优选的实施例，所述永磁体包括若干个永磁片，若干个永磁片沿径向叠合，并且永磁片220的周向尺寸沿径向并从内至外逐渐增大。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

所述导磁单元由若干个所述导磁板叠合而成，并且导磁板之间彼此绝缘，以及各所述导磁板上开设有所述缝隙，可为高频磁场提供导磁回路，而所述缝隙大大增加了涡流流通的阻力，进而大幅度降低涡流损耗，有效减少热损耗，降低永磁体退磁风险，进而能够提升电机效率。

所述导磁板在圆周上整体呈环形结构，在结构强度上有足够的保证，不仅能够提升转子铁芯的结构强度，还便于所述导磁单元的成型，提升电机效率，增强永磁体安全性能的应用需求。

所述支撑单元根据所述导磁单元的轴向尺寸等因素，可提供部分或不提供导磁回路，进而选用不同材质，因此能够相应增加设计空间。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述轴向磁场电机的转子铁芯和永磁体装配的示意图；

图2为本发明所述导磁单元的分解图；

图3为本发明所述导磁板第一实施例的结构示意图；

图4为本发明所述导磁板第二实施例的结构示意图；

图5为本发明所述轴向磁场电机的转子的分解图；

图6为本发明所述轴向磁场电机的转子的结构示意图；

图7为本发明所述导磁单元和永磁体装配的示意图；

图8为本发明所述压板的结构示意图。

图中：100转子铁芯、110支撑单元、111底板、1111底板安装孔、112内台阶、1121凹部、113外台阶、120导磁单元、121导磁板、1211内边部、12111凸部、1212外边部、1213环体部、12131导磁板安装孔、1200永磁体安装面、130缝隙、131径向缝隙、132切向缝隙、200永磁体、210永磁体限位面、211永磁体斜面、212永磁体垂直面、220永磁片、300压板、310圆环、320支杆、321支杆限位面、3212支杆垂直面、3211支杆斜面、330沉孔、400螺钉。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。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发明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发明的精神和范围的其他技术方案。

第一实施例

如图1所示，所述轴向磁场电机的转子铁芯100，包括：

支撑单元110；

导磁单元120，所述导磁单元120包括若干个导磁板121，所述导磁板121上开设有若干个缝隙130，若干个所述导磁板121沿轴向叠合设置于所述支撑单元110上，并在所述导磁单元120远离所述支撑单元110的轴向一侧形成永磁体安装面1200。

所述导磁单元120由若干个所述导磁板121叠合而成，并且导磁板121之间彼此绝缘，以及各所述导磁板121上开设有所述缝隙130，可为高频磁场提供导磁回路，而所述缝隙130大大增加了涡流流通的阻力，进而大幅度降低涡流损耗。另外由于所述永磁体安装于所述导磁单元120的永磁体安装面1200上，因此所述导磁单元120提供导磁回路，而所述支撑单元110可提供部分或不提供导磁回路，可见转子谐波磁场感应的电涡流绝大部分集中于导磁单元120上，可以大幅减小所述支撑单元110的热损耗，而且所述支撑单元110的导电性能很弱，且磁滞损耗很小，因此相对于现有技术整体结构来说，分体的所述转子铁芯100的热损耗整体可以大幅减少，使得转子的工作温度降低，甚至避免因高温过高而导致的永磁体退磁的风险，从而提高电机效率，尤其适用于电机中高速运转的需求。

所述支撑单元110和所述导磁单元120可采用不同材质，例如所述支撑单元110可采用高强度的结构钢材料，保证其作为机械力载体的支撑能力。所述导磁单元120可采用高导磁性能、低导电性能、低磁滞损耗的材料构成，例如所述导磁板121为硅钢片。其中所述支撑单元110是否提供部分导磁回路，是由所述导磁单元120的轴向尺寸决定的，而所述导磁单元120的轴向尺寸是由所述导磁板121的厚度和叠压层数决定的。例如当所述导磁单元120的叠压高度较小时，所述导磁单元120提供部分导磁回路，此时所述支撑单元110可选用导磁材料，包括但不限于软磁材料，以使所述支撑单元110可提供部分导磁回路。当所述导磁单元120的叠压高度较大时，所述导磁单元120提供全部导磁回路，此时所述支撑单元110可选用不导磁材料，即所述支撑单元110不需要提供导磁回路。

需要说明的是，降低铁芯损耗的程度，其分别与所述导磁板121的厚度、所述导磁单元120的轴向尺寸、所述导磁板121的电阻率、所述缝隙130的数量和位置有一定的相关性，其中：

所述导磁板121越薄，则降低损耗的程度越大；

所述导磁单元120的轴向尺寸越大，则降低损耗的程度越大；

所述导磁板121的电阻率越大，则降低损耗的程度越大，因此所述导磁板121应当选用电阻率较大的硅钢片材料；

所述缝隙130的数量越多，则降低损耗的程度越大；

所述缝隙130越靠近所述导磁板121外侧，则降低损耗的程度越大。

如图2所示，所述导磁板121包括内边部1211、外边部1212，以及一体延伸连接于所述内边部1211和所述外边部1212之间的环体部1213，以使所述导磁板121在圆周上整体呈环形结构，在结构强度上有足够的保证，不仅能够提升转子铁芯的结构强度，还便于所述导磁单元120的成型。

参考图2，所述缝隙130包括：

若干个径向缝隙131，各所述径向缝隙131沿径向开设于所述导磁板121上，并且若干个所述径向缝隙131沿着所述导磁板121周向间隔设置；

若干个切向缝隙132，各所述切向缝隙132沿切向开设于所述导磁板121上，相邻的两个所述径向缝隙131之间设置有若干个所述切向缝隙132，并沿着所述导磁板121径向间隔排列。

所述缝隙130没有将所述导磁板121切断，以保证所述导磁板121的结构强度，即所述径向缝隙131分别至所述内边部1211和外边部1212之间预留有余量，所述切向缝隙132至两侧的所述径向缝隙131预留有余量。

如图3和图4所示，所述径向缝隙131可呈直线形，所述切向缝隙132可呈弧形或直线形。所述径向缝隙131的数量可与所述永磁体200的数量一致，当所述永磁体200安装于所述导磁板121上时，所述永磁体200的中心线与所述径向缝隙131对齐设置，参考图7。而所述切向缝隙132的数量可根据转子铁芯大小及损耗情况而定。

当然所述缝隙130的数量和形状可不限于如图2所示，在多个所述导磁板121叠合形成所述导磁单元120时，各所述导磁板121之间可通过绝缘胶粘结，以保证相邻的两所述导磁板121之间绝缘，并且各导磁板121对齐设置，例如各所述导磁板121的缝隙130、内边部1211和外边部1212相对齐。

如图1和图5所示，所述支撑单元110包括底板111、内台阶112和外台阶113，所述内台阶112和所述外台阶113向上凸起，并连接于所述底板111的内外边缘，所述导磁板121的内边部1211抵接于所述内台阶112，所述外边部1212抵接于所述外台阶113，所述环体部1213抵接固定于所述底板111上。

所述导磁单元120限位于所述内台阶112和所述外台阶113之间，并可通过螺栓400固定于所述底板111上。

参考图1和图2，所述内台阶112向内凹陷形成凹部1121，所述内边部1211设置有若干个凸部12111，所述凸部12111和所述径向缝隙131一一对应设置，并且所述凸部12111和永磁体200限位于所述凹部1121内，起到对所述导磁单元120和所述永磁体200的安装定位，同时能够在圆周方向上起到约束固定的作用。

综上所述，电机正常工作时，高频磁场集中于转子铁芯表面，由此感生的涡流电流也集中于表面，进而在转子铁芯表面产生大量的涡流损耗，占据总转子损耗的绝大部分，而本申请的所述导磁单元120由若干个所述导磁板121叠合而成，并且导磁板121之间彼此绝缘，以及各所述导磁板121上开设有所述缝隙130，可为高频磁场提供导磁回路，而所述缝隙130大大增加了涡流流通的阻力，进而大幅度降低涡流损耗，有效减少热损耗，降低永磁体退磁风险，进而能够提升电机效率。所述导磁板121在圆周上整体呈环形结构，在结构强度上有足够的保证，不仅能够提升转子铁芯的结构强度，还便于所述导磁单元120的成型，提升电机效率，增强永磁体安全性能的应用需求。另外所述支撑单元110根据所述导磁单元120的轴向尺寸等因素，可提供部分或不提供导磁回路，进而选用不同材质，因此能够相应增加设计空间。

第二实施例

如图5和图6所示，所述转子，包括上述实施例的转子铁芯100，所述转子还包括若干个永磁体200和一压板300，若干个所述永磁体200沿周向间隔布置于所述导磁单元120的永磁体安装面1200上，并通过所述压板300固定。

由于所述转子采用了上述实施例的所述转子铁芯100，因此所述转子的有益效果可参考上述实施例的所述转子铁芯100。

如图7所示，所述永磁体200包括若干个永磁片220，若干个永磁片220沿径向叠合，并且永磁片220的周向尺寸沿径向并从内至外逐渐增大，这样能够进一步降低涡流损耗。继续参考图1和7，所述永磁体200呈梯形，所述永磁体200梯形的上底面抵接所述内台阶112的凹部1121内，所述永磁体200梯形的下底面抵接所述外台阶113，以防止所述永磁体200径向移位，其中所述外台阶113的不宜高于所述永磁体200轴向尺寸的一半，以使所述永磁体200的轴向上表面暴露在外，并在各所述永磁体200的轴向上表面形成气隙面。

而在所述永磁体200的周向两侧布置所述压板300的支杆320，以防止所述永磁体200发生轴向和周向位移。如图5和图8所示，所述压板300包括一圆环310和若干个支杆320，若干个所述支杆320沿周向间隔连接于所述圆环310周缘，所述圆环310固定于所述支撑单元110的内台阶112上，所述支杆320固定于所述导磁单元120上，并且所述永磁体200限位于相邻的两所述支杆320之间。

如图5、图7和图8所示，所述永磁体200周向的两侧分别形成永磁体限位面210，所述支杆320周向的两侧分别形成与所述永磁体限位面210适配的所述支杆限位面321，所述支杆320通过所述支杆限位面321压合所述永磁体限位面210的方式固定于相邻的两个所述永磁体200之间。

其中所述永磁体限位面210包括相接的永磁体垂直面212和永磁体斜面211，所述永磁体垂直面212和永磁体斜面211依次连接于所述永磁体200的下表面和上表面之间，其中所述永磁体200的下表面抵接固定于所述导磁片121上，所述永磁体200的上表面为气隙面。另外所述永磁体垂直面212分别于所述永磁体200的下表面和上表面相垂直，其尺寸远远小于所述永磁体斜面211的尺寸，并且所述永磁体垂直面212和永磁体斜面211之间的夹角大致为钝角，以使两者形成倒直角，并且所述支杆限位面210的形状与所述永磁体限位面210相适配，以对所述永磁体的周向和轴向进行限位。

具体地，参考图8，所述支杆限位面321包括相接的支杆垂直面3212和支杆斜面3211，所述支杆垂直面3212和所述永磁体垂直面212抵接适配，所述支杆斜面3211和所述永磁体斜面211抵接适配，保证所述压板300对所述永磁体200的固定能力。

如图1、5和图6所示，所述压板300、所述导磁单元120和所述支撑单元110可通过螺钉400固定，其中所述压板300上开设有沉孔330，所述导磁单元120的所述导磁板121上开设有导磁板安装孔12131，所述支撑单元110的底板111上开设有底板安装孔1111，所述螺钉400依次穿过所述沉孔330、所述导磁板安装孔12131，直至螺接于所述底板安装孔1111内，其中所述螺钉400隐藏于内部，保证轴向磁场电机轴向尺寸小的优势。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利采用范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种轴向磁场电机的转子铁芯(100)，其特征在于，包括：

支撑单元(110)；

导磁单元(120)，所述导磁单元(120)包括若干个导磁板(121)，所述导磁板(121)上开设有若干个缝隙(130)，若干个所述导磁板(121)沿轴向叠合设置于所述支撑单元(110)上，并在所述导磁单元(120)远离所述支撑单元(110)的轴向一侧形成永磁体安装面(1200)。

2.如权利要求1所述的轴向磁场电机的转子铁芯(100)，其特征在于，所述缝隙(130)包括：

若干个径向缝隙(131)，各所述径向缝隙(131)沿径向开设于所述导磁板(121)上，并且若干个所述径向缝隙(131)沿着所述导磁板(121)周向间隔设置；

若干个切向缝隙(132)，各所述切向缝隙(132)沿切向开设于所述导磁板(121)上，相邻的两个所述径向缝隙(131)之间设置有若干个所述切向缝隙(132)，并沿着所述导磁板(121)径向间隔排列。

3.如权利要求2所述的轴向磁场电机的转子铁芯(100)，其特征在于，所述导磁板(121)包括内边部(1211)、外边部(1212)，以及一体延伸连接于所述内边部(1211)和所述外边部(1212)之间的环体部(1213)，所述内边部(1211)设置有若干个凸部(12111)，所述凸部(12111)和所述径向缝隙(131)一一对应设置。

4.如权利要求3所述的轴向磁场电机的转子铁芯(100)，其特征在于，所述支撑单元(110)包括底板(111)、内台阶(112)和外台阶(113)，所述内台阶(112)和所述外台阶(113)向上凸起，并连接于所述底板(111)的内外边缘，所述导磁板(121)的内边部(1211)抵接于所述内台阶(112)，所述外边部(1212)抵接于所述外台阶(113)，所述环体部(1213)抵接固定于所述底板(111)上。

5.如权利要求4所述的轴向磁场电机的转子铁芯(100)，其特征在于，所述内台阶(112)向内凹陷形成凹部(1121)，所述凸部(12111)和永磁体(200)限位于所述凹部(1121)内。

6.一种转子，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的转子铁芯(100)，所述转子还包括若干个永磁体(200)和一压板(300)，若干个所述永磁体(200)沿周向间隔布置于所述导磁单元(120)的永磁体安装面(1200)上，并通过所述压板(300)固定。

7.如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述压板(300)包括一圆环(310)和若干个支杆(320)，若干个所述支杆(320)沿周向间隔连接于所述圆环(310)周缘，所述圆环(310)固定于所述支撑单元(110)的内台阶(112)上，所述支杆(320)固定于所述导磁单元(120) 上，并且所述永磁体(200)限位于相邻的两所述支杆(320)之间。

8.如权利要求7所述的转子，其特征在于，所述永磁体(200)周向的两侧分别形成永磁体限位面(210)，所述支杆(320)周向的两侧分别形成与所述永磁体限位面(210)适配的支杆限位面(321)，所述支杆(320)通过所述支杆限位面(321)压合所述永磁体限位面(210)的方式固定于相邻的两个所述永磁体(200)之间。

9.如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述永磁体(200)的中心线与导磁板(121)上的径向缝隙(131)对齐设置。

10.如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述永磁体(200)包括若干个永磁片(220)，若干个永磁片(220)沿径向叠合，并且永磁片(220)的周向尺寸沿径向并从内至外逐渐增大。

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