CN219287241U - 混合励磁电机笼式转子结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其涉及一种混合励磁电机笼式转子结构，包括转轴和笼式S极铁芯，转轴上固定连接有极掌，极掌上设有多个沿极掌圆周方向均匀分布的凹槽，凹槽内设有非导磁垫块，极掌上固定连接有多个块状N极铁芯，多个块状N极铁芯沿极掌表面周向均匀分布；笼式S极铁芯套装在极掌上，非导磁垫块位于笼式S极铁芯与极掌之间，笼式S极铁芯上设有多个沿笼式S极铁芯周向均匀分布的磁极孔，块状N极铁芯位于磁极孔中。本实用新型提供混合励磁电机笼式转子结构，笼式S极铁芯直接套装在极掌上，简化装配工艺，提高装配效率，适合大批量生产。

Description

混合励磁电机笼式转子结构

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其涉及一种混合励磁电机笼式转子结构。

背景技术

混合励磁电机结合了永磁电机高功率密度及电励磁电机气隙磁场方便调节的特点，为实现无刷化结构，混合励磁电机常采用具有轴向磁路的结构。

目前现有技术中轴向混合励磁电机的种类有很多，如混合励磁爪极同步电机，其定子结构与普通三相交流电机相同，转子采用双端爪极结构，两个爪极通过焊接连在在中间极掌上，中间极掌与转轴相连，爪极表面贴永磁体，励磁线圈座一端固定在电机端盖上，另一端深入爪极内。采用这种结构可实现无刷化励磁，同时具有更高的功率密度与励磁效率。

然而实际生产过程中，该结构中双端爪极的焊接与装配工艺较为复杂，这一缺点限制了批量生产的可能性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决现有技术中轴向混合励磁电机中双端爪极的焊接与装配工艺较为复杂的技术问题，本实用新型提供混合励磁电机笼式转子结构，笼式S极铁芯直接套装在极掌上，无需将笼式S极铁芯分成双爪极装配和焊接，简化装配工艺，提高装配效率，适合大批量生产。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种混合励磁电机笼式转子结构，包括：

转轴，所述转轴上固定连接有极掌，所述极掌上设有多个沿极掌圆周方向均匀分布的凹槽，所述凹槽内设有非导磁垫块，所述极掌上固定连接有多个块状N极铁芯，多个所述块状N极铁芯沿极掌表面周向均匀分布；

笼式S极铁芯，所述笼式S极铁芯套装在所述极掌上，所述非导磁垫块位于所述笼式S极铁芯与极掌之间，所述笼式S极铁芯上设有多个沿笼式S极铁芯周向均匀分布的磁极孔，所述块状N极铁芯位于所述磁极孔中，所述块状N极铁芯与笼式S极铁芯之间嵌设有永磁体。

本实用新型的混合励磁电机笼式转子结构，在安装电机转子时，极掌套装在转轴上，非导磁垫块安装在极掌上的凹槽内，笼式S极铁芯套装在极掌上，且非导磁垫块位于笼式S极铁芯与极掌之间，块状N极铁芯安装在极掌上，且位于笼式S极铁芯上的磁极孔中，安装笼式S极铁芯时，笼式S极铁芯为一体式结构，只需将笼式S极铁芯套装在极掌上，无需将笼式S极铁芯分成两个爪极进行装配，因此无需装配后将两个爪极焊接，简化了装配工艺，提高装配效率，适合大批量生产。

进一步，所述笼式转子的极数为2P，P为整数；所述非导磁垫块的数量为P，所述块状N极铁芯的数量为P，每一个所述块状N极铁芯为一个极，所述笼式S极铁芯的数量为一个，所述笼式S极铁芯包含P个极，所述永磁体的数量为2P。

进一步，所述非导磁垫块与极掌沿转轴轴向的厚度相同，所述非导磁垫块与极掌通过焊接、螺纹连接、胶粘、铆接或铸造的方式连成一体；所述非导磁垫块的外表面与极掌的外圆表面保持平齐。

进一步，所述非导磁垫块表面开有第一定位槽，所述笼式S极铁芯上设有与所述第一定位槽相配合的定位部，所述笼式S极铁芯与非导磁垫块通过焊接的方式连接成一体。

进一步，所述极掌包括多个凸极，所述凸极位于相邻的两个凹槽之间，所述凸极的表面开有第二定位槽，所述块状N极铁芯安装在所述第二定位槽内，所述极掌与块状N极铁芯通过焊接的方式连接成一体。

进一步，安装完成后，所述块状N极铁芯和笼式S极铁芯的外圆表面保持平齐，所述块状N极铁芯和笼式S极铁芯的外圆直径即为电机转子的外径。

进一步，所述块状N极铁芯和笼式S极铁芯之间的区域为装配空间，所述装配空间的截面形状为沿笼式S极铁芯中心向外的方向为外窄内宽的梯形，永磁体的截面形状与该区域截面形状相适配，所述永磁体嵌设在所述装配空间内，以保证转子高速旋转时永磁体不被甩出。

进一步，所述永磁体采用切向充磁方式进行充磁。

进一步，所述笼式S极铁芯与转轴之间设有两个分布在极掌两侧的励磁线圈座，笼式转子结构上套有电机外壳，电机外壳的前后两端设有前端盖和后端盖，所述励磁线圈座与前端盖或后端盖固定连接，所述励磁线圈座上安装有励磁线圈，所述励磁线圈座外圆表面与笼式S极铁芯之间设置有第一气隙，所述励磁线圈座内圆表面与转轴外表面之间设置有第二气隙，所述励磁线圈座端面与极掌之间设置有第三气隙。

进一步，所述笼式S极铁芯由一根无缝钢管车铣加工而成，所述块状N极铁芯由无缝钢管车铣去的连接废料加工而成。

为使本发明的上述特征和效果能够明显易懂，下文将通过具体实施例并结合附图进行清楚、完整的说明。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的混合励磁电机笼式转子结构的结构示意图。

图2是本实用新型的混合励磁电机笼式转子结构的装配结构示意图。

图3是本实用新型的转轴、极掌和块状N极铁芯的结构示意图。

图4是本实用新型的混合励磁电机笼式转子结构的的剖视示意图。

图5是本实用新型的混合励磁电机笼式转子结构与励磁线圈座及励磁绕组的装配结构剖视图。

图中：1、励磁线圈座；2、励磁绕组；3、笼式S极铁芯；4、非导磁垫块；5、极掌；6、块状N极铁芯；7、转轴；8、永磁体。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图5所示，本实用新型的一种混合励磁电机笼式转子结构，包括转轴7、极掌5、非导磁垫块4、块状N极铁芯6、笼式S极铁芯3、永磁体8，极掌5套装在转轴7上，极掌5通过过盈配合连接在转轴7上，极掌5上设有多个沿极掌5圆周方向均匀分布的凹槽，极掌5包括多个凸极，相邻的两个凹槽之间形成极掌5的凸极结构，凹槽内设有非导磁垫块4，极掌5上固定连接有多个块状N极铁芯6，多个块状N极铁芯6沿极掌5表面周向均匀分布，块状N极铁芯6为独立的块状结构，笼式S极铁芯3套装在极掌5上，笼式S极铁芯3为整体的笼式结构，非导磁垫块4位于笼式S极铁芯3与极掌5之间，笼式S极铁芯3上设有多个沿笼式S极铁芯3周向均匀分布的磁极孔，块状N极铁芯6位于磁极孔中，块状N极铁芯6与笼式S极铁芯3之间嵌设有永磁体8，笼式S极铁芯3由一根无缝钢管镗铣而成，镗铣出的废料可直接用于加工块状N极铁芯6，从而提高材料利用率。

非导磁垫块4用于笼式S极铁芯3的定位与支撑，呈扇形，与极掌5的凹槽的形状一致，非导磁垫块4与极掌5沿转轴7轴向的厚度相同，非导磁垫块4与极掌5通过燕尾槽、螺丝、焊接、螺纹连接、胶粘、铆接或铸造的方式连成一体，本实施例中优选采用焊接方式；非导磁垫块4的外表面与极掌5的外圆表面保持平齐。非导磁垫块4需采用不导磁材料加工，如铝合金、不锈钢等。非导磁垫块4表面开有第一定位槽，笼式S极铁芯3上设有与第一定位槽相配合的定位部，笼式S极铁芯3与非导磁垫块4通过焊接的方式连接成一体。笼式S极铁芯3的定位部安装在第一定位槽中，保证安装后左右中心对称，同时在第一定位槽与笼式S极铁芯3接触的边缘进行焊接保证二者连成一体。极掌5、块状N极铁芯6以及笼式S极铁芯3需采用导磁材料加工，本实施例中采用F钢材料。

笼式转子的极数为2P，P为整数；非导磁垫块4的数量为P，块状N极铁芯6的数量为P，每一个块状N极铁芯6为一个极，笼式S极铁芯3的数量为一个，笼式S极铁芯3包含P个极，永磁体8的数量为2P。在本实施例中，转子为十六极，即：有8个块状N极铁芯6，有8个非导磁垫块4，有1个笼式S极铁芯3，笼式S极铁芯3中有8个极，有16个永磁体8。

极掌5上凸极的表面开有第二定位槽，块状N极铁芯6安装在第二定位槽内，通过在极掌5与块状N极铁芯6接触面的边缘进行焊接的方式使之连接成一体。安装完成后，块状N极铁芯6和笼式S极铁芯3的外圆表面保持平齐，块状N极铁芯6和笼式S极铁芯3的外圆直径即为电机转子的外径。

块状N极铁芯6和笼式S极铁芯3之间的区域为装配空间，装配空间的截面形状为沿笼式S极铁芯3中心向外的方向为外窄内宽的梯形，永磁体8的截面形状与该区域截面形状相适配，永磁体8嵌设在装配空间内，采样胶粘的方式实现永磁体8的固定，倒梯形结构保证转子高速旋转时永磁体8不被甩出。

为了实现聚磁效果，永磁体8采用切向充磁方式，永磁体8材料可根据需求选用铁氧体或稀土永磁材料，本实施例中选用钕铁硼材料。

为实现无刷化励磁，笼式S极铁芯3与转轴7之间设有两个分布在极掌5两侧的励磁线圈座1，笼式转子结构上套有电机外壳，电机外壳的前后两端设有前端盖和后端盖，励磁线圈座1与前端盖或后端盖固定连接，励磁线圈座1上安装有励磁线圈，励磁线圈座1外圆表面与笼式S极铁芯3之间设置有第一气隙，励磁线圈座1内圆表面与转轴7外表面之间设置有第二气隙，励磁线圈座1端面与极掌5之间设置有第三气隙。电机工作时励磁线圈及励磁线圈座1固定不动。励磁方式为直流励磁。励磁电流为零时，此时只有永磁磁通，永磁磁通一部分经过块状N极铁芯6、笼式S极铁芯3、主气隙以及定子形成主磁通路径，主气隙为定子与极掌5之间的间隙，永磁磁通另一部分则经过块状N极铁芯6、极掌5、第三气隙、第二气隙、励磁线圈座1、第一气隙以及笼式S极铁芯3形成漏磁通路径，此时为弱磁状态，使电机高速运行时反电势得以降低；当励磁电流不为零时，此时电励磁磁通迫使永磁漏磁通改变方向，重新进入主磁通路径，从而提高了主气隙磁通，进而提高电机输出功率。

本实用新型的有益效果有：本实用新型的混合励磁电机笼式转子结构，在安装电机转子时，极掌5套装在转轴7上，非导磁垫块4安装在极掌5上的凹槽内，笼式S极铁芯3套装在极掌5上，且非导磁垫块4位于笼式S极铁芯3与极掌5之间，块状N极铁芯6安装在极掌5上，且位于笼式S极铁芯3上的磁极孔中，安装笼式S极铁芯3时，笼式S极铁芯3为一体式结构，只需将笼式S极铁芯3套装在极掌5上，无需将笼式S极铁芯3分成两个爪极进行装配，因此无需装配后将两个爪极焊接，简化了装配工艺，提高装配效率，适合大批量生产。并且笼式转子结构的混合励磁电机采用电励磁磁通与永磁磁通并联的工作原理，具有调磁性能强的优点，同时本体结构简单、紧凑、合理且易于加工。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，包括：

转轴(7)，所述转轴(7)上固定连接有极掌(5)，所述极掌(5)上设有多个沿极掌(5)圆周方向均匀分布的凹槽，所述凹槽内设有非导磁垫块(4)，所述极掌(5)上固定连接有多个块状N极铁芯(6)，多个所述块状N极铁芯(6)沿极掌(5)表面周向均匀分布；

笼式S极铁芯(3)，所述笼式S极铁芯(3)套装在所述极掌(5)上，所述非导磁垫块(4)位于所述笼式S极铁芯(3)与极掌(5)之间，所述笼式S极铁芯(3)上设有多个沿笼式S极铁芯(3)周向均匀分布的磁极孔，所述块状N极铁芯(6)位于所述磁极孔中，所述块状N极铁芯(6)与笼式S极铁芯(3)之间嵌设有永磁体(8)。

2.如权利要求1所述的混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，所述笼式转子的极数为2P，P为整数；所述非导磁垫块(4)的数量为P，所述块状N极铁芯(6)的数量为P，每一个所述块状N极铁芯(6)为一个极，所述笼式S极铁芯(3)的数量为一个，所述笼式S极铁芯(3)包含P个极，所述永磁体(8)的数量为2P。

3.如权利要求1所述的混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，所述非导磁垫块(4)与极掌(5)沿转轴(7)轴向的厚度相同，所述非导磁垫块(4)与极掌(5)通过焊接、螺纹连接、胶粘、铆接或铸造的方式连成一体；所述非导磁垫块(4)的外表面与极掌(5)的外圆表面保持平齐。

4.如权利要求1所述的混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，所述非导磁垫块(4)表面开有第一定位槽，所述笼式S极铁芯(3)上设有与所述第一定位槽相配合的定位部，所述笼式S极铁芯(3)与非导磁垫块(4)通过焊接的方式连接成一体。

5.如权利要求1所述的混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，所述极掌(5)包括多个凸极，所述凸极位于相邻的两个凹槽之间，所述凸极的表面开有第二定位槽，所述块状N极铁芯(6)安装在所述第二定位槽内，所述极掌(5)与块状N极铁芯(6)通过焊接的方式连接成一体。

6.如权利要求1所述的混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，安装完成后，所述块状N极铁芯(6)和笼式S极铁芯(3)的外圆表面保持平齐，所述块状N极铁芯(6)和笼式S极铁芯(3)的外圆直径即为电机转子的外径。

7.如权利要求1所述的混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，所述块状N极铁芯(6)和笼式S极铁芯(3)之间的区域为装配空间，所述装配空间的截面形状为沿笼式S极铁芯(3)中心向外的方向为外窄内宽的梯形，永磁体(8)的截面形状与该区域截面形状相适配，所述永磁体(8)嵌设在所述装配空间内，以保证转子高速旋转时永磁体(8)不被甩出。

8.如权利要求1所述的混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，所述永磁体(8)采用切向充磁方式进行充磁。

9.如权利要求1所述的混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，所述笼式S极铁芯(3)与转轴(7)之间设有两个分布在极掌(5)两侧的励磁线圈座(1)，笼式转子结构上套有电机外壳，电机外壳的前后两端设有前端盖和后端盖，所述励磁线圈座(1)与前端盖或后端盖固定连接，所述励磁线圈座(1)上安装有励磁线圈，所述励磁线圈座(1)外圆表面与笼式S极铁芯(3)之间设置有第一气隙，所述励磁线圈座(1)内圆表面与转轴(7)外表面之间设置有第二气隙，所述励磁线圈座(1)端面与极掌(5)之间设置有第三气隙。

10.如权利要求1所述的混合励磁电机笼式转子结构，其特征在于，所述笼式S极铁芯(3)由一根无缝钢管车铣加工而成，所述块状N极铁芯(6)由无缝钢管车铣去的连接废料加工而成。

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