CN219351385U - 一种轴向磁场电机转子结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轴向磁场电机，尤其涉及一种轴向磁场电机转子结构，包括转子铁芯；若干个永磁体，若干个所述永磁体呈圆周间隔设置于所述转子铁芯上；极靴铁芯，所述极靴铁芯包括若干个表层体和若干个极间体，所述表层体和所述极间体依次间隔连接，以形成环形的所述极靴铁芯，所述表层体覆盖在所述永磁体上表面，所述极间体位于相邻的两个所述永磁体之间，所述表层体的轴向尺寸小于所述极间体的轴向尺寸。极靴铁芯满足永磁体固定的需求，又满足导磁需求，还可降低其涡流损耗，同时零部件数量少，并有效减少装配工序。

Description

一种轴向磁场电机转子结构

技术领域

本实用新型涉及轴向磁场电机领域，尤其涉及一种轴向磁场电机转子结构。

背景技术

轴向磁场电机也称为盘式电机，其具有轴向尺寸小、高转矩密度、高功率密度和高效率等优点，被广泛应用于电动汽车、通用工业和家用电器等领域。轴向磁场电机的转子和定子相平行，并在转子和定子之间形成气隙。

转子一般包括固定盘及安装于固定盘上的永磁体，其中永磁体的安装位置的准确程度，能够直接影响轴向磁场电机的使用性能。永磁体若缺乏防护，容易相对于固定盘发生松动，永磁体还会产生涡流而发热，使得永磁体退磁而造成电机性能的缺失。另外凸极率会影响到电机转矩和功率，而目前受永磁体固定和凸极率设计需要，转子的零部件较多，使得转子结构复杂，影响应用前景。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种通过极靴铁芯对永磁体进行固定，同时满足凸极率大于1的设计要求的轴向磁场电机转子结构，并且极靴铁芯满足永磁体固定的需求，又满足导磁需求，还可降低其涡流损耗，同时零部件数量少，并有效减少装配工序。

本实用新型提供了一种轴向磁场电机转子结构，包括：

转子铁芯；

若干个永磁体，若干个所述永磁体呈圆周间隔设置于所述转子铁芯上；

极靴铁芯，所述极靴铁芯包括若干个表层体和若干个极间体，所述表层体和所述极间体依次间隔连接，以形成环形的所述极靴铁芯；

所述表层体覆盖在所述永磁体上表面，所述极间体位于相邻的两个所述永磁体之间，所述表层体的轴向尺寸小于所述极间体的轴向尺寸。

作为优选的实施例，所述表层体和所述永磁体的外周齐平，所述极间体的径向外侧与所述表层体的径向外侧齐平，所述极间体的径向内侧相对所述表层体的径向内侧内凹设置。

作为优选的实施例，所述极间体轴向的外表面和所述表层体轴向的外表面齐平，所述极间体轴向的内表面高于所述表层体轴向的内表面。

作为优选的实施例，所述永磁体的宽度两侧分别设置有永磁体斜面，所述极间体的宽度两侧分别设置有极间体斜面，所述永磁体斜面和所述极间体斜面抵接，并且两者外周对齐。

作为优选的实施例，还包括挡板，所述挡板设置于所述永磁体斜面和所述间体斜面之间，并且三者外周对齐。

作为优选的实施例，所述转子铁芯包括安装面、内侧凸台和外侧凸台，所述内侧凸台和所述外侧凸台向上凸起设置于所述安装面上，所述永磁体设置于所述安装面上，且抵接于所述内侧凸台和所述外侧凸台之间。

作为优选的实施例，所述内侧凸台上设置有若干个圆周间隔设置的限位部，每个所述限位部分别设置于相邻的两个所述永磁体之间。

作为优选的实施例，所述安装面上开设有若干个第二缝隙；

和/或，所述极靴铁芯上开设有若干个第一缝隙。

作为优选的实施例，所述极靴铁芯上的第一缝隙呈环形，所述第一缝隙设置于所述极靴铁芯轴向的外表面，并且所述第一缝隙贯穿所述表层体。

作为优选的实施例，所述极靴铁芯上的第一缝隙宽度，其不大于所述永磁体径向尺寸的20％。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

所述极靴铁芯由所述表层体和所述极间体间隔连接形成整体，利用所述表层体和所述转子铁芯对所述永磁体进行轴向限位固定，利用相邻的两个所述极间体对所述永磁体进行周向限位固定，另外所述极间体和所述永磁体通过斜面配合，能进行轴向和周向限位，利用所述转子铁芯上的所述内侧凸台和所述外侧凸台对所述永磁体进行径向限位固定，提升对永磁体安装的准确程度。另外所述极靴铁芯上开设有第一缝隙，可降低其涡流损耗，同时利用其材质满足导磁需求，并能设计得到凸极率大于1的转子结构，由于所述极靴铁芯为一体结构，减少零部件数量，并有效减少装配工序。

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为本实用新型所述轴向磁场电机转子结构第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所述轴向磁场电机转子结构第一实施例的分解图；

图3为本实用新型所述极靴铁芯的仰视图；

图4为本实用新型所述极靴铁芯的俯视图；

图5为本实用新型所述极靴铁芯和永磁体的组装示意图；

图6为本实用新型所述转子铁芯的结构示意图；

图7为本实用新型所述轴向磁场电机转子结构第二实施例的结构示意图；

图8为本实用新型所述轴向磁场电机转子结构第二实施例的分解图；

图9为本实用新型所述挡板的结构示意图；

图10为本实用新型所述挡板和所述永磁体的组装示意图；

图11为本实用新型所述挡板、所述永磁体和所述极靴铁芯的组装示意图。

图中：100转子铁芯、110安装面、120外侧凸台、130内侧凸台、140限位部、200永磁体、2000永磁体斜面、2001第一斜面、2002第一平面、300极靴铁芯、331表层体、332极间体、3321极间体斜面、3322沉孔、400挡板、410第二斜面、420第二平面、500螺钉。

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。

第一实施例

如图1和图2所示，所述轴向磁场电机转子结构，包括：

转子铁芯100；

若干个永磁体200，若干个所述永磁体200呈圆周间隔设置于所述转子铁芯100上；

极靴铁芯300，所述极靴铁芯300包括若干个表层体331和若干个极间体332，所述表层体331和所述极间体332依次间隔连接，以形成环形的所述极靴铁芯300；

所述表层体331覆盖在所述永磁体200上表面，所述极间体332位于相邻的两个所述永磁体200之间，所述表层体331的轴向尺寸小于所述极间体332的轴向尺寸。

所述极靴铁芯300不仅能够将所述永磁体200限位固定于所述转子铁芯100上，还能设计得到凸极率大于1的转子结构，其中凸极率的计算公式为：

ρ＝L_q/L_d

ρ为凸极率，L_q为Q轴电感，L_d为D轴电感，L_q和L_d的大小与Q轴、D轴导磁路径上的磁阻大小有关。其中在转子范围内，Q轴和D轴在导磁路径上的区别为：Q轴导磁路径沿所述极间体332，所述D轴导磁路径沿所述永磁体200和所述表层体331，且所述极间体332的轴向大于等于所述表层体331的轴向尺寸，但小于所述永磁体200和所述表层体331轴向尺寸之和，由于所述极间体332和所述表层体331采用高导磁材料，其磁导率远大于空气的磁导率，而所述永磁体200的磁导率与空气的磁导率相当，因而在Q轴的导磁路径上磁阻更小，在D轴的导磁路径上磁阻更大，也即L_q＞L_d，因此凸极率ρ＝L_q/L_d＞1，即设计得到凸极率大于1的转子结构。如图2和图6所示，所述转子铁芯100呈盘状结构，其包括安装面110、内侧凸台130和外侧凸台120，所述内侧凸台130和所述外侧凸台120向上凸起设置于所述安装面110上，所述永磁体200设置于所述安装面110上，且抵接于所述内侧凸台130和所述外侧凸台120之间。

所述安装面110、所述内侧凸台130和所述外侧凸台120均环形结构，所述内侧凸台130设置于所述安装面110的径向内侧，所述外侧凸台120设置于所述安装面110的径向外侧，当所述永磁体200抵接于所述内侧凸台130和所述外侧凸台120之间时，能够防止所述永磁体200发生径向移位。

进一步地，所述内侧凸台130上设置有若干个圆周间隔设置的限位部140，每个所述限位部140分别设置于相邻的两个所述永磁体200之间，参考图6。可见所述永磁体200的周向两侧分别设置有所述限位部140，通过设置所述限位部140，能够防止所述永磁体200发生周向移位。

如图2所示，所述永磁体200呈梯形，并且所述永磁体200的宽度沿径向从内至外逐渐增大。所述永磁体200的径向内侧为凹面，且贴合于所述内侧凸台130上，所述永磁体200的径向外侧为凸面，且贴合于所述外侧凸台120上。参考图1，所述永磁体200的轴向尺寸分别大于所述内侧凸台130和所述外侧凸台120的高度，以使所述永磁体200安装于所述安装面110后，所述永磁体200突出于所述内侧凸台130和所述外侧凸台120设置，参考图1。

如图2和图4所示，所述极靴铁芯300由所述表层体331和所述极间体332间隔连接而成，即相邻的两个所述表层体331之间连接一个所述极间体332，并得到一体成型，且呈环形的所述极靴铁芯300。

具体地，所述表层体331的径向外侧和所述极间体332的径向外侧齐平，以形成连续的环形外边缘。所述极间体332的径向内侧相对所述表层体331的径向内侧内凹设置，这样能够避让所述限位部140设置，参见图1和图2，以使相邻的两个所述永磁体200之间布置一个所述限位部140和所述极间体332，以提升对所述永磁体200周向限位的能力。另外所述永磁体200限位于所述表层体331和所述转子铁芯100之间，以实现轴向限位。

更具体地，所述表层体331和所述永磁体200的形状一致，并且当所述永磁体200限位于所述极靴铁芯300和所述转子铁芯100之间时，所述表层体331和所述永磁体200的外周齐平，以使所述永磁体200轴向的外表面被所述表层体331完全覆盖。

参考图3，所述极间体332呈梯形，并且所述极间体332的宽度沿径向从内至外逐渐减小，以使所述极间体332适配于相邻两个所述永磁体200之间的间隙。其中所述永磁体200的数量为电机极数，所述极间体332的数量和所述永磁体200的数量相等，例如所述极间体332和所述永磁体200的数量均为12个。

如图3至图5所示，所述永磁体200的宽度两侧分别设置有永磁体斜面2000，所述极间体332的宽度两侧分别设置有极间体斜面3321，所述永磁体斜面2000和所述极间体斜面3321抵接，并且两者外周对齐，以提升结构的组装的稳定性。

另外，所述极间体332轴向的外表面和所述表层体331轴向的外表面齐平，所述极间体332轴向的内表面高于所述表层体331轴向的内表面。并且所述极间体332轴向的内表面与所述转子铁芯100之间预留有气隙，用于减小极靴铁芯的涡流损耗，且不致引起Q轴磁阻增大很多。

如图1至图6所示，所述极靴铁芯300通过螺钉500固定于所述转子铁芯100的安装面110上，具体地，所述极间体332上开设有若干个沉孔3322，所述安装面110上开设有若干个螺纹孔111，所述螺钉500穿过所述沉孔3322，并螺接于所述安装面110上的螺纹孔111内，以实现两者固定，并有效提升紧固效果，特别适用于中高速电机。其中每个所述极间体332可通过不同尺寸的螺钉500固定，可根据不同的设计需求选定。

如图6所示，所述安装面110上开设若干个第二缝隙B，以阻隔涡流路径，来降低涡流损耗。其中所述第二缝隙B呈环形，且沿径向从内至外间隔设置。需要说明的是，所述安装面110的第二缝隙B为环形槽。

如图2至图4所示，所述极靴铁芯300上开设有若干个第一缝隙A，所述第一缝隙A呈环形，所述第一缝隙A设置于所述极靴铁芯300轴向的外表面，并且所述第一缝隙A贯穿所述表层体331，保证结构的稳定性的同时，有效降低涡流损耗。

如图3至图5所示，所述第一缝隙A在所述极间体332上的深度要大于所述表层体331的厚度。

所述极靴铁芯300上的第一缝隙A宽度，其不宜大于所述永磁体200径向尺寸的20％，可大幅降低极靴铁芯300的涡流损耗，同时不使极靴铁芯300过渡磁饱和。

所述极靴铁芯300采用高导磁率、高强度、低电导率的材料，并且可一体成型，通过所述极靴铁芯300和所述转子铁芯100配合，来对所述永磁体200进行限位，同时能够设计得到凸极率大于1的转子结构，另外在所述极靴铁芯300上开设第一缝隙A，即所述极靴铁芯300满足永磁体200固定的需求，又满足导磁需求，还可降低其涡流损耗，同时零部件数量少，并有效减少装配工序。

所述轴向磁场电机转子结构的组装方法如下：

将若干个所述永磁体200放置于所述转子铁芯100上，并且若干个所述永磁体200呈圆周间隔设置。其中所述永磁体200设置于所述安装面110上，且抵接于所述内侧凸台130和所述外侧凸台120之间。

将所述极靴铁芯300安装于所述转子铁芯100上，螺钉500穿过所述极靴铁芯300的极间体332，并螺接于所述转子铁芯100上，以使所述永磁体200限位于所述极靴铁芯300和所述转子铁芯100之间。其中所述永磁体200限位于所述转子铁芯100和所述极靴铁芯300的表层体331之间，以及所述永磁体200限位于相邻的两个所述极间体332之间。

综上所述，所述极靴铁芯300由所述表层体331和所述极间体332间隔连接形成整体，利用所述表层体331和所述转子铁芯100对所述永磁体200进行轴向限位固定，利用相邻的两个所述极间体332对所述永磁体200进行周向限位固定，另外所述极间体332和所述永磁体200通过斜面配合，能进行轴向和周向限位，利用所述转子铁芯100上的所述内侧凸台130和所述外侧凸台120对所述永磁体200进行径向限位固定，以提升所述永磁体200安装的准确度。另外所述极靴铁芯300上开设有第一缝隙A，可降低其涡流损耗，同时利用其材质满足导磁需求，并能设计得到凸极率大于1的转子结构，由于所述极靴铁芯300为一体结构，减少零部件数量，并有效减少装配工序。同时保证轴向磁场电机轴向尺寸小的优势，增加使用场景和效率。

第二实施例

第二实施例的轴向磁场电机转子结构与第一实施例不同在于，所述轴向磁场电机转子结构还包括挡板400，参考图7和图8。

所述挡板400设置于所述永磁体斜面2000和所述极间体斜面33211之间，有效减少极间漏磁，提高永磁磁场利用率，提高转矩输出和功率输出能力，降低极靴铁芯的涡流损耗。

所述挡板400可用非导磁或者低导磁率、低电导率但有一定机械强度的材料制成。所述极靴铁芯300直接施加力于所述挡板400上，所述挡板400再施加力于所述永磁体200上，从而对所述永磁体200的周向和轴向起到固定约束作用。

如图8、图10和图11所示，所述永磁体200的周向两侧分别设置有所述挡板400，可见所述挡板400的数量为所述永磁体200数量的两倍。如图9和图10所示，当所述挡板400设置于所述永磁体斜面2000和所述极间体斜面33211之间时，三者外周对齐。

以所述永磁体斜面2000为例，所述永磁体斜面2000包括从上至下，且相接的第一斜面2001和第一平面2002，所述第一平面2002和所述永磁体200的底面相垂直，所述第一斜面2001倾斜连接于所述永磁体200的顶面和所述第一平面2002，所述第一斜面2001的厚度远大于所述第一平面2002的厚度，参考图9和图10。所述挡板400包括从上至下，且相接的第二斜面410和第二平面420，所述第二斜面410抵接于所述第一斜面2001上，所述第二平面420抵接于所述第一平面2002上，以实现两者外周对齐，满足轴向和轴向的限位约束能力。

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)

1.一种轴向磁场电机转子结构，其特征在于，包括：

转子铁芯(100)；

若干个永磁体(200)，若干个所述永磁体(200)呈圆周间隔设置于所述转子铁芯(100)上；

极靴铁芯(300)，所述极靴铁芯(300)包括若干个表层体(331)和若干个极间体(332)，所述表层体(331)和所述极间体(332)依次间隔连接，以形成环形的所述极靴铁芯(300)；

所述表层体(331)覆盖在所述永磁体(200)上表面，所述极间体(332)位于相邻的两个所述永磁体(200)之间，所述表层体(331)的轴向尺寸小于所述极间体(332)的轴向尺寸。

2.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述表层体(331)和所述永磁体(200)的外周齐平，所述极间体(332)的径向外侧与所述表层体(331)的径向外侧齐平，所述极间体(332)的径向内侧相对所述表层体(331)的径向内侧内凹设置。

3.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述极间体(332)轴向的外表面和所述表层体(331)轴向的外表面齐平，所述极间体(332)轴向的内表面高于所述表层体(331)轴向的内表面。

4.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述永磁体(200)的宽度两侧分别设置有永磁体斜面(2000)，所述极间体(332)的宽度两侧分别设置有极间体斜面(3321)，所述永磁体斜面(2000)和所述极间体斜面(3321)抵接，并且两者外周对齐。

5.如权利要求4所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，还包括挡板(400)，所述挡板(400)设置于所述永磁体斜面(2000)和所述间体斜面(3321)之间，并且三者外周对齐。

6.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述转子铁芯(100)包括安装面(110)、内侧凸台(130)和外侧凸台(120)，所述内侧凸台(130)和所述外侧凸台(120)向上凸起设置于所述安装面(110)上，所述永磁体(200)设置于所述安装面(110)上，且抵接于所述内侧凸台(130)和所述外侧凸台(120)之间。

7.如权利要求6所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述内侧凸台(130)上设置有若干个圆周间隔设置的限位部(140)，每个所述限位部(140)分别设置于相邻的两个所述永磁体(200)之间。

8.如权利要求6所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述安装面(110)上开设有若干个第二缝隙(B)；

和/或，所述极靴铁芯(300)上开设有若干个第一缝隙(A)。

9.如权利要求8所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述极靴铁芯(300)上的第一缝隙(A)呈环形，所述第一缝隙(A)设置于所述极靴铁芯(300)轴向的外表面，并且所述第一缝隙(A)贯穿所述表层体(331)。

10.如权利要求8所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述极靴铁芯(300)上的第一缝隙(A)宽度，其不大于所述永磁体(200)径向尺寸的20％。

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