CN219420397U - 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，一个转子铁芯；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；若干个极靴铁芯，每个所述永磁体的表面分别设置一个所述极靴铁芯，所述永磁体被所述极靴铁芯限位于所述转子铁芯上；一个压板，所述压板固定于所述转子铁芯上，以对所述永磁体表面的极靴铁芯进行固定，极靴铁芯至少部分的覆盖在永磁体上表面上同时提升对永磁体安装的准确度，保证电机运行的可靠和稳定性。

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，影响电机性能。

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和压板对永磁体进行定位和固定的转子结构，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。

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；

若干个极靴铁芯，每个所述永磁体的表面分别设置一个所述极靴铁芯，所述永磁体被所述极靴铁芯限位于所述转子铁芯上；

压板，所述压板固定于所述转子铁芯上，以对所述永磁体表面的极靴铁芯进行固定。

作为优选的实施例，所述极靴铁芯包括一表层体和两个侧边体，两个所述侧边体连接于所述表层体周向的两侧，所述永磁体轴向限位于所述表层体和所述转子铁芯之间，所述永磁体周向限位于两个所述侧边体之间，所述极靴铁芯至少部分的覆盖在所述永磁体上表面上。

作为优选的实施例，所述永磁体200的上表面被所述极靴铁芯300完全覆盖。

作为优选的实施例，所述极靴铁芯上开设有若干个缝隙，所述缝隙贯穿所述表层体。

作为优选的实施例，所述压板包括一个底板部、一个内限位部、一个外限位部和若干个极间限位部，所述内限位部连接于所述底板部的径向内侧，所述外限位部连接于所述底板部的径向外侧，所述极间限位部连接于所述底板部上，且所述极间限位部连接于所述内限位部和所述外限位部之间；

位于不同所述极靴铁芯，且靠近的两个所述侧边体之间设置一个所述极间限位部，所述极靴铁芯的所述表层体设置于所述底板部和所述永磁体之间，所述永磁体径向限位于所述内限位部和所述外限位部之间。

作为优选的实施例，还包括螺钉，所述压板和所述转子铁芯之间通过螺钉固定；

所述内限位部上开设有若干个内孔，所述螺钉穿过所述内孔与所述转子铁芯螺接；

所述外限位部上开设有若干个外孔，所述螺钉穿过所述外孔与所述转子铁芯螺接。

作为优选的实施例，所述内孔和所述外孔沿周向错开设置。

作为优选的实施例，所述转子铁芯包括第一铁芯，所述第一铁芯包括一个安装面，所述永磁体和所述压板固定于所述安装面上。

作为优选的实施例，所述转子铁芯还包括第二铁芯，所述安装面上开设有若干个安装槽，所述第二铁芯内嵌于所述安装槽内。

作为优选的实施例，所述永磁体周向的两侧面分别设置有倒直角结构或者台阶结构；

和/或，所述永磁体径向的两侧面分别设置有倒直角结构或者台阶结构。

作为优选的实施例，所述压板采用碳纤维复合材料制成。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

所述永磁体通过所述极靴铁芯限位于所述转子铁芯上，并且所述极靴铁芯被所述压板固定，以使所述永磁体稳固在所述转子铁芯上，提升对所述永磁体安装的准确度，可满足电动汽车用轴向磁通电机高速旋转的需求，保证电机运行的可靠和稳定性。另外所述极靴铁芯上开设有缝隙，可降低其涡流损耗，同时利用其材质满足导磁需求，提升电机效率，增强永磁体工作的安全性和可靠性。另外，利用所述极靴铁芯，可设计得到凸极率小于1的转子结构。

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的分解图；

图3为本实用新型所述轴向磁场电机转子结构的剖视图；

图4为本实用新型所述永磁体第一实施例的立体图；

图5为本实用新型所述永磁体第一实施例的主视图；

图6为本实用新型所述永磁体第二实施例的主视图；

图7为本实用新型所述极靴铁芯的结构示意图；

图8为本实用新型所述极靴铁芯和永磁体的组装示意图；

图9为本实用新型所述压板的结构示意图；

图10为本实用新型所述压板、所述极靴铁芯和所述永磁体的组装示意图；

图11为本实用新型所述第一铁芯的结构示意图。

图中：100转子铁芯、110第一铁芯、111安装面、1111安装槽、1121内螺纹孔、1131外螺纹孔、120第二铁芯、200永磁体、210第一面、220第二面、230第三面、240第四面、250第五面、300极靴铁芯、310表层体、350侧边体、500螺钉、600压板、610底板部、620内限位部、621内孔、630外限位部、631外孔、640极间限位部、3000缝隙、6000凹槽。

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至图3所示，所述轴向磁场电机转子结构，包括：

一个转子铁芯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；

若干个极靴铁芯300，每个所述永磁体200的表面分别设置一个所述极靴铁芯300，所述永磁体200被所述极靴铁芯300限位于所述转子铁芯100上；

一个压板600，所述压板600固定于所述转子铁芯100上，以对所述永磁体200表面的极靴铁芯300进行固定，所述极靴铁芯300至少部分的覆盖在所述永磁体200上表面上。

所述永磁体200通过所述极靴铁芯300限位于所述转子铁芯100上，并且所述极靴铁芯300被所述压板600固定，以使所述永磁体200稳固在所述转子铁芯100上，提升对所述永磁体200安装的准确度，可满足电动汽车用轴向磁通电机高速旋转的需求，保证电机运行的可靠和稳定性。另外，利用所述极靴铁芯300，可设计得到凸极率小于1的转子结构。

如图2和图11所示，所述转子铁芯100包括第一铁芯110，所述第一铁芯110包括一个安装面111，所述永磁体200和所述压板600固定于所述安装面111上。

所述第一铁芯110可采用高强度的结构材料，以提升支撑能力。所述第一铁芯110呈盘状结构，所述安装面111为水平面，所述永磁体200和所述压板600均设置于所述安装面111上，并且所述第一铁芯110取消了凸台结构，可大幅减小转子铁芯上的损耗，提高电机效率。

继续参考图2和图11，所述转子铁芯100还包括第二铁芯120，所述安装面111上开设有若干个安装槽1111，所述第二铁芯120内嵌于所述安装槽1111内。

具体地，所述安装槽1111呈环形，若干个所述安装槽1111沿径向间隔设置，并且每个所述安装槽1111内设置一个所述第二铁芯120，即所述第二铁芯120也呈环形。所述第二铁芯120可由铁硅粉和高粘度胶水混合而成，起到导磁作用，提升所述第二铁芯120与和所述第一铁芯110的结合能力，以及便于所述第二铁芯120的成型。

如图8至图10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轴向的内表面贴合于所述安装面111上，所述永磁体200轴向的外表面和所述永磁体200周向的两侧面贴合于所述极靴铁芯300上，所述永磁体200径向的两侧面贴合于所述压板600上。

如图7和图8所示，所述极靴铁芯300包括一表层体310和两个侧边体350，两个所述侧边体350连接于所述表层体310周向的两侧，所述永磁体200轴向限位于所述表层体310和所述转子铁芯100之间，所述永磁体200周向限位于两个所述侧边体350之间。

所述表层体310与所述永磁体200的形状相适配，并且在所述表层体310和所述永磁体200组装后，两者外周对齐，即所述永磁体200的上表面被所述极靴铁芯300完全覆盖。所述永磁体200轴向的内表面抵接所述转子铁芯100的安装面111，所述永磁体200轴向的外表面抵接所述表层体310，即所述永磁体200被轴向限位于所述转子铁芯100和所述表层体310之间。

参考图7，所述极靴铁芯300上开设有若干个缝隙3000，所述缝隙3000贯穿所述表层体310。通过设置所述缝隙3000，用于阻断极靴铁芯300中的感应涡流，降低其涡流损耗，并且为气隙中的高次谐波磁场提供导通路径，使通过转子铁芯的高次谐波磁场大为减少，因而大大减少了转子铁芯中的涡流损耗和磁滞损耗。

所述缝隙3000可呈环型、直线型或其它形状，所述表层体310上的缝隙3000贯穿所述表层体310，并且所述缝隙3000延伸至所述侧边体350上，并没有完全贯穿所述侧边体350。

在满足转子机械强度和导磁需求的前提下，缝隙数量越多、缝隙长度越长，越有助于减小极靴和转子铁芯中的涡流损耗。另外所述缝隙3000的宽度不宜大于永磁体200径向尺寸的20％，可大幅降低所述极靴铁芯300涡流损耗，同时不致使所述极靴铁芯300过饱和。

如图9所示，所述压板600包括一个底板部610、一个内限位部620、一个外限位部630和若干个极间限位部640，所述内限位部620连接于所述底板部610的径向内侧，所述外限位部630连接于所述底板部610的径向外侧，所述极间限位部640连接于所述底板部610上，且所述极间限位部640连接于所述内限位部620和所述外限位部630之间；

位于不同所述极靴铁芯300，且靠近的两个所述侧边体350之间设置一个所述极间限位部640，所述极靴铁芯300的所述表层体310设置于所述底板部610和所述永磁体200之间，所述永磁体200径向限位于所述内限位部620和所述外限位部630之间。

若干个所述极间限位部640呈圆周间隔设置，相邻的两个所述极间限位部640之间形成一个凹槽6000，用于容置表面设置所述极靴铁芯300的永磁体200，其中所述永磁体200周向的两侧分别通过所述侧边体350抵接所述极间限位部640，以使所述极间限位部640直接施加力于所述极靴铁芯300上，而所述极靴铁芯300直接施加力于所述永磁体200上，对所述永磁体200起轴向和周向约束作用。

另外所述永磁体200径向的内侧面贴合于所述内限位部620上，所述永磁体200径向的外侧面贴合于所述外限位部630上，以使所述永磁体200径向限位于所述内限位部620和所述外限位部630之间。

进一步地，所述永磁体200径向的内侧面为凹面，且贴合于所述内限位部620上，所述永磁体200径向的外侧面为凸面，且贴合于所述外限位部630上。

如图8至图10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，所述极间限位部640也呈梯形，所述极间限位部640的宽度沿径向从内至外逐渐减小，以适配安装于相邻的两个所述永磁体200之间，所述侧边体350抵接于所述永磁体200和所述极间限位部640之间。

由上述可知，所述侧边体350、所述永磁体200周向的侧面和所述极间限位部640周向的侧面相适配，所述永磁体200径向的内侧面与所述内限位部620相适配，所述永磁体200径向的外侧面与所述外限位部630相适配。其中所述永磁体200周向的两侧面分别设置有倒直角结构或者台阶结构；和/或，所述永磁体200径向的两侧面分别设置有倒直角结构或者台阶结构。

以所述永磁体200周向两侧的侧面为例，来介绍倒直角结构和台阶结构：

参考图5，所述永磁体200周向两侧的侧面，其分别包括相接的第一面210和第二面220，所述第一面210延伸连接于所述永磁体200轴向的外表面和所述第二面220之间，所述第二面220延伸连接于所述第一面210和所述永磁体200轴向的内表面之间，所述第一面210的轴向尺寸记为a，所述第二面220的轴向尺寸记为b，其中a>b，所述第二面220分别与所述永磁体200轴向的外表面和轴向的内表面相垂直，而所述第一面210相对所述第二面220倾斜设置，其斜度记为θ，以使所述永磁体200周向两侧的侧面构成倒直角结构。

参考图6，所述永磁体200周向两侧的侧面，其分别包括依次相接的第三面230、第四面240和第五面250，所述第三面230延伸连接于所述永磁体200轴向的外表面和所述第四面240之间，所述第五面250延伸连接于所述第四面240和所述永磁体200轴向的内表面之间，所述第三面230和所述第五面250相平行，且分别与所述永磁体200轴向的外表面和轴向的内表面相垂直，所述第四面240分别与所述第三面230和所述第五面250相垂直，所述第三面230的轴向尺寸记为c，所述第五面250的轴向尺寸记为d，所述第四面240的宽度记为e，其中c、d、e根据电磁设计需求而定，所述永磁体200周向两侧的侧面构成台阶结构。

所述压板600采用碳纤维复合材料制成，以增强其机械强度需求。并且所述压板600为整体结构，以提升其组装效率。

如图2和图3所示，所述轴向磁场电机转子结构还包括若干个螺钉500，所述压板600和所述转子铁芯100之间通过螺钉500固定，通过所述螺钉500固定，有效提升紧固效果，特别适用于中高速电机。

参考图9和图11，所述内限位部620上开设有若干个内孔621，所述第一铁芯110上开设有与所述内孔621相对的内螺纹孔1121，所述螺钉500穿过所述内孔621与所述第一铁芯110的内螺纹孔1121螺接。所述外限位部630上开设有若干个外孔631，所述第一铁芯110上开设有与所述外孔631相对的外螺纹孔1131，所述螺钉500穿过所述外孔631与所述第一铁芯110的外螺纹孔1131螺接，以实现所述压板600和所述第一铁芯110的固定。

参考图9，所述内孔621和所述外孔631沿周向错开设置，所述内孔621位于两个所述极间限位部640的中间位置，所述外孔631和所述极间限位部640相对设置，以使连接受力点均匀，提升所述压板600和所述转子铁芯100的固定效果。

所述极靴铁芯300采用高导磁率、高强度、低电导率的材料，满足导磁需求。

通过设计L_q和L_d，可得到不同的凸极率，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：所述Q轴导磁路径沿所述极间限位部640，所述D轴导磁路径沿所述永磁体200、所述表层体310和所述底板部610，由于所述表层体310采用高导磁材料，其磁导率远大于空气和所述极间限位部640所用的碳纤维复合材料，因而在Q轴的导磁路径上磁阻更大，在D轴的导磁路径上磁阻更小，也即L_q＜L_d，因此凸极率ρ＝L_q/L_d＜1，即设计得到凸极率小于1的转子结构。

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。

逐一在每个所述永磁体200的表面放置所述极靴铁芯300。其中所述永磁体200轴向限位于所述转子铁芯100和所述极靴铁芯300的表层体310之间，所述永磁体200周向限位于所述极靴铁芯300的两个所述侧边体350之间。

在所述转子铁芯100上固定所述压板600，并让表面放置所述极靴铁芯300的所述永磁体200，能够容置于所述压板600的凹槽6000内。其中所述永磁体200径向限位于所述压板600的内限位部620和外限位部630之间。

另外，还可先将所述压板600倒置，以使所述压板600的凹槽6000暴露在外，然后在各个所述凹槽6000内依次放置所述极靴铁芯300和所述永磁体200，最后将所述转子铁芯100固定于所述压板600。

综上所述，所述永磁体200通过所述极靴铁芯300限位于所述转子铁芯100上，并且所述极靴铁芯300被所述压板600固定，以使所述永磁体200稳固在所述转子铁芯100上，提升对所述永磁体200安装的准确度，可满足电动汽车用轴向磁通电机高速旋转的需求，保证电机运行的可靠和稳定性。另外所述极靴铁芯300上开设有缝隙3000，可降低其涡流损耗，同时利用其材质满足导磁需求，提升电机效率，增强永磁体工作的安全性和可靠性。另外，利用所述极靴铁芯300，可设计得到凸极率小于1的转子结构。

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 (11)

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；

若干个极靴铁芯(300)，每个所述永磁体(200)的表面分别设置一个所述极靴铁芯(300)，所述永磁体(200)被所述极靴铁芯(300)限位于所述转子铁芯(100)上；

压板(600)，所述压板(600)固定于所述转子铁芯(100)上，以对所述永磁体(200)表面的极靴铁芯(300)进行固定，所述极靴铁芯(300)至少部分的覆盖在所述永磁体(200)上表面上。

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，所述永磁体(200)的上表面被所述极靴铁芯(300)完全覆盖。

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，所述极靴铁芯(300)包括一表层体(310)和两个侧边体(350)，两个所述侧边体(350)连接于所述表层体(310)周向的两侧，所述永磁体(200)轴向限位于所述表层体(310)和所述转子铁芯(100)之间，所述永磁体(200)周向限位于两个所述侧边体(350)之间。

4.如权利要求3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)上开设有若干个缝隙(3000)，所述缝隙(3000)贯穿所述表层体(310)。

5.如权利要求3所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述压板(600)包括底板部(610)、内限位部(620)、外限位部(630)和若干个极间限位部(640)，所述内限位部(620)连接于所述底板部(610)的径向内侧，所述外限位部(630)连接于所述底板部(610)的径向外侧，所述极间限位部(640)连接于所述底板部(610)上，且所述极间限位部(640)连接于所述内限位部(620)和所述外限位部(630)之间；

位于不同所述极靴铁芯(300)，且靠近的两个所述侧边体(350)之间设置一个所述极间限位部(640)，所述极靴铁芯(300)的所述表层体(310)设置于所述底板部(610)和所述永磁体(200)之间，所述永磁体(200)径向限位于所述内限位部(620)和所述外限位部(630)之间。

6.如权利要求5所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，还包括螺钉(500)，所述压板(600)和所述转子铁芯(100)之间通过螺钉(500)固定；

所述内限位部(620)上开设有若干个内孔(621)，所述螺钉(500)穿过所述内孔(621)与所述转子铁芯(100)螺接；

所述外限位部(630)上开设有若干个外孔(631)，所述螺钉(500)穿过所述外孔(631)与所述转子铁芯(100)螺接。

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，所述内孔(621)和所述外孔(631)沿周向错开设置。

8.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)包括第一铁芯(110)，所述第一铁芯(110)包括一个安装面(111)，所述永磁体(200)和所述压板(600)固定于所述安装面(111)上。

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，所述转子铁芯(100)还包括第二铁芯(120)，所述安装面(111)上开设有若干个安装槽(1111)，所述第二铁芯(120)内嵌于所述安装槽(1111)内。

10.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)周向的两侧面分别设置有倒直角结构或者台阶结构；

和/或，所述永磁体(200)径向的两侧面分别设置有倒直角结构或者台阶结构。

11.如权利要求1所述的轴向磁场电机转子结构，其特征在于，所述压板(600)采用碳纤维复合材料制成。