一种磁阻电机转子结构、磁阻电机及转子加工方法与流程

1.本发明涉及磁阻电机技术领域，尤其涉及一种磁阻电机转子结构、磁阻电机及转子加工方法。


背景技术：

2.同步磁阻电机由于转子上没有永磁体、或者只是使用永磁体作为辅助，其结构较为简单、加工成本更低、高温失磁问题对电机运行的影响较小，这些优点使同步磁阻电机在对电机控制要求较高的领域具有独特的优势，因此受到广泛的关注与应用，具有很好的发展和应用潜力。
3.同步磁阻电机利用磁通总是沿着磁阻最小路径闭合的原理，在定子上产生旋转磁场，通过在转子在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩，从而带动转子的转动。通过其原理可以看出，转子上需要设置磁障，使转子上不同位置的磁阻大小产生不同。为了适配定子所产生的磁场，磁障最优设置是需要穿过转子整体、将转子分割成多块，但为了使转子形成一个整体，多块之间就需要通过隔磁桥进行连接，隔磁桥的设计要求是在保证连接强度的前提下宽度越小越好，较窄的隔磁桥在转子的加工过程中容易产生变形、断裂，导致转子的良品率较低，大大增加了生产成本。
4.鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，提供一种磁阻电机转子结构、磁阻电机及转子加工方法，有效防止隔磁桥的变形、断裂，提升了转子加工的良品率，节约转子生产成本。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种磁阻电机转子结构、磁阻电机及转子加工方法，解决现有的磁阻电机转子的隔磁桥在加工中容易变形、断裂的问题。
7.为了达到上述目的，本发明提供了一种磁阻电机转子结构，包括多个叠放的转子叠片；每个所述转子叠片通过冲裁成型形成一体结构；每个所述转子叠片设置若干个沿圆周方向均布的多个磁导结构，所述转子叠片中心还设置有安装孔，所述安装孔的侧面设置键槽；其中，每个所述磁导结构包括沿径向分布地多个空气磁障，使相邻的两个所述空气磁障之间形成磁导段，所有所述磁导段的宽度相等；所述空气磁障的两端均朝外弯折，所述空气磁障的两端和\或中间段设置隔磁桥；所述空气磁障的两端均设置收拢段。
8.进一步地，每个所述转子叠片还设置多个辅助固定孔，每个所述辅助固定孔设置在相邻的两个所述磁导结构之间；固定件穿过所述辅助固定孔对多个所述转子叠片进行固定。
9.进一步地，所述收拢段为曲面结构。
10.本发明还提供了一种磁阻电机，使用上述的磁阻电机转子结构。
11.本发明还提供了一种转子加工方法，用于制作上述的磁阻电机转子结构，包括以下步骤：s10：制作宽于转子叠片直径的金属片；s20：在金属片上冲裁出安装孔；s30：在金属片上冲裁出磁导结构的一部分，使空气磁障中间具有过渡段，且过渡段的宽度大于隔磁桥的宽度；s40：对过渡段的两侧进行冲裁，形成隔磁桥；s50：在金属片上冲裁出多个相互间隔的刀口，每个刀口对应设置在空气磁障的间隔处或者磁导结构的间隔处，且所有刀口组合形成与转子叠片外圆直径相等的圆形结构；s60：在金属片上冲裁出转子叠片的外圆，形成转子叠片；s70：将多个转子叠片叠放，形成转子结构整体。
12.进一步地，在步骤s40中，过渡段的每侧通过c形模刀进行冲裁，且c形模刀的开口朝向空气磁障。
13.进一步地，在步骤s40中，每个c形模刀的运动方向与金属片表面形成85
°
~90
°
夹角。
14.进一步地，在步骤s50中，刀口通过锯齿形或者波浪形的第一环形模刀冲裁形成。
15.进一步地，在步骤s60中，转子叠片外圆通过第二环形模刀冲裁形成，且第二环形模刀的刀刃朝里一侧设置斜面。
16.进一步地，在步骤s50和s60之间，还包括步骤：s65：使用压平装置对金属片进行压平。
17.通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：每个空气磁障的两端通过收拢段，使位于两端的隔磁桥形成中间窄、两端宽的腰形结构，在不影响隔磁桥限制漏磁的作用下，可以使隔磁桥两端与磁导段之间不容易发生断裂，并且使转子叠片需要加工的较窄部分明显减少，有效避免隔磁桥在加工中产生变形、断裂的情况，从而提升了转子加工的良品率，节约转子生产成本。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例中磁阻电机转子结构的结构示意图；图2为本发明实施例中转子叠片的正视图；图3为本发明实施例中转子加工方法步骤s20的示意图；图4为本发明实施例中转子加工方法步骤s30的示意图；图5为本发明实施例中转子加工方法步骤s40的示意图；图6为本发明实施例中转子加工方法步骤s40中c形模刀的运动示意图；
图7为本发明实施例中转子加工方法步骤s50的示意图；图8为本发明实施例中转子加工方法步骤s50中第一环形模刀的结构示意图；图9为本发明实施例中转子加工方法步骤s60的示意图；图10为本发明实施例中转子加工方法步骤s60中第二环形模刀的结构示意图；图11为本发明实施例中转子加工方法步骤s65的示意图；图12为本发明实施例中转子加工方法步骤s65中压平装置的第一实施例的示意图；图13为本发明实施例中转子加工方法步骤s65中压平装置的第二实施例的示意图；附图标记：空气磁障11、磁导段12、隔磁桥13、收拢段14、过渡段15、安装孔2、键槽3、辅助固定孔4、金属片5、定位孔51、刀口6、c形模刀7、第一环形模刀8、第二环形模刀9、斜面91、压平装置10。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
22.本发明提供了一种磁阻电机转子结构，如图1~2所示，包括多个叠放在一起后形成圆柱体形状的转子叠片；每个转子叠片通过冲裁成型形成一体结构，能够有效地保证转子叠片的结构强度；每个转子叠片设置若干个沿圆周方向均布的多个用于改变磁场分布的磁导结构，磁导结构的数量应设置成与电机的极数相同；每个转子叠片中心设置有安装孔2，安装孔2的侧面设置键槽3；转子结构在磁阻电机内安装时，会通过安装孔2套装在磁阻电机的转轴上，键槽3与转轴上的键相互卡接，使转子结构在转动时能够带动转轴一起进行旋转；其中，每个磁导结构包括沿径向分布地多个空气磁障11，使相邻的两个空气磁障11之间形成磁导段12，所有磁导段12的宽度相等；空气磁障11的两端均朝外弯折，具体可以形成圆弧形、u形、v形或类似的形状；空气磁障11的两端和\或中间段设置隔磁桥13；空气磁障11的两端均设置收拢段14。
23.具体的，由于铁的磁导率远远大于空气的磁导率，因此本发明的转子结构可以通过空气磁障11形成磁导段12，通过磁导段12来改变磁场在转子上的分布状况，在定子的旋转磁场的影响下，转子叠片在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩，从而带动转子叠片转动。宽度相等的磁导段12可以使每个磁导结构内的磁场的分布情况保持一致，保证各个部位产生的磁拉力能够带动转子平稳地产生转动。设置在空气磁障11的两端的隔磁桥13，除了能够限制漏磁，还起到将多个磁导段12连接成一体的作用，对于长度较长的空气磁障11，还需要在其中间段再设置隔磁桥13，来进一步地保证隔磁桥13对磁导段12之间的连接强度。每个空气磁障11的两端再通过收拢段14，使位于两端的隔磁桥13形成中间窄、
两端宽的腰形结构，并且收拢段14优选设置成曲面结构，在不影响隔磁桥13限制漏磁的作用下，可以使隔磁桥13两端与磁导段12之间不容易发生断裂，并且使转子叠片需要加工的较窄部分明显减少，有效避免隔磁桥13在加工中产生变形、断裂的情况，从而提升了转子加工的良品率，节约转子生产成本。
24.优选地，每个转子叠片还设置多个辅助固定孔4，螺栓或连接杆等固定件穿过辅助固定孔4对多个转子叠片进行固定，防止转子叠片之间散开或者产生错位，保证转子结构的正常运转，每个辅助固定孔4以及键槽3优选设置在相邻的两个磁导结构之间，避免对磁导段12内的磁场产生影响。
25.本发明还提供了一种磁阻电机，使用上述的磁阻电机转子结构。
26.本发明还提供了一种转子加工方法，如图3~13所示，用于制作上述的磁阻电机转子结构，包括以下步骤：s10：制作宽于转子叠片直径的金属片5；金属片5可以是圆形片结构、矩形片结构或者长条状结构，具体的形状可以根据生产线上的运料机构的运料方式进行设置；金属片5上还可以设置有多个定位孔51，通过定位孔51来固定金属片5，保证金属片5不会在运输的过程中产生移动导致后续加工的尺寸出现偏差。
27.s20：请参考图3，在金属片5上冲裁出安装孔2和辅助固定孔4；安装孔2是与转轴直接连接的，因此需要先冲裁出安装孔2，并在后续的过程中以安装孔2作为基准来进行冲裁，并且可以在后续的冲裁设备上设置可以伸入安装孔2中并与安装孔2贴合的定位设备，从而保证后续冲裁出的部分与安装孔的位置关系。
28.s30：请参考图4，在金属片5上冲裁出磁导结构的一部分，由于此时转子叠片外圆还未加工，因此空气磁障11两端的隔磁桥13的一侧可以直接冲裁成型；而空气磁障11中间段的隔磁桥13如果直接冲裁成型，由于隔磁桥13的宽度较窄，则冲裁刀上的两个模刀之间的距离就会过小，不容易加工，并且在模刀下刀时，模刀刀刃会对金属片产生朝向刀刃两侧的挤压，但隔磁桥13宽度较窄，无法抵御这种挤压，因此容易产生变形，在模刀起刀时，过小的模刀间距也容易带动隔磁桥13一起上升产生变形，为了避免上述的情况，在冲裁时需要在空气磁障11中间留出过渡段15，过渡段15的宽度大于隔磁桥13的宽度，从而先冲裁出空气磁障11不易出现问题的部分。由于可能受到冲裁设备大小的限制，较难制作将所有空气磁障11一次冲裁成型的模刀，同时也考虑到一次冲裁的数量过多会导致金属片5产生的形变程度较大，因此可以采用分多次冲裁的方式，每次冲裁出相对的两组磁导结构的空气磁障11，相对的两组磁导结构的空气磁障11之间的间隔最远，能够最大程度地减少相互间的影响，并且能够使金属片5的受力相对称，进一步地减小金属片5的变形。
29.s40：请参考图5，对过渡段15的两侧进行冲裁，形成隔磁桥13；冲裁时优选使用c形模刀7进行冲裁，且c形模刀7的开口朝向空气磁障11，则在c形模刀7下刀接触到金属片5时，挤压产生的变形能够优先朝向c形模刀7的开口处，从而避免对隔磁桥13造成影响。每个c形模刀7的运动方向优选与金属片5表面形成85
°
~90
°
夹角，如图6所示，通过斜切的方式，避免c形模刀7在起刀的过程中带动隔磁桥13侧面，从而进一步地避免隔磁桥13变形，并且由于存在这种能够避免变形的优势，则隔磁桥13两侧的c形模刀7就可以进行同时的运动，有效地提升加工效率。与步骤s30同理，本步骤中也可以采用分多次冲裁的方式，每次冲裁出相对的两组磁导结构的隔磁桥13。
30.s50：请参考图7，在金属片5上冲裁出多个相互间隔的刀口6，每个刀口6对应设置在空气磁障11的间隔处或者磁导结构的间隔处，且所有刀口6组合形成与转子叠片外圆直径相等的圆形结构；s60：请参考图9，在金属片5上冲裁出转子叠片的外圆，形成转子叠片；这两个步骤的考虑是：若直接冲裁出转子叠片的外圆，则需要冲裁的模刀对金属片5施加较大的压力，因此容易使金属片5产生较大的变形，而空气磁障11两端的隔磁桥13处和磁导段12的两端处，其朝内的物料量明显不同，因此变形会向物料量少（即隔磁桥13处）集中，容易导致隔磁桥13产生变形甚至断裂；若采用如步骤30的方式在外侧留出一定距离、再将其多余部分裁去的方法，则会导致转子叠片在还未被彻底加工完成时就与金属片5脱离，容易导致后续步骤定位不准影响产品尺寸准确度；而本步骤通过在物料量多的地方先冲出刀口6，将磁导段12和金属片5切分开，只留刀口6两侧的一小部分与金属片5相连，在这些位置冲裁刀口不会影响到隔磁桥13；之后再进行整个外圆的冲裁，那么冲裁时冲裁模刀实际需要切开的部分仅有对应隔磁桥13的部分，更容易冲裁成型，并且由于存在着刀口6的缝隙，缝隙在裁切时可以分担一定的变形量，从而保护隔磁桥13不会产生变形。
31.步骤s50中，刀口6优选通过具有锯齿形刀刃（如图8的a部分所示）或者波浪形刀刃（如图8的b部分所示）的第一环形模刀8冲裁形成，如图8所示，锯齿形或者波浪形的刀刃能够快速地刺穿金属片5，从而对金属片5实现一定的固定效果，保证刀口6形成位置的准确度，环形的模刀能够使刀口6形成与转子叠片外圆相同的形状，并且保证所有的刀口6能够同时成型。
32.步骤s60中，转子叠片外圆通过第二环形模刀9冲裁形成，且第二环形模刀9的刀刃朝里一侧设置斜面91。第二环形模刀9的刀刃形状可以是如图10的c部分所示，为完整的环形，也可以是如图10的d部分所示，为带有缺口的形状；斜面91可以使第二环形模刀9在冲裁金属片5受到金属片5的反作用力时，将第二环形模刀9向外产生轻微的偏移，从而使第二环形模刀9对金属片5产生的挤压更多地朝向转子叠片的外侧，从而保护隔磁桥13。
33.s70：将多个转子叠片叠放，形成转子结构整体，再使用紧固件穿过辅助固定孔4对转子结构整体进行加固。
34.考虑到冲裁的加工方式有可能会导致转子叠片的表面不够平整，因此在步骤s50和s60之间，还包括步骤：s65：请参考图11，使用压平装置对金属片5进行压平，即在冲裁的最后一道工序前对金属片5进行压平。压平装置10可以如图12所示，包括对称设置在金属片5上下两侧的两个压辊，金属片5从两个压辊之间穿过；或者压平装置10可以如图13所示，设置压板，通过压板对金属片5进行压平。
35.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。