电机转子及电机的制作方法

本发明涉及驱动装置技术领域，具体而言，涉及一种电机转子及电机。

背景技术：

专利文件201110427613.x公开了一种内置式永磁电机转子结构，该内置式永磁电机转子每极采用分段的一字型磁钢，转子结构简单，通过把同一极磁钢分成三段且三段相等，在一定程度上提高了转子的结构强度(磁钢分段提高磁钢强度是一种常用的方法)，但是对于大功率内置式永磁电机，在进一步提高转速时，比如转子转速大于10000r/min以后，该种结构的硅钢片也难以承受高转速所产生的离心力，最终导致转子失效。

专利文件201110073137.6公开了另一种的内置式永磁电机转子结构，该内置式永磁电机转子每极也采用分段式一字磁钢，与专利文件201110427613.x相比，其每极磁钢分段的一字型磁钢宽度大小不等，分成宽度不等磁钢的目的是改善气隙磁场的波形，使其正弦化，其次磁钢分段，在一定程度上提高了磁钢的强度，同专利文件201110427613.x，但是该种结构磁钢宽度大小按正弦化调制，通常每极磁钢分段较多，漏磁严重，磁钢材料利用率低，转子工艺型较差，同时由于转子结构复杂，在一定程度又降低了整个结构的可靠性。

另外，也有一种的结构简单的内置式永磁电机转子结构，该内置式永磁电机转子每极也采用分段式一字磁钢，且转子强度较高。与专利文件201110427613.x相比，其每极磁钢分段的一字型磁钢宽度大小不等，中间大，两端小；与专利文件201110073137.6相比，每极只采用了三段一字型磁钢，不追求气隙磁密的正弦化，使转子结构得到有效简化，转子工艺性大大提高。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种电机转子及电机，以解决现有技术中的电机转子的可靠性低问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电机转子，包括转子铁芯和嵌设在转子铁芯内的磁钢组件，磁钢组件包括多个磁钢组，磁钢组包括两块横截面呈一字形的小磁钢以及一块横截面呈弧形的大磁钢，两块小磁钢对称设置在大磁钢的两侧。

进一步地，大磁钢的横截面呈圆弧形。

进一步地，转子铁芯上设置有多个磁钢槽，大磁钢和小磁钢一一对应地安装在磁钢槽内。

进一步地，大磁钢沿转子铁芯的周向上的宽度为小磁钢的1.1～1.5倍。

进一步地，大磁钢沿转子铁芯的径向上的厚度为小磁钢的1.0～1.1倍。

进一步地，大磁钢的外边缘与转子铁芯的外边缘之间的厚度为8mm～12mm。

进一步地，相邻两个磁钢槽之间设置有导磁桥，导磁桥沿转子铁芯的周向上的宽度为0.5mm～3mm。

进一步地，磁钢槽与转子铁芯的外边缘之间设置有隔磁桥，隔磁桥沿转子铁芯的径向上的宽度为1mm～2mm。

进一步地，转子铁芯轴线与水平面平行时，小磁钢与垂直于水平面的直线之间的夹角为60°～70°。

进一步地，转子铁芯采用硅钢片压制而成。

进一步地，大磁钢的外边缘与磁钢槽之间，小磁钢的外边缘与磁钢槽之间均具有宽度为0.03mm～0.1mm的间隙，间隙内填充有非金属材料。

进一步地，非金属材料为环氧灌封胶或磁钢胶或橡胶。

进一步地，大磁钢和小磁钢均采用钕铁硼或铁氧体材料制作而成。

进一步地，小磁钢采用铁氧体材料制作而成，大磁钢采用钕铁硼制作而成。

进一步地，电机转子还包括转轴，转子铁芯套设在转轴上，转轴为导磁轴或者非导磁轴。

进一步地，大磁钢的弧形横截面的圆心与转子铁芯的轴心重合或者不重合。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括电机转子，电机转子为上述的电机转子。

应用本发明的技术方案，由于本发明中的磁钢组件是由对称设置的两块横截面呈一字形的小磁钢以及一块横截面呈弧形的大磁钢组成，相对于现有技术中的电机转子而言，当电机转子高转速运行时，构成转子铁芯的冲片需承受高转速所产生的离心力降低，降低构成转子铁芯的冲片由于高速旋转所造成的最大应力，进一步提高了该类电机转子的结构强度，增加了电机转子高速运行的可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的第一实施例的电机转子的1/4主视图；以及

图2示意性示出了本发明的第二实施例的电机转子的1/4主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子铁芯；11、磁钢槽；20、转轴；30、大磁钢；40、小磁钢；50、导磁桥；60、隔磁桥；70、间隙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

参见图1所示，根据本发明的第一实施例，提供了一种电机转子，本实施例中的电机转子包括转子铁芯10和嵌设在转子铁芯10内的磁钢组件，该磁钢组件包括多个磁钢组，磁钢组包括两块横截面呈一字形的小磁钢40以及一块横截面呈弧形的大磁钢30，两块小磁钢40对称设置在大磁钢30的两侧。

由于本实施例中的磁钢组件是由对称设置的两块横截面呈一字形的小磁钢40以及一块横截面呈弧形的大磁钢30组成，相对于现有技术中的电机转子而言，当电机转子高转速运行时，构成转子铁芯的冲片需承受高转速所产生的离心力降低，降低构成转子铁芯10的冲片由于高速旋转所造成的最大应力，进一步提高了该类电机转子的结构强度，增加了电机转子高速运行的可靠性。

通过设计试验发现，采用本实施例的电机转子的转子冲片，可使冲片所受的最大等效应力降低30～50mpa，大大提高了电机转子的运行可靠性。

需要说明的是，本实施例中的大磁钢30和小磁钢40是相对而言的两个结构，体积大的为大磁钢30，体积小的为小磁钢40。

优选地，本实施例中的大磁钢30的横截面呈圆弧形，结构简单，便于实现。

为了便于安装磁钢组件，本实施例中的转子铁芯10上设置有多个磁钢槽11，大磁钢30和小磁钢40一一对应地安装在磁钢槽11内。本实施例中的磁钢组件为四个，四个磁钢组件分别沿转子铁芯10的周向依次布置。

本实施例中的大磁钢30沿转子铁芯10的周向上的宽度wm为小磁钢40沿转子铁芯10的周向上的宽度hm的1.1～1.5倍，例如1.2倍。

大磁钢30沿转子铁芯10的径向上的厚度ws为小磁钢40沿转子铁芯10的径向上的厚度hs的1.0～1.1倍。其中，大磁钢30沿转子铁芯径向上的厚度ws为内径ri和外径ro之差。

大磁钢30外边缘到转子铁芯10的外边的厚度为8mm～12mm，即r-ro的取值范围为8～12mm。例如10mm。

大磁钢30的外边缘与磁钢槽11之间，小磁钢40的外边缘与磁钢槽11之间均具有宽度为0.03mm～0.1mm的间隙70，间隙70内填充有非金属材料，便于将大磁钢30和小磁钢40固定在磁钢槽11内。优选地，本实施例中非金属材料为环氧灌封胶或磁钢胶或橡胶。

相邻两个磁钢槽11之间设置有导磁桥50，导磁桥50沿转子铁芯10的周向上的宽度为0.5mm～3mm，例如1mm、2mm等。

磁钢槽11与转子铁芯10的外边缘之间设置有隔磁桥60，隔磁桥60沿转子铁芯10的径向上的宽度为1mm～2mm，例如1.5mm。

再次参见图1所示，转子铁芯10轴线与水平面平行时，小磁钢40与垂直于水平面的直线之间的夹角a为60°～70°，例如65°。

优选地，本实施例中的转子铁芯10采用硅钢片压制而成。

在本发明的一种实施例中，大磁钢30和小磁钢40均采用钕铁硼或铁氧体材料制作而成。

在本发明的另一种实施例中，小磁钢40采用铁氧体材料制作而成，大磁钢30采用钕铁硼制作而成。

优选地，本实施例中的电机转子还包括转轴20，转子铁芯10套设在转轴20上，转轴20为导磁轴或者非导磁轴。

如图1所示，本实施例中的大磁钢30的圆弧形截面的圆心与转子铁芯10的轴心重合。

设计时，首先布置中间大磁钢30的位置，其自身关于四分之一圆对称中心线对称，其外径ro距离转子铁芯10外径r距离为8～12mm，即r-ro的取值范围为8～12mm，其宽度wm取值范围为(1.1～1.5)hm，ws厚度(ro-ri)取值范围为(1.0～1.1)hs；

然后设置两边的小磁钢40，这两块小磁钢40尺寸一样，且关于四分之一圆对称中心线对称分布，其与竖直线的夹角记为a，a取值范围为60°～70°。

隔磁桥60宽度一般可设置为0.5～3mm，导磁桥50宽度一般可设置1～2mm，在保证隔磁效果的情况下，适当增加隔磁桥60和导磁桥50宽度，可以增加转子强度，提高转子运行的最高转速。

对于大功率较高转速的电机，硅钢片材料通常选用高强度硅钢片较合适；对于小功率较高转速的电机通常选用普通强度的硅钢片即可满足运行要求。

转轴20可为导磁轴，也可为非导磁轴；

大磁钢30和小磁钢40可均为钕铁硼或铁氧体材料；或者大磁钢30为钕铁硼材料，而两边小磁钢40为铁氧体材料。

把上述小磁钢40和大磁钢30全部装入磁钢槽11中，磁钢与磁钢槽11单边有0.03～0.1mm的装配间隙70，装配过程中可通过环氧灌封胶或磁钢胶或橡胶对磁钢与硅钢片之间的间隙进行灌封，使磁钢固化，防止高速运行时磁钢松动，影响转子动平衡等。此外，磁钢也可通过转子浸漆进行固化。

转子铁芯10两侧的磁钢槽11装入磁钢后，仍有部分为未被磁钢充满，该部分被称之为空气槽，或空气隔磁槽，主要用来降低磁钢漏磁，提高磁钢利用率。低速电机该空气槽一般可以不填充材料，但对于高速电机，通常需要填入非磁性轻质材料，如环氧胶，橡胶等，用于固定磁钢。

如图2所示，根据本发明的第二实施例，提供了一种电机转子，本实施例中的电机转子与第一实施例的基本一致，所不同的是，本实施例中的大磁钢30为偏心磁钢，大磁钢30的圆弧形截面的圆心与转子铁芯10的轴心不重合，当offset＝0时，就是本发明的中最优的实施例，即第一实施例。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，该电机尤其是指内置式高速永磁电机，,该电机包括电机转子，电机转子为上述实施例中的电机转子。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。