电机转子和永磁电机的制作方法

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种电机转子和永磁电机。

背景技术：

永磁体切向磁化结构的电机由于具有“聚磁”效果，较永磁体径向磁化电机能够产生更高的气隙磁密，使得电机具有较大的转矩/电流比和转矩/体积比，越来越多地被应用于伺服系统、电力牵引、办公自动化、家用电器等场合。

现有技术的切向永磁电机由于转子永磁体为径向排布，永磁体一部分深埋在转子内侧，将外部磁场施加在转子上，对转子永磁体进行充磁时，永磁体内侧导磁通路使得充磁磁场很难进入转子靠近转轴的部分，永磁体靠近转轴的部分无法充磁达到饱和状态，容易导致电机性能下降，甚至永磁体失磁，电机无法运转。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种电机转子和永磁电机，能够有效提高隔磁效果，降低电机转子内侧漏磁，提升电机转子的充磁饱和度，提升电机性能。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯沿周向设置有多个永磁体槽，永磁体槽内设置有永磁体，永磁体槽的内侧设置有隔磁槽，相邻的两个隔磁槽之间间隔设置有隔磁孔，沿着径向靠近转子铁芯的中心轴线的方向，隔磁槽的宽度和隔磁孔的宽度均呈阶梯型变化，且两者相互啮合排布，隔磁槽和隔磁孔之间形成阶梯型的隔磁桥。

优选地，沿着径向靠近转子铁芯的中心轴线的方向，隔磁槽的阶梯宽度递减，隔磁孔的阶梯宽度递增。

优选地，隔磁桥的宽度均匀，隔磁桥的宽度为A，电机气隙的宽度为B，A/B的比值满足以下关系：

1.5≥A/B≥0.8。

优选地，隔磁槽最窄处的宽度设为E，隔磁槽最宽处的宽度设为F，E≥0.5F。

优选地，隔磁桥的阶梯为钝角阶梯，钝角的角度为C，C≥120°。

优选地，隔磁孔的底部内凹。

优选地，隔磁孔的底部为平底。

优选地，隔磁桥的阶梯为直角阶梯。

优选地，隔磁槽的靠近中心轴线的顶部为尖角或圆滑过渡的顶角，隔磁孔的远离中心轴线的顶部为尖角或圆滑过渡的顶角。

优选地，隔磁槽在转子径向方向上的长度设为G，永磁体在转子径向方向上的长度设为H，G/H的比值应满足以下关系：0.14≥G/H≥0.05。

优选地，隔磁槽的靠近中心轴线的顶部为平顶，隔磁孔的远离中心轴线的顶部为平顶。

优选地，转子铁芯的外周侧套设有不导磁的紧固护套。

优选地，隔磁槽和/或隔磁孔内设置有不导磁的加强杆。

优选地，加强杆的外表面与隔磁槽的内表面相接触，或加强杆的形状与隔磁槽的形状相匹配；和/或，

加强杆的外表面与隔磁孔的内表面相接触，或加强杆的形状与隔磁孔的形状相匹配。

优选地，隔磁槽和/或隔磁孔内充注有不导磁材料。

优选地，每个永磁体槽内均设有永磁体，永磁体切向磁化，相邻的两个永磁体极性相斥设置。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种永磁电机，包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。

本实用新型提供的电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯沿周向设置有多个永磁体槽，永磁体槽内设置有永磁体，永磁体槽的内侧设置有隔磁槽，相邻的两个隔磁槽之间间隔设置有隔磁孔，沿着径向靠近转子铁芯的中心轴线的方向，隔磁槽的宽度和隔磁孔的宽度均呈阶梯型变化，且两者相互啮合排布，隔磁槽和隔磁孔之间形成阶梯型的隔磁桥。在永磁体内侧底部设置此种阶梯状的隔磁结构，可以增大永磁体槽底部通路的磁阻，减少充磁磁场在此处闭合的磁力线，促使磁力线进入永磁体底部，从而提高转子永磁体的充磁饱和度，同时可以减少靠近转子底部的永磁体端部漏磁，进而提高电机的空载磁链，提高电机的功率密度，提升电机的效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例的电机转子的尺寸结构示意图；

图5为本实用新型实施例的电机转子的磁路结构示意图；

图6为本实用新型另一实施例的电机转子的结构示意图；

图7为本实用新型另一实施例的电机转子的结构示意图；

图8为本实用新型另一实施例的电机转子的结构示意图；

图9为本实用新型磁链随A/E的变化关系曲线示意图。

附图标记表示为：

1、转子铁芯；2、永磁体槽；3、永磁体；4、隔磁槽；5、隔磁孔；6、隔磁桥；7、转轴孔；8、紧固护套；9、加强杆；10、开口。

具体实施方式

结合参见图1至9所示，根据本实用新型的实施例，电机转子包括转子铁芯1，转子铁芯1沿周向设置有多个永磁体槽2，永磁体槽2内设置有永磁体3，永磁体槽2的内侧设置有隔磁槽4，相邻的两个隔磁槽4之间间隔设置有隔磁孔5，沿着径向靠近转子铁芯1的中心轴线的方向，隔磁槽4的宽度和隔磁孔5的宽度均呈阶梯型变化，且两者相互啮合排布，隔磁槽4和隔磁孔5之间形成阶梯型的隔磁桥6。优选地，每个永磁体槽2内均设有永磁体3，永磁体3切向磁化，相邻的两个永磁体3极性相斥设置。

在永磁体内侧底部设置此种阶梯状的隔磁结构，可以增大永磁体槽2底部通路的磁阻，减少充磁磁场在此处闭合的磁力线，促使磁力线进入永磁体底部，从而提高转子永磁体的充磁饱和度，同时可以减少靠近转子底部的永磁体端部漏磁，进而提高电机的空载磁链，提高电机的功率密度，提升电机的效率。

在本实施例中，永磁体3均沿周向方向均匀分布在转子铁芯1上，永磁体3的数量为N个，其中N为大于等于4的偶数，每个永磁体3均是沿转子铁芯的径向放置，且永磁体3是沿切向磁化，相邻的两个永磁体3具有相同的极性，且相同的极性相对设置。转子铁芯1内侧有转轴孔7，永磁体槽2靠近转轴孔7的径向内侧称为永磁体槽2的内侧，靠近转子外圆的径向外侧称为永磁体槽2的外侧，转子铁芯1为一体式结构，永磁体槽内侧与转轴孔7之间有一连接筋。

隔磁槽4沿径向靠近转轴孔7的一侧为顶部，沿径向远离转轴孔7的一侧为底部，隔磁孔5沿径向靠近转轴孔7的一侧为底部，沿径向远离转轴孔7的一侧为顶部。也即，隔磁槽4的径向内侧边为隔磁槽4的顶边，隔磁槽4的径向外侧边为底边，隔磁孔5的径向内侧边为底边，隔磁孔5的径向外侧边为顶边。

在永磁体槽2远离转轴孔7的径向外侧开设有开口10，该开口10从永磁体槽2沿径向向外贯穿转子铁芯1，能够进一步降低永磁体3径向外侧的漏磁，提高气隙磁密，提高电机效率。

隔磁槽4与隔磁孔5之间形成一段隔磁桥6，切向电机在充磁时，永磁体槽2底部两侧的转子铁芯构成导磁通路，磁力线从此导磁通路闭合，使得磁力线较难进入永磁体内侧底部位置，形成漏磁通Φσ，在永磁体内侧底部设置此种隔磁结构，可以增大永磁体槽2底部通路的磁阻，减少充磁磁场在此处闭合的磁力线，促使磁力线进入磁钢底部，从而提高转子永磁体3的充磁饱和度，即使采用刚性轴也可以减少靠近转子内侧的永磁体端部漏磁，进而提高电机的磁链，提升电机的性能，同时电机转子的永磁体槽外侧为开口槽，进一步降低永磁体外侧的漏磁，提高气隙磁密，提高电机效率。

沿着径向靠近转子铁芯1的中心轴线的方向，隔磁槽4的阶梯宽度递减，隔磁孔5的阶梯宽度递增。在垂直于转子铁芯1的中心轴向的截面内，隔磁槽4与永磁体槽2连通，且隔磁槽4的宽度小于永磁体槽2的宽度。隔磁槽4与永磁体槽2连通，且隔磁槽4与永磁体槽2相连位置处的宽度小于或等于永磁体槽2的最小宽度，由于隔磁槽4沿着靠近转轴孔7的径向方向宽度递减，因此可以使得隔磁槽4的宽度小于永磁体3的宽度，从而能够固定永磁体，防止永磁体在永磁体槽2内发生窜动，增强电机运行可靠性。

上述的永磁体3例如为铁氧体永磁体、稀土永磁体或其他永磁体。

优选地，隔磁桥6的宽度均匀，隔磁桥6的宽度为A，电机气隙的宽度为B，A/B的比值满足以下关系：1.5≥A/B≥0.8。隔磁桥6是硅钢片材料，隔磁桥6越窄越长会使得永磁体内侧磁路的其磁阻越大，当设在此范围内，在保证转子强度的情况下隔磁效果最优，充磁磁场进入永磁体底部的磁力线最多，永磁体充磁饱和度最高，进而提升电机的抗退磁能力。

优选地，隔磁槽4最窄处的宽度设为E，隔磁槽4最宽处的宽度设为F，E≥0.5F，永磁体内侧不易充磁饱和，隔磁槽4内侧的宽度越宽，可提高永磁体内侧磁路的磁阻，提高永磁体的充磁饱和度。

隔磁桥6的阶梯为钝角阶梯，钝角的角度为C，C≥120°。在保证永磁体充磁饱和度的前提下，使用钝角阶梯，其加工工艺更简单，降低加工工艺成本，降低电机制造成本。

优选地，隔磁孔5的底部内凹，在不降低永磁体的充磁饱和度的情况下，增大隔磁孔5与转轴孔7的距离，增大转子铁芯1与转轴连接部位的宽度，增大转子结构的机械强度，增大电机运行的可靠性，防止电机高速运行时转子断裂，避免人身伤害。

优选地，隔磁孔5的底部为平底，可以增大隔磁孔5的面积，隔磁孔5内为空气或其他不导磁物质，增大隔磁孔5的磁阻，提升隔磁结构的隔磁效果，提升充磁磁场进入转子永磁体的磁力线，提升永磁体充磁饱和度，提升电机磁链，提升永磁体的利用率，降低材料浪费。

优选地，隔磁桥6的阶梯为直角阶梯，可以加大隔磁桥6的长度，增大隔磁槽4的面积，增大永磁体内侧磁路的磁阻，提升隔磁效果，提升电机永磁体的充磁饱和度，提升电机的空载磁链，提高电机的输出力矩，提升电机的效率。

优选地，隔磁槽4的靠近中心轴线的顶部为尖角或圆滑过渡的顶角，隔磁孔5的远离中心轴线的顶部为尖角或圆滑过渡的顶角，隔磁槽4在转子径向方向上的长度设为G，永磁体在转子径向方向上的长度设为H，G/H的比值应满足以下关系：0.14≥G/H≥0.05，当设在此范围内，一方面确保隔磁槽4的面积，同时增大隔磁孔5的面积，一方面使得位于同一隔磁槽4两侧的隔磁桥6的底部相接，进一步提升隔磁桥6的长度，增大永磁体内侧磁路的磁阻，改善隔磁效果，提升电机永磁体的充磁饱和度，同时在电机运行中，限制永磁体底部的端部漏磁，提升电机空载磁链，提升电机效率，保证电机可靠性，但当G/H＞0.14后，永磁体的径向长度过短会导致电机磁链下降，如图9。

优选地，隔磁槽4的靠近中心轴线的顶部为平顶，隔磁孔5的远离中心轴线的顶部为平顶，这是由于在不降低永磁体充磁饱和度的情况下，尖角或小顶角的工艺加工难度较大，隔磁槽4和隔磁孔5均设计为平顶，可以进一步降低加工工艺的难度，降低加工工艺成本，降低电机的总成本，提高电机的性价比。

转子铁芯1的外周侧套设有不导磁的紧固护套8。紧固护套8为套筒结构，本身不导磁，能够进一步加固电机转子结构，提高电机转子的结构强度，提高电机转子的运行频率范围，提高运行可靠性，拓宽切向电机的应用场合。

隔磁槽4和/或隔磁孔5内设置有不导磁的加强杆9，加强杆9不导磁，加强杆9置于转子内侧的部分其表面与隔磁槽4或隔磁孔5相接触或者与两者形状相匹配，加强杆9置于转子外侧的部分可做成圆形或其他形状，加强杆9置于转子外侧的部分与转子挡板相连接，一方面加强杆9在保证永磁体3的充磁饱和度的情况下可以增大永磁体3表面被固定的接触面积，减小运行中的局部压力，可以更好的固定永磁体3，防止运行过程中永磁体3碎裂的风险，另一方面加强杆9与转子铁芯1的挡板相接，与挡板配合进一步提高电机转子的结构强度。

隔磁槽4和/或隔磁孔5内充注有不导磁材料。隔磁槽4和隔磁孔5内可以完全充注不导磁材料作为加强件，也可以在装入加强杆9之后充注不导磁材料，从而通过充注的不导磁材料对加强杆9在隔磁槽4和/或隔磁孔5内的安装形成固定。

永磁体槽2可以为矩形，也可以为梯形，永磁体与永磁体槽形状相匹配。

根据本实用新型的实施例，永磁电机包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。