一种电机转子结构及永磁同步电机的制作方法

本发明涉及电机设备领域，特别涉及一种电机转子结构及永磁同步电机。

背景技术：

随着新能源汽车的逐渐普及，对其动力系统的性能和效率要求不断提高。永磁同步电机基于其功率密度高、运行效率高等优势被广泛用于新能源汽车。由于电机在不同工况下的效率是不一样的，多电机系统可以根据工况需求和电机特性，通过分配每个电机的输出性能，使系统内的电机工作处于高效区内，以提高电驱动系统效率。

目前，为了减小多电机系统的体积，通常将永磁同步电机的电磁部分集成于一体，并将其转子铁芯安装在同一根输出轴上。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

对于从动状态下的转子(即，不工作，但是跟着转动)，其在转动时会产生一定量的损耗，并且在其高转速情况下，需要输入额外的弱磁电流去抑制，这会造成更大损耗。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供一种电机转子结构及永磁同步电机，可解决上述技术问题。具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，提供了一种电机转子结构，所述电机转子结构用于永磁同步电机，包括：输出轴、具有永磁体的第一转子铁芯、具有永磁体的第二转子铁芯、套轴、同步器、同步器控制件；

沿输出端至非输出端方向，所述输出轴包括顺次连接的第一安装段、第二安装段和第三安装段；

所述第一转子铁芯套装于所述输出轴的所述第一安装段；

所述同步器设置于所述输出轴的所述第二安装段，且在所述同步器控制件的控制下可轴向移动；

所述第二转子铁芯套装于所述套轴上，所述套轴可转动地套设于所述输出轴的所述第三安装段；

所述套轴与所述同步器通过相对的端部适配插接。

在一种可能的实现方式中，所述套轴的两端与所述输出轴之间设置有滚针轴承。

在一种可能的实现方式中，所述同步器控制件包括：一端与所述同步器连接的拨轴；

与所述拨轴另一端固定连接的传动块；

主轴与所述传动块螺纹连接的换挡电机。

在一种可能的实现方式中，所述套轴与所述同步器相对的端部设置有齿块，所述同步器与所述套轴相对的端部设置有与所述齿块相适配的齿槽；

通过所述齿块与所述齿槽的啮合实现插接。

另一方面，提供了一种永磁同步电机，所述永磁同步电机包括上述的任一种电机转子结构。

在一种可能的实现方式中，所述永磁同步电机还包括：壳体、第一定子、第二定子；

所述输出轴的两端与所述壳体可转动连接；

所述第一定子和所述第二定子对称地固定于所述壳体的两侧，且所述第一定子与所述第一转子铁芯相配合，所述第二定子与所述第二转子铁芯相配合。

在一种可能的实现方式中，所述第一定子的功率不同于所述第二定子的功率。

在一种可能的实现方式中，所述输出轴和所述套轴的一端分别通过球轴承与所述壳体连接。

在一种可能的实现方式中，所述输出轴的非输出端设置有第一位置传感器；所述套轴的非输出端设置有第二位置传感器。

在一种可能的实现方式中，所述壳体上对应于拨轴的位置设置用过轴孔，用于使所述拨轴穿过；

所述换挡电机固定于所述壳体外部。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的电机转子结构可用于永磁同步电机，通过在输出轴的第二安装段上安装同步器，以及在其第三安装段上安装套轴。应用时，在同步器控制件的控制下，同步器可以轴向移动，进而使其与套轴通过相对的端部实现插接或者解除插接。当在较大扭矩工况时，套轴与同步器插接，两者可以同步转动，达到多电机同步作业的目的。当在低扭矩工况时，套轴与同步器解除插接，使输出轴和套轴之间断开机械连接，仅输出轴转动，而套轴不转动，这样就避免了不工作的第二转子铁芯跟着第一转子铁芯转动，进而可以使非输出的电机规避掉因转子从动而引起的额外损耗。可见，本发明实施例提供的电机转子结构，在低扭矩工况下断开转子之间的连接，在高扭矩工况时接通转子之间的连接，不仅实现了多电机系统的目的，且避免了从动状态被反拖时的损耗，特别地，在高转速情况下，可有效避免在从动状态下被高速拖动而输入弱磁电流，进而避免了额外的损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。

图1为本发明实施例提供的电机转子结构的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的永磁同步电机的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的永磁同步电机的立体结构示意图。

附图标记分别表示：

1-输出轴，2-第一转子铁芯，3-第二转子铁芯，4-套轴，

5-同步器，501-齿槽，6-齿块，7-滚针轴承，8-拨轴，9-换挡电机，

10-壳体，11-第一定子，12-第二定子，13-球轴承，

14-第一位置传感器，15-第二位置传感器。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本发明实施例提供了一种电机转子结构，该电机转子结构用于永磁同步电机，如附图1和附图2所示，该电机转子结构包括：输出轴1、具有永磁体的第一转子铁芯2、具有永磁体的第二转子铁芯3、套轴4、同步器5、同步器控制件。

其中，沿输出端至非输出端方向，输出轴1包括顺次连接的第一安装段、第二安装段和第三安装段；

具有永磁体的第一转子铁芯2套装于输出轴1的第一安装段；

同步器5可轴向移动地设置于输出轴1的第二安装段；

具有永磁体的第二转子铁芯3套装于套轴4上，套轴4可转动地套设于输出轴1的第三安装段；

套轴4与同步器5通过相对的端部适配插接。

本发明实施例提供的电机转子结构可用于永磁同步电机，通过在输出轴1的第二安装段上安装同步器5，以及在其第三安装段上安装套轴4。应用时，在同步器控制件的控制下，同步器5可以轴向移动，进而使其与套轴4通过相对的端部实现插接或者解除插接。当在较大扭矩工况时，套轴4与同步器5插接，两者可以同步转动，达到多电机同步作业的目的。当在低扭矩工况时，套轴4与同步器解除插接，使输出轴1和套轴4之间断开机械连接，仅输出轴1转动，而套轴4不转动，这样就避免了不工作的具有永磁体的第二转子铁芯3跟着具有永磁体的第一转子铁芯2转动，进而可以使非输出的电机规避掉因转子从动而引起的额外损耗。可见，本发明实施例提供的电机转子结构，在低扭矩工况下断开转子之间的连接，在高扭矩工况时接通转子之间的连接，不仅实现了多电机系统的目的，且避免了从动状态被反拖时的损耗，特别地，在高转速情况下，可有效避免在从动状态下被高速拖动而输入弱磁电流，进而避免了额外的损耗。

套轴4与同步器5通过相对的端部适配插接，两者之间的插接方式可以如下示例：

作为一种示例，如附图1所示，可以在套轴4与同步器5相对的端部设置有齿块6，在同步器5与套轴4相对的端部设置有与齿块6相适配的齿槽501。通过齿块6与齿槽501之间的啮合实现插接。

套轴4上的齿块6进入或退出同步器5上的齿槽501，可使套轴4与同步器5之间的插接或者解除插接。当在较大扭矩工况时，套轴4上的齿块6进入同步器5上的齿槽501，使输出轴1和套轴4构成机械连接，两者可以同步转动，达到多电机同步作业的目的。当在低扭矩工况时，套轴4上的齿块6退出同步器5上的齿槽501，使输出轴1和套轴4之间断开机械连接，仅输出轴1转动，而套轴4不转动，这样就避免了不工作的具有永磁体的第二转子铁芯3跟着具有永磁体的第一转子铁芯2转动，进而可以使非输出的电机规避掉因转子从动而引起的损耗。

作为另一种示例，还可以在套轴4的相对端设置齿槽，在同步器5的相对端设置与齿槽相适配的齿块。

可以理解的是，同步器5虽然可轴向移动地设置于输出轴1的第二安装段上，但是，其仅在两个极限位置停留，在第一极限位置时，同步器5与套轴4插接实现机械连接，在第二极限位置时，同步器5与套轴4解除插接，即分离以断开机械连接。

另外，基于本发明实施例提供的转子结构用于永磁同步电机，这就使得具有永磁体的第一转子铁芯2和具有永磁体的第二转子铁芯3的结构基于永磁同步电机的要求而设计，以满足其作业需求。

本发明实施例提供的电机转子结构，通过同步器5将具有永磁体的第一转子铁芯2和具有永磁体的第二转子铁芯3集成于一个电机壳体内，以实现小体积。为了进一步缩减该电机转子结构的体积，同时使输出轴1单独作业时可以相对于套轴4进行顺利的转动，可以在套轴4的两端与输出轴1之间设置滚针轴承7。

其中，滚针轴承7分别位于套轴4的两端，具体地，其中一个滚针轴承7位于靠近同步器5的位置处，以达到对心的作用，另一个滚针轴承7位于靠近同步器5的非输出端的位置处，可分担对侧滚针轴承7的支撑载荷。

应用时，可以在输出轴1的第三安装段对应于滚针轴承7的外壁上设置轴承槽，以安装滚针轴承7。

本发明实施例通过使用同步器5控制件来控制同步器5的轴向移动，作为一种示例，如附图1-3所示，该同步器5控制件可以包括：一端与同步器5连接的拨轴8；

与拨轴8另一端固定连接的传动块；

主轴与传动块螺纹连接的换挡电机9。

应用时，通过开启换挡电机9，其主轴转动进而带动与其螺纹连接的传动块轴向移动，进而使拨轴8轴向移动，达到使同步器5轴向移动的目的。可以理解的是，换挡电机9的主轴与输出轴1的轴向方向是一致的。

同步器5可以是圆盘状结构，齿槽501位于与套轴4相对的端面上，同步器5可以与输出轴1的第二安装段固定连接，同时，同步器5的外壁上沿其圆周方向开设有环形限位槽，其用于容纳拨轴8的端部，这样，拨轴8沿输出轴1的轴向移动时，可以带动同步器5随之轴向移动，而同步器5随输出轴1转动时，基于环形限位槽的存在，拨轴8可以不移动。

其中，换挡电机9可以采用小规格电机，例如微型电机，在确保使同步器5轴向移动的前提下，达到缩减电机转子结构体积的目的。

另一方面，本发明实施例提供了一种永磁同步电机，该永磁同步电机包括上述的任一种电机转子结构。

基于使用了本发明实施例提供的电机转子结构，本发明实施例提供的永磁同步电机在达到满足多电机系统要求的目的的同时，还具有低损耗，小体积等优点，利于规模化推广应用。

作为一种示例，本发明实施例提供的永磁同步电机可用于新能源汽车中，此时，可以使输出轴1的输出端与汽车的减速箱同轴连接。当然，基于应用对象的不同，与输出轴1的输出端连接的负载也相应不同。

进一步地，如附图2所示，本发明实施例提供的永磁同步电机还包括：壳体10、第一定子11、第二定子12。其中，输出轴1的两端与壳体10可转动连接；第一定子11和第二定子12对称地固定于壳体10的两侧，且第一定子11与第一转子铁芯2相配合，第二定子12与第二转子铁芯3相配合。

可以理解的是，第一定子11与具有永磁体的第一转子铁芯2相配合可构成第一电机，第二定子12和具有永磁体的第二转子铁芯3相配合可构成第二电机。

第一定子11和第二定子12的功率可以相同也可以不同，根据该永磁同步电机的应用对象，可以适应性地设定第一定子11的功率和第二定子12的功率。在一种可能的实现方式中，第一定子11的功率不同于第二定子12的功率，以扩大该永磁同步电机的使用范围，例如，第一定子11的功率可以大于第二定子12的功率。

为了提高输出轴1与壳体10连接时的稳定性，同时满足其可转动的需求，本发明实施例中，如附图1所示，输出轴1和套轴4的一端分别通过球轴承13与壳体10连接。

为了便于对永磁同步电机的作业过程进行实时控制，例如，是否需要开关具有永磁体的第一转子铁芯2或具有永磁体的第二转子铁芯3，以及在何时对它们进行开关，本发明实施例在输出轴1的非输出端设置有第一位置传感器14，在套轴4的非输出端设置有第二位置传感器15，通过它们实时检测对应的轴的转动角度，来实现上述控制过程。

通过将第一位置传感器14设置在输出轴1的非输出端，将第二位置传感器15设置在套轴4的非输出端，不仅利于提高上述控制过程的控制精度，且利于简化该永磁同步电机的内部结构，缩小其体积。可以理解的是，第一位置传感器14和第二位置传感器15均与该永磁同步电机的控制系统电性连接，以便于实时传送测试数据。

其中，可以使输出轴1和套轴4的非输出端均伸出至壳体10外部，并且，使输出轴1的非输出端位于套轴4的非输出端的后方。为了对其上的位置传感器进行保护，可以在壳体10对应于上述非输出端的位置处设置可拆卸的防护盖。

为了便于对同步器5控制件进行维护，可以使其换挡电机9位于壳体10外部，如此，可以在壳体10上对应于拨轴8的位置设置用过轴孔，用于使拨轴8穿过；换挡电机9固定于壳体10外部即可。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。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。