电机和电机转子的制作方法

1.本实用新型涉及动力设备技术领域，特别涉及一种电机转子和具有该电机转子的电机。


背景技术：

2.相关技术的同步磁阻永磁电机转子结构包括磁钢、凸极、冲片闭口槽、磁钢槽、电机转子和壳体，壳体内侧设置有冲片闭口槽，冲片闭口槽之间设置磁钢槽，壳体内设置有电机转子且电机转子内设置有磁钢。该实用新型将磁钢放入电机转子，在电机转子的轴方向增加了凸极，其作用是更好的增加d轴电感和q轴电感的差值，从而更有效的提高电机磁阻转矩，可以使电机的功率密度更高，电机的体积减少，启动性能更好，适合被广泛推广和使用。
3.相关技术在一体化电机转子的前提下最大程度的提高了磁阻转矩，但每层磁钢之间仍需要用隔磁桥连接，隔磁桥的存在必然会导致漏磁的增加，同时隔磁桥如果设计的太窄还会影响电机转子的结构强度。


技术实现要素：

4.本实用新型的一个目的在于提出一种电机转子，可以减小漏磁，增加利用率。
5.本实用新型的另一目的在于提出一种电机，该电机包括前述的电机转子。
6.根据本实用新型实施例的电机转子，包括转轴、第一铁芯、多个铁芯组和第一磁钢，所述第一铁芯与所述转轴固定连接；多个铁芯组沿所述第一铁芯的周向设置，且所述铁芯组与所述第一铁芯沿所述电机转子的径向隔开，所述铁芯组包括至少一个第二铁芯，所述第二铁芯与所述第一铁芯固定连接；所述第一磁钢设于所述第一铁芯和所述铁芯组之间。
7.根据本实用新型实施例的电机转子，可以减小漏磁，增加磁钢利用率。
8.另外，根据本实用新型上述实施例的电机转子，还可以具有如下附加的技术特征：
9.可选地，所述第一铁芯的外周面上设有容置槽，所述铁芯组嵌入所述容置槽。
10.可选地，所述凹槽包括第一内侧面、第二内侧面和连接面，所述第一内侧面和所述第二内侧面分别连接于所述连接面的两侧，且所述第一内侧面和所述第二内侧面之间构造出扩口形状，所述第一内侧面、所述连接面以及所述第二内侧面均与所述铁芯组之间设有所述第一磁钢。
11.可选地，所述第一铁芯和所述铁芯组的相对表面中的至少一个上设有用于定位第一磁钢的第一定位槽。
12.可选地，所述铁芯组包括至少两个所述第二铁芯，所述铁芯组中的第二铁芯沿所述转轴的径向向外逐层间隔设置，每相邻的两个所述第二铁芯之间设有第二磁钢。
13.可选地，每相邻的两个所述第二铁芯中靠近所述第一铁芯的一个包括：第一支部、第二支部和第三支部，所述第二支部和所述第三支部连接于所述第一支部的相对两侧，且
所述第一支部、第二支部和所述第三支部连接成开口远离所述第一铁芯的u型。
14.可选地，相邻的两个第二铁芯的相对表面中的至少一个上设有用于定位第二磁钢的第二定位槽。
15.可选地，多个所述第二铁芯中最外层的一个内嵌有第三磁钢。
16.可选地，所述电机转子还包括隔磁板，所述隔磁板固定连接于所述转轴两端，所述第一铁芯和所述第二铁芯均设于所述转轴两端的隔磁板之间，且所述第二铁芯与所述隔磁板相连。
17.可选地，所述电机转子还包括热套环，所述热套环套接于所述转轴上，且所述热套环设于所述隔磁板的远离所述第一铁芯的一侧，以限位所述隔磁板。
18.可选地，所述第一铁芯上设有多个减重孔，多个所述减重孔沿环绕所述转轴的方向设置。
19.根据本实用新型实施例的电机，包括根据前述的电机转子。
附图说明
20.图1是本实用新型一个实施例的电机转子的爆炸示意图。
21.图2是本实用新型一个实施例的电机转子的示意图。
22.图3是本实用新型一个实施例的电机转子的局部剖视图
23.图4是本实用新型一个实施例的电机转子的爆炸示意图。
24.图5是本实用新型一个实施例的电机转子的局部示意图。
25.附图标记：
26.电机转子100，转轴1，隔磁板2，第一铁芯3，内圈轮毂31、外圈轮毂32、支撑筋33，第一磁钢4，第二铁芯5，第一支部51，第二支部52，第三支部53，第二磁钢6，第三磁钢8，连接螺栓9，热套环10，容置槽101，第一连接孔102，第二连接孔103，减重孔104，第一内侧面1031，第二内侧面1032，连接面1033。
具体实施方式
27.相关技术中每层放置磁钢的铁芯之间需要用磁桥连接，磁桥的存在必然会导致漏磁的增加，磁桥如果设计的太窄还会影响电机转子100的结构强度。本专利创造性的将铁芯分块，在每块铁芯合适的位置打孔，使用螺栓将上述孔与隔磁板2连接，这样就可以利用铁芯两端的隔磁板2作为支撑部件，在保证电机转子100强度的前提下完全取消了磁桥结构，将磁钢漏磁系数降到最低，提高了磁钢的利用率，同时增加了电机的凸极率，d轴与q轴电感差值增加，增加了电机的磁阻转矩，降成本的同时提高了电机的功率密度。
28.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
29.如图1至图5所示，根据本实用新型实施例的电机转子100，包括转轴1、第一铁芯3、多个铁芯组和第一磁钢4。第一铁芯3与转轴1固定连接，多个铁芯组沿第一铁芯3的周向设置，且铁芯组与第一铁芯3沿电机转子100的径向隔开，铁芯组包括至少一个第二铁芯5，第
二铁芯5与第一铁芯3固定连接。第一磁钢4设于第一铁芯3和铁芯组之间。
30.根据本实用新型实施例的电机转子100，将铁芯沿转轴1的径向分为多层，即第一铁芯3与第二铁芯5在转轴1的径向上间隔设置，在保证电机转子100强度的前提下完全取消了磁桥结构，将磁钢漏磁系数降到最低，提高了磁钢的利用率，在同样条件下可以使用更少的磁钢，节省了磁钢成本。同时增加了电机的凸极率，使d轴与q轴电感的差值加大，增加了电机的磁阻转矩，降成本的同时提高了电机的功率密度。
31.具体而言，本实用新型中的第一铁芯3可以套接于转轴1外侧，第一铁芯3与转轴1固定连接(例如过盈配合、键连接等)，实现第一铁芯3与转轴1在转轴1同步转动，第一铁芯3可以沿转轴1的轴线方向延伸。铁芯组与第一铁芯3沿转轴1的径向上间隔排布，其中第二铁芯5沿转轴1的轴线方向延伸，铁芯组包括至少一个第二铁芯5，第二铁芯5的两端可以与第一铁芯3的两端齐平，第二铁芯5与第一铁芯3固定连接，例如通过销钉、粘接、焊接等方式固定连接在一起。
32.如图1、图3和图5所示，在本实用新型的一些实施例中，第一铁芯3的外周面上设有容置槽101，铁芯组嵌入容置槽101。以将第一铁芯3与铁芯组组装为一个整体结构，方便铁芯组与第一铁芯3的装配，降低磁钢的漏磁，增加电机的磁阻转矩。其中，本实用新型的第一铁芯3可以完全嵌入到容置槽内，也可以将第一铁芯3的一部分嵌入到容置槽内。另外，铁芯组完全嵌入容置槽内时，可以将铁芯组的外侧面与第一铁芯3的外周面在同一圆周面上，从而优化电机转子100的结构。
33.可选地，第一铁芯3和铁芯组的相对表面中的至少一个上设有第一定位槽，第一定位槽用于定位对应的第一磁钢4，第一磁钢4嵌入对应的第一定位槽，例如，可以在第一铁芯3的面向铁芯组的表面上设置第一定位槽；或者在铁芯组的面向第一铁芯3的表面上设置第一定位槽等。第一定位槽可以沿转轴1的轴线方向延伸，而沿转轴1轴线方向延伸的长条形第一磁钢4可以嵌入到对应的第一定位槽，从而通过第一定位槽实现对第一磁钢4的定位。通过设置第一定位槽，可以实现第一磁钢4的稳定安装，避免第一磁钢4沿电机转子100的周向滑动，提升电机转子100的性能。
34.另外，还可以在第一定位槽的相对两侧中的至少一侧设置第一缺口，第一磁钢4的角部与第一缺口相对。其中，第一定位槽沿转轴1周向上的两侧均设有第一缺口，第一缺口可以用于让位第一磁钢4的角部，避免了第一定位槽的侧边影响第一磁钢4的安装，提高第一磁钢4的安装效率和稳定性，并可以有效地提高磁钢的利用率。
35.如图5，在本实用新型的一些实施例中，凹槽包括第一内侧面1031、第二内侧面1032和连接面1033，第一内侧面1031和第二内侧面1032分别连接于连接面1033的两侧，且第一内侧面1031和第二内侧面1032之间构造出扩口形状，第一内侧面1031、连接面1033以及第二内侧面1032均与铁芯组之间设有第一磁钢4。其中，如图5所示，在电机转子100的周向上，第一内侧面1031、连接面1033和第二内侧面1032依次相接，从而构造成一个开口远离转轴1的容置槽101，将铁芯组的至少一部分嵌入到该容置槽101，完成铁芯组的安装和装配。另外，通过设置多个第一磁钢4可以有效地提高具有该电机转子100的电机的磁阻转矩。
36.另外，本实用新型的铁芯组可以包括一个第二铁芯5或者至少两个第二铁芯5，例如，铁芯组可以包括一个第二铁芯5，该第二铁芯5在转轴1的径向上与第一铁芯3间隔开，且第二铁芯5与第一铁芯3固定连接；铁芯组也可以包括至少两个第二铁芯5，第一铁芯3、第二
铁芯5沿转轴1的径向逐层排布，且第二铁芯5与第一铁芯3固定连接。
37.可选地，如图5所示，铁芯组包括至少两个第二铁芯5，铁芯组中的第二铁芯5沿转轴1的径向向外逐层间隔设置，也就是说，第一铁芯3和铁芯组中的第二铁芯5在转轴1的径向向外逐层间隔设置。转轴1、第一铁芯3、第二铁芯5固定连接。每相邻的两个第二铁芯5之间设置了第二磁钢6。通过将铁芯设置为多层结构，可以有效地降低漏磁系数，提高了磁钢的利用率，同时增加了电机的凸极率。
38.如前所述，第一铁芯3与一个铁芯组之间可以设置至少一个第一磁钢4，同样地，每相邻的两个第二铁芯5之间也可以设置至少一个第二磁钢6。
39.如图5所示，在本实用新型的一些实施例中，每相邻的两个第二铁芯5中靠近第一铁芯3的一个包括第一支部51、第二支部52和第三支部53，第二支部52和第三支部53连接于第一支部51的相对两侧，且第一支部51、第二支部52和第三支部53连接成开口远离第一铁芯3的u型。从而方便铁芯组与第一铁芯3的配合，提高电机转子100的装配效率和空间利用率。
40.其中，在电机转子100的周向上，第二支部52、第一支部51和第三支部53依次相接以构造出开口远离第一铁芯3的u型。其中，第一支部51、第二支部52和第三支部53与相邻的第二铁芯5之间均设有第二磁钢6。其中，第一支部51、第二支部52以及第三支部53中的任一个，可以与相邻的第二铁芯5之间设置一个或多个第二磁钢6，且第二磁钢6沿平行于转轴1轴线的方向延伸，第二磁钢6的两端可以与第一铁芯3的两端齐平。如图5所示，第一支部51与相邻的第二铁芯5之间设置了两个第二磁钢6，第二支部52、第三支部53均与相邻的第二铁芯5之间设置了一个第二磁钢6。
41.可选地，相邻的两个第二铁芯5的相对表面中的至少一个上设有第二定位槽，可以通过第二定位槽定位对应的第二磁钢6。其中，第二定位槽可以沿转轴1的轴线方向延伸，而沿转轴1轴线方向延伸的长条形第二磁钢6可以嵌入到第二定位槽，从而通过第二定位槽实现对第二磁钢6的定位。通过设置第二定位槽，可以实现第二磁钢6的稳定安装，避免第二磁钢6沿电机转子100的周向滑动，提升电机转子100的性能。
42.第二定位槽的相对两侧中的至少一侧设有第二缺口，第二磁钢6的角部与第二缺口相对。其中，第二定位槽沿转轴1周向上的两侧均设有第二缺口，第二缺口可以用于让位第二磁钢6的角部，避免了第二定位槽的侧边影响第二磁钢6的安装，提高第二磁钢6的安装效率和稳定性，并可以有效地提高磁钢的利用率。
43.可选地，多个第二铁芯5中最外侧的一个内嵌设有第三磁钢8。从而可以进一步地提高电机转子100中磁钢的利用率。
44.可选地，电机转子100还包括隔磁板2，隔磁板2固定连接于转轴1两端，第一铁芯3和第二铁芯5均设于转轴1两端的隔磁板2之间，且第二铁芯5与隔磁板2相连。其中，可以在第二铁芯5上设置第一安装孔，在隔磁板2上设置第二安装孔，通过固定件穿过第一安装孔和第二安装孔，并将第二铁芯5与隔磁板2固定连接在一起。当然，本实用新型中也可以采用其他的方式实现第二铁芯5与隔磁板2的连接。
45.隔磁板2可以与转轴1通过过盈配合、键槽配合等方式固定在一起，从而实现转轴1与隔磁板2之间的稳定定位，而第二铁芯5可以与隔磁板2固定连接，从而实现第一铁芯3、第二铁芯5以及转轴1之间的固定连接。
46.其中，第二铁芯5的沿转轴轴线方向上的两端可以设置第一连接孔102，隔磁板2上设置了第二连接孔103，第一连接孔102和第二连接孔103相对，并通过固定件串接第一连接孔102和第二连接孔103，实现第二铁芯5与隔磁板2的连接，进而实现第二铁芯5与第一铁芯3的固定连接。其中固定件可以为连接螺栓。第一铁芯3和第二铁芯5之间的空隙可以用胶填充。
47.另外，结合本实用新型的其他实施例，铁芯组可以包括至少两个第二铁芯5，每个第二铁芯5都可以通过前述的方式与隔磁板2连接在一起，从而实现第一铁芯3和第二铁芯5的固定连接，而且相邻的两个第二铁芯5之间的缝隙，也可以利用胶进行填充。
48.可选地，电机转子100还包括热套环10，热套环10套接于转轴1上，且热套环10设于隔磁板2的远离第一铁芯3的一侧，以限位隔磁板2。
49.另外，本实用新型的第一铁芯3上可以设置多个减重孔104，多个减重孔104可以沿环绕转轴1的方向设置，从而实现对第一铁芯3的减重。
50.可选地，减重孔104沿与转轴轴线平行的方向延伸，且减重孔104可以贯穿第一铁芯3沿轴线方向的至少一端，从而使得热量可以从减重孔104中散出，以提高散热效果，另外，本实用新型中的第一铁芯101的周围可以设置多个铁芯组，减重孔104可以与铁芯组在转轴径向上相互对应，而且，多个减重孔104之间可以相互间隔，保证第一铁芯3具有足够的支撑作用，有效地提高电机转子的结构强度。
51.具体结合附图5，第一铁芯3包括内圈轮毂31、外圈轮毂32、多个支撑筋33，内圈轮毂31套接固定于转轴1外周，外圈轮毂32环绕内圈轮毂31，且外圈轮毂32与内圈轮毂31在转轴1径向上间隔开，支撑筋沿转轴1的径向延伸，支撑筋33的一端连接内圈轮毂31，且支撑筋33的另一端连接并伸出外圈轮毂32，多个支撑筋33沿转轴1周向间隔设置，通过多个支撑筋33可以在内圈轮毂31和外圈轮毂32之间构造出多个减重孔104，多个减重孔104沿转轴1周向间隔设置，另外，多个支撑筋33伸出外圈轮毂32的部分之间，构造出容置槽以放置铁芯组。其中，内圈轮毂31、外圈轮毂32、多个支撑筋33可以一体成型。
52.本专利创造性的将铁芯分成若干块，使用隔磁板2作为支撑部件，在保证电机转子100强度的前提下完全取消了磁桥结构，将磁钢漏磁系数降到最低，提高了磁钢的利用率，在同样条件下可以使用更少的磁钢，节省了磁钢成本。同时增加了电机的凸极率，使d轴与q轴电感的差值加大，增加了电机的磁阻转矩，降成本的同时提高了电机的功率密度。
53.本实用新型提供了一种高磁阻转矩的电机转子100结构，包括转轴1、隔磁板2、第一铁芯3、第二铁芯5、第一磁钢4、第二磁钢6、第三磁钢8、连接螺栓9以及热套环10。该结构将磁钢、铁芯分成数块，即磁钢包括第一磁钢4、第二磁钢6以及第三磁钢8，铁芯包括第一铁芯3和第二铁芯5，铁芯沿转轴1的圆周方向设置，每块第二铁芯5上沿转轴1的轴向的端部设置有小孔，在中间插入连接螺栓9，连接螺栓9的两端固定在转轴1两侧隔磁板2上，铁芯沿转轴1的径向方向向外逐层设置。磁钢设置在相邻两层铁芯之间。
54.其中，转轴1和隔磁板2之间可以通过过盈连接，或转轴1与隔磁板2之间通过键槽连接，具体选用哪种连接方式主要取决于铁芯与转轴1的连接方式。磁钢可以被厚度方向两侧的铁芯夹紧，或者磁钢与铁芯胶粘，在磁芯上与磁钢宽度方向相对的位置设置有限位槽。磁钢一般采用胶粘工艺定位，也可在磁钢槽内灌上环氧灌封胶。
55.本实用新型的电机转子100可以减小磁钢漏磁，增加磁钢利用率，增加电机的磁阻
转矩，提高电机的功率密度，并且能够保证电机转子100的强度，在节约成本的前提下提升我司产品的竞争力。为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
56.如图1至图5，示出了本专利的结构图，本高磁阻电机转子100结构包括以下部件：转轴1、第一铁芯3、第二铁芯5、第一磁钢4、第二磁钢6、第三磁钢8，第一铁芯3、第二铁芯5沿远离转轴1的方向依次间隔层叠，第二铁芯5包括多个，多个第二铁芯5沿远离转轴1的方向依次间隔层叠，第一磁钢4设于第一铁芯3和第二铁芯5之间，第二磁钢6设于相邻的两个第二铁芯5之间，第三磁钢8嵌入到多个第二铁芯中最外层的一个内。其中，转轴1对整个结构起到支撑作用；
57.电机转子100还包括隔磁板2，隔磁板2不仅起到隔磁和调节动平衡的作用，而且还可以作为支撑部件；隔磁板2与多个第二铁芯5通过连接螺栓9连接，从而实现第二铁芯5和第三贴心的固定。另外，转轴1的端部设有热套环10，隔磁板2和铁芯固定在转轴1上后，热套环10固定在隔磁板2端部，防止铁芯和隔磁板2轴向窜动。
58.在安装时，首先将第一铁芯3过盈安装到转轴1上，转轴1与第一铁芯3固定。随后在转轴1的一端安装隔磁板2，该隔磁板2外圈规律的分布数个小孔，在小孔内安装连接螺栓9。第二铁芯5在合适的位置设置小孔，将第二铁芯5的小孔对准连接螺栓9安装。随后将第一磁钢4插入第一铁芯3与第二铁芯5之间，第二磁钢6插入相邻的两个第二铁芯5之间，第三磁钢8插入多个第二铁芯中最外层的一个内部的磁钢位，另外，还可以通过胶粘工艺或灌封工艺固定连接磁钢和对应的铁芯。上述操作完成后安装转轴1的另一侧隔磁板2，其上规律分布的小孔对准上述连接螺栓9，最后将热套环10加热后套装在转轴1上。至此这种高磁阻电机转子100结构安装完成。
59.第一铁芯3、第二铁芯5上的磁钢安装位设计成“凹”型结构，保证磁钢安装完成后不会发生晃动，影响电机的正常工作。或者在磁钢与铁芯的所围成的中空区域内注入灌封胶，在保证磁钢不会发生晃动的前提下，增加结构强度。
60.铁芯在设计时，可以根据性能需求设计磁钢排布层数，电机极数，并不限于图中所示的三层，八极。层与层之间铁芯的处理方式可以使用本专利所保护的方法。
61.下述为电机扭矩的计算公式：
[0062][0063]
p为电机的极数，ψm为永磁磁链,指磁钢产生的磁性，与磁钢的材料和性能相关，磁钢漏磁越少，永磁磁链越大，id、iq指d轴和q轴的电流，ld,lq分别为电机的交直轴电感，电机的凸极率越高，交直轴电感的差值越大。
[0064]
从上述公式可以发现，通过上述设计方式，可以极大的减少磁钢漏磁系数，在同等的性能需求下减少磁钢用量，降低成本。同时该设计大大增加电机的凸极率，增加d轴与q轴电感的差值，增加电机的磁阻转矩。
[0065]
根据本实用新型实施例的电机，包括根据前述的电机转子100。通过设置前述的电机转子100，将铁芯沿转轴1的径向分为多层，在保证电机转子100强度的前提下完全取消了磁桥结构，将磁钢漏磁系数降到最低，提高了磁钢的利用率，在同样条件下可以使用更少的磁钢，节省了磁钢成本。同时增加了电机的凸极率，使d轴与q轴电感的差值加大，增加了电
机的磁阻转矩，降成本的同时提高了电机的功率密度。从而可以有效地提高电机的性能。
[0066]
此外，本实用新型中的多个包括两个及以上。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0067]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0068]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0069]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0070]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。