一种拼接磁钢结构及永磁同步电机的制作方法

1.本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种拼接磁钢结构及永磁同步电机。


背景技术：

2.目前，永磁同步电机上的磁钢结构由多块磁钢粘接的方式形成，即采用粘接的方式对多块磁钢进行连接，该方式需要使用粘合剂通过粘接工艺实现连接，不仅增加了材料成本，使成本较高；且增加了粘接工序，费时费力；并且由于使用粘合剂作为多块磁钢之间的连接介质，当永磁同步电机进行高速旋转或受到振动冲击时，多块磁钢之间的连接处的连接强度也会受到不同程度的影响，导致形成的磁钢结构的稳定性较差。
3.综上所述，亟需设计一种拼接磁钢结构及永磁同步电机，来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于提出一种拼接磁钢结构，能够保证第一磁钢与第二磁钢之间连接处的连接强度，且成本较低以及工序较少。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种拼接磁钢结构，其设置在永磁同步电机的转子上，包括：
7.第一磁钢，其为所述永磁同步电机的电磁力矩的输出源；
8.第二磁钢，所述第一磁钢的相对两侧均设置有一个所述第二磁钢，且所述第一磁钢与所述第二磁钢两个中的其中一个上设置有卡槽，另一个上设置有凸块，所述凸块和所述卡槽均沿所述第一磁钢或所述第二磁钢的长度方向延伸，所述凸块能够无间隙地卡接至所述卡槽内。
9.进一步地，所述第一磁钢与所述第二磁钢的材质不相同。
10.进一步地，所述第一磁钢由第一材质制成，所述第二磁钢由第二材质制成，且所述第一材质的矫顽力、剩磁以及磁能积均比所述第二材质的低。
11.进一步地，所述第一磁钢的相对两侧均设置有所述凸块，两个所述第二磁钢上均设置有所述卡槽。
12.进一步地，所述凸块与所述第一磁钢的侧面之间的夹角α为锐角。
13.进一步地，所述凸块在竖直方向上的长度l、夹角α、以及所述凸块的外侧面与所述第一磁钢的外侧面之间的距离h均与所述永磁同步电机在最高转速时在所述第一磁钢与所述第二磁钢之间产生的应力值相匹配。
14.进一步地，所述凸块的截面形状为梯形。
15.进一步地，所述第一磁钢和/或所述第二磁钢为矩形、方形或者椭圆形结构。
16.进一步地，两个所述第二磁钢的形状和体积相同或者不同。
17.进一步地，所述第一磁钢与所述第二磁钢的材质相同。
18.本发明的另一个目的在于提出一种永磁同步电机，其工作效率较高。
19.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
20.一种永磁同步电机，包括转子和多个如上所述的拼接磁钢结构，所述转子的转子铁芯上均匀设置有多个槽口，且每个所述槽口内设置有一个所述拼接磁钢结构。
21.本发明的有益效果为：
22.通过在第一磁钢的相对两侧均设置一个第二磁钢，并在第一磁钢与第二磁钢两个中的其中一个上设置卡槽，在另一个上设置凸块，以使凸块能够无间隙地卡接至卡槽内，进而实现第一磁钢与第二磁钢之间的连接；即采用了机械结构以实现机械连接方式，不再采用粘接的方式对第一磁钢与第二磁钢之间进行连接，由于采用机械连接的方式不再需要使用粘合剂通过粘接工艺实现连接，不仅降低了材料成本，使成本较低；且取消了粘接工序，使工序较少，省时省力；并且由于凸块无间隙地卡接在卡槽内，以使第一磁钢与第二磁钢相连接，即第一磁钢与第二磁钢连接处的连接强度较好，在当永磁同步电机进行高速旋转、在不平整路面上行驶或者在受到外力振动冲击等恶劣条件下，第一磁钢与第二磁钢之间的连接处的连接强度受到的影响较小，即拼接磁钢结构能够满足在各种恶劣工况和条件下对第一磁钢与第二磁钢连接处的连接强度的影响，以使形成的拼接磁钢结构的稳定性较好。
附图说明
23.图1是本发明提供的拼接磁钢结构的结构示意图；
24.图2是本发明提供的拼接磁钢结构的部分分解示意图；
25.图3是本发明提供的拼接磁钢结构的装配结构示意图；
26.图4是本发明提供的第一磁钢与凸块之间的结构示意图；
27.图5是本发明提供的拼接磁钢结构装配至转子上的结构示意图；
28.图6是本发明提供的定子的结构示意图。
29.附图标记：
30.1-第一磁钢；2-第二磁钢；3-卡槽；4-凸块；5-转子；6-定子；7-槽口；8-拼接磁钢结构。
具体实施方式
31.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
32.本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。
33.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
34.目前，永磁同步电机上的磁钢结构由多块磁钢粘接的方式形成，即采用粘接的方式对多块磁钢进行连接，该方式需要使用粘合剂通过粘接工艺实现连接，不仅增加了材料成本，使成本较高；且增加了粘接工序，费时费力；并且由于使用粘合剂作为多块磁钢之间的连接介质，当永磁同步电机进行高速旋转或受到振动冲击时，多块磁钢之间的连接处的连接强度也会受到不同程度的影响，导致形成的磁钢结构的稳定性较差。
35.实施例一
36.为此，如图1和图2所示，本实施例中提出了一种拼接磁钢结构8，该拼接磁钢结构8设置在永磁同步电机的转子5上；拼接磁钢结构8包括第一磁钢1和两个第二磁钢2；其中，第一磁钢1为永磁同步电机的电磁力矩的输出源；在第一磁钢1的相对两侧均设置有一个第二磁钢2，第二磁钢2为边缘辅助磁钢，第二磁钢2用于防止永磁同步电机在高负载状态下出现退磁问题；且在第一磁钢1与第二磁钢2两个中的其中一个上设置有卡槽3，在另一个上设置有凸块4，凸块4和卡槽3均沿第一磁钢1或第二磁钢2的长度方向延伸，凸块4能够无间隙地卡接至卡槽3内。
37.本实施例中的拼接磁钢结构8相对于现有技术而言改变了第一磁钢1与第二磁钢2之间的连接方式；通过在第一磁钢1的相对两侧均设置一个第二磁钢2，并在第一磁钢1与第二磁钢2两个中的其中一个上设置卡槽3，在另一个上设置凸块4，以使凸块4能够无间隙地卡接至卡槽3内，进而实现第一磁钢1与第二磁钢2之间的连接；即采用了机械结构以实现机械连接方式，不再采用粘接的方式对第一磁钢1与第二磁钢2之间进行连接，由于采用机械连接的方式不再需要使用粘合剂通过粘接工艺实现连接，不仅降低了材料成本，使成本较低；且取消了粘接工序，使工序较少，省时省力；并且由于凸块4无间隙地卡接在卡槽3内，以使第一磁钢1与第二磁钢2相连接，即第一磁钢1与第二磁钢2连接处的连接强度较好，在当永磁同步电机进行高速旋转、在不平整路面上行驶或者在受到外力振动冲击等恶劣条件下，第一磁钢1与第二磁钢2之间的连接处的连接强度受到的影响较小，即拼接磁钢结构8能够满足在各种恶劣工况和条件下对第一磁钢1与第二磁钢2连接处的连接强度的影响，以使形成的拼接磁钢结构8的稳定性较好。
38.其中，如图3所示，在拼接磁钢结构8进行装配的过程中，使两个第二磁钢2垂直于第一磁钢1进行装配，装配方式可以选择设备装配或者手工装配，以能够保证凸块4无间隙、完全贴合地卡接至卡槽3内。其中，第二磁钢2装配至第一磁钢1上的装配方向具体如图3中的箭头a所示。
39.进一步地，第一磁钢1与第二磁钢2的材质不相同；具体而言，第一磁钢1由第一材质制成，第二磁钢2由第二材质制成，且第一材质的矫顽力、剩磁以及磁能积均比第二材质的矫顽力、剩磁以及磁能积低。
40.具体地，第一材质为成本较低且不需要具有较高矫顽力、剩磁、磁能积等磁钢性能参数的材料，第一材质的性能参数只要满足永磁同步电机的输出转矩要求即可，从而能够在保证第一磁钢1的使用性能的同时使第一磁钢1的成本较低，进而节约成本；同时，第二材质为高矫顽力、高剩磁以及高磁能积的材料，进而能够防止第二磁钢2在永磁同步电机高速运转条件下出现退磁的问题，即能够有效防止第二磁钢2在高温情况下出现不可逆的退磁现象，从而能够保证拼接磁钢结构8的使用性能。
41.具体地，通过仿真计算，对比得出了采用拼接磁钢结构8和只包括第一磁钢1的永磁同步电机的退磁效果；具体地，主要利用磁钢的比磁导临界值进行是否出现退磁情况的界定。在仿真中，选择第一材质为g52uh制成第一磁钢1，选择第二材质为拐点处矫顽力绝对值相对较高的g48eh制成第二磁钢2，使第一磁钢1和第二磁钢2的工作温度和永磁同步电机的工作温度保持在150℃，并且在永磁同步电机的工作电流超过600a的条件下；最后可以通过仿真得出，只包括第一磁钢1的永磁同步电机出现了退磁现象，采用拼接磁钢结构8的永
磁同步电机没有出现退磁现象；即第二材质选用为高矫顽力、高剩磁以及高磁能积的材料，的确能够防止第二磁钢2在永磁同步电机高速运转条件下出现退磁的问题，即能够有效防止第二磁钢2在高温情况下出现不可逆的退磁现象，从而能够保证拼接磁钢结构8以及永磁同步电机的使用性能。
42.进一步地，通过仿真计算，对比得出了本实施例中的拼接磁钢结构8和现有技术中的粘接磁钢结构之间的退磁效果；根据粘接磁钢结构的仿真退磁点选择第一磁钢1和第二磁钢2的边界和形状，并且由于第二磁钢2的比磁导临界值较低，抗退磁能力较好，通过仿真可知选用拼接磁钢结构8的永磁同步电机未发生退磁，而选用粘接磁钢结构的永磁同步电机发生了退磁；也就是说，本实施例中的拼接磁钢结构8能够保证永磁同步电机不出现退磁现象，以保证永磁同步电机的正常使用性能。
43.在其它实施例中，第一材质和第二材质还可以均选用成本较低且不需要具有较高矫顽力、剩磁、磁能积等磁钢性能参数的材料，以节约成本；同时，需要通过边缘渗重稀土工艺对第二磁钢2的边缘进行处理，以增强第二磁钢2边缘的矫顽力、剩磁以及磁能积，从而能够防止第二磁钢2在永磁同步电机高速运转条件下出现退磁的问题。
44.值得说明的是，在不考虑第二磁钢2边缘出现退磁问题的情况下，第一磁钢1的材质和第二磁钢2的材质可以选用相同的材质，且均选用成本较低且不需要具有较高矫顽力、剩磁、磁能积等磁钢性能参数的材料，以节约成本。
45.进一步地，如图1和图2所示，在本实施例中，在第一磁钢1的相对两侧均设置有凸块4，在两个第二磁钢2上均设置有卡槽3。在其它实施例中，还可以在第一磁钢1的相对两侧均设置有卡槽3，在两个第二磁钢2上均设置有凸块4。
46.通过将卡槽3设置在第二磁钢2上，以能够减少第二磁钢2的原料使用量，即能够减少成本较高的具有高矫顽力、高剩磁以及高磁能积的第二材质的使用量，进一步节约成本；并且，还可以在确定整个拼接磁钢结构8的退磁面积的前提下，通过调整第一磁钢1上的凸块4的大小，以调整第二磁钢2上卡槽3的大小，能够进一步减少成本较高的具有高矫顽力、高剩磁以及高磁能积的第二材质的使用量，更好地节约成本。
47.进一步地，如图2和图4所示，凸块4与第一磁钢1的侧面之间的夹角α为锐角，从而能够使凸块4与卡槽3之间的卡接效果较为紧密，进一步保证第一磁钢1与第二磁钢2之间连接处的连接强度，以使形成的拼接磁钢结构8的稳定性更好。
48.具体地，如图2和图4所示，凸块4在竖直方向上的长度l、夹角α、以及凸块4的外侧面与第一磁钢1的外侧面之间的距离h均与永磁同步电机在最高转速时在第一磁钢1与第二磁钢2之间产生的应力值相匹配，以使设置凸块4与卡槽3之后不会影响第一磁钢1和第二磁钢2自身的使用性能。
49.进一步地，凸块4的截面形状为梯形。在其它实施例中，还可以使凸块4的截面形状为其它形状，对于凸块4的具体形状不作限定。
50.具体而言，第一磁钢1和/或第二磁钢2具体可以为矩形结构、方形结构、椭圆形结构或者其它任意形状结构；并且第一磁钢1和第二磁钢2可以通过线切割加工形成或者其它加工方式形成。
51.进一步地，两个第二磁钢2的形状和体积可以相同，也可以不同，即对于不同或相同的第一磁钢1与第二磁钢2均能够形成拼接磁钢结构8，进而使该拼接磁钢结构8的通用性
较好以及适用范围较大。
52.实施例二
53.本实施例中提出了一种永磁同步电机，如图5和图6所示，该永磁同步电机包括定子6、转子5和多个如实施例一中的拼接磁钢结构8，在转子5的转子铁芯上均匀设置有多个槽口7，且每个槽口7内设置有一个拼接磁钢结构8。
54.其中，如图5所示，相邻两个槽口7之间形成呈v型排列结构。在其它实施例中，相邻槽口7之间还可以形成一字型排列结构。在此，对拼接磁钢结构8在转子5上的安装结构、永磁同步电机的具体类型均不作具体限定，只要保证该拼接磁钢结构8能够适用于永磁同步电机即可。
55.本实施例中的永磁同步电机，由于其包括的拼接磁钢结构8为分段结构，即减少了拼接磁钢结构8的整体尺寸，从而减少了拼接磁钢结构8的涡流损耗，进而提升了永磁同步电机的工作效率。
56.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。