一种EC永磁电动机及其转子的制作方法

一种ec永磁电动机及其转子
技术领域
1.本实用新型涉及电机设备技术领域，尤其涉及一种ec永磁电动机及其转子。


背景技术：

2.ec电动机电源为直流电源、内置或外置直流变交流(通过六个逆变模块)、采用转子位置反馈、三相交流、永磁、同步电动机(直流无刷只是电源品质和电动机的表象，而不是电动机的实质，ec电动机实质上是三相交流永磁同步电机) 。
3.ec电动机是一台用电子换向装置取代机械换向的直流电动机，主要由同步电动机本体，电力电子逆变器、转子位置检测器和控制器组成。其中同步电动机的转子主要由永磁体(钕铁硼)等构成。
4.无刷直流电机由于省去了励磁用的集电环和电刷，在结构上大大简化。同时不但改善了电机的工艺性，而且电机运行的机械可靠性大为增强，寿命增加。
5.其中，作为转子的构成部件的转子铁芯通过层叠多张钢板而构成，在层叠钢板的内部埋设有永磁体。在ec电动机使用过程中，因运转中的定子与转子的交变磁场而在转子铁芯的内部产生涡流，该涡流不仅在钢板的表面产生，还经由层叠方向在转子铁芯的轴向上产生，从而导致转子的发热程度增加。当永磁体遇热120℃左右后，永磁体会逐渐退磁、耐力降低，导致压缩电动机内部的温度上升，造成电机功率下降、效率下降，严重者电机启动不起来。
6.此外，为了进一步减少转子转动时的轴向推力，减轻轴承的负荷，也需进一步对转子的一端或两端进行平衡配重设置。
7.因此，ec电动机中的转子结构尺寸需进一步重新设计。


技术实现要素：

8.为了解决上述问题，本实用新型的第一目的在于提供一种转子，在其上设计有散热结构以及转子平衡结构，能够进一步提高转子的散热，并且将转子平衡最大化；本实用新型的第二目的在于提供一种ec永磁电动机，拥有上述的转子。
9.为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：包括转子铁芯、多块永磁体、转轴以及盖板；其中，所述转轴穿设在转子铁芯上，所述多块永磁体嵌装在转子铁芯内并周向设置，所述盖板沿轴向设置于转子铁芯的端部；其特征在于：所述转子铁芯通过多片转子冲片沿轴向叠压形成，所述转子冲片由级进模具冲压而成，所述转子冲片的中心设有供所述转轴穿过的轴孔；所述转子冲片上径向设有多个通风孔，所述转子冲片上且位于通风孔的外侧径向设有多个平衡孔，所述相邻的两个平衡孔之间设有一个通风孔。
10.上述技术方案中，转子铁芯是由转子冲片轴向一层层叠压形成，在转子冲片上设计多个径向通风孔，既展现在转子铁芯上为轴向贯通的孔，在切割磁力转动时，径向通风孔会把电机内散发出的热量，均匀的搅拌，使温度逐渐下降，提高电机性能，避免永磁体退磁。另外，径向分布在通风孔外侧的多个平衡孔，通过配重使转子实现动平衡，避免因转子振动
而加速轴承、轴封等部件的磨损，使电机更平稳的运行，进一步提高机器的使用寿命。再者，径向通风孔以及平衡孔的设置，大大减少材料的使用，降低制造成本。
11.作为优选，所述多个通风孔以轴孔为中心沿同一圆周线均匀分布，所述轴孔的中心点至通风孔的孔心的连线与轴孔的中心点到相邻的通风孔的孔心的连线之间的夹角为α，所述α＝36
°
；所述通风孔的直径为9.8～10.3cm。该技术方案中，多个径向通风孔沿同一圆周线均布，如此设置，可对内部的热量均匀的搅拌，使每处的热量都能被散发，提升电机运转性能；通风孔的个数为10个，直径为9.8～10.3cm，经过实验数据验证，如此设置，可大大提升散热效果，并且使转子铁芯不会因质量大小而影响运转功效。
12.作为优选，所述多个平衡孔以轴孔为中心沿同一圆周线均匀分布，所述轴孔的中心点至平衡孔的孔心的连线与轴孔的中心点到相邻的平衡孔的孔心的连线之间的夹角为γ，所述γ＝36
°
；所述平衡孔的直径为4.2～4.8cm。该技术方案中，多个径向平衡孔沿同一圆周线均布，增加了配重范围，保持了360度的平衡，使转子平衡做到极致；该平衡孔的个数为10个，直径为4.2～4.8cm，经过实验数据验证，如此设置，可满足360度的配重需求做到更大范围的转子平衡，并且不会干扰到电机的运转性能。
13.作为优选，所述转子冲片上且位于平衡孔的外侧径向还设有多个转子槽，所述转子槽以轴孔为中心沿同一圆周线均匀分布。
14.作为优选，所述转子槽的截面呈扇形面且以轴孔的中心点为圆点，所述轴孔的中心点与平衡孔的孔心之间的连线延伸经过扇形面弧线的中点。
15.作为优选，所述转子槽的下端间距为25.5～26.35cm，上端间距为28～30.06cm，内宽为 5～6cm。
16.上述技术方案中涉及转子槽的设计，将原先数目较多的小槽被数目较少的大槽代替，可减小槽绝缘占据的面积，使槽满率得到提高，也进一步提高了电动机的性能；同时绕组元件数目也相对较少，可简化嵌线工艺及接线过程，有助于降低成本。同时，增加绕组的短距和分布效应，改善反电势波形的正弦性。并且，大槽的设计，以至于元件的减少都可进一步减少转子内部的温度升高。
17.作为优选，相邻的两个转子槽之间设有隔磁桥，所述隔磁桥的宽度为1.45～1.65cm，且沿隔磁桥长度方向的中心线延伸经过通风孔的孔心及轴孔的中心点。该技术方案中，气隙磁通和漏磁通之和为电动机上所有永磁体产生的总磁通，为了不使永磁体的漏磁系数过大而导致永磁体的利用率过低，因此设置了隔磁桥，同时减小了转子轭高。隔磁桥的原理是通过磁桥部位磁通达到饱和来起到限制漏磁的作用，所以从防止漏磁的角度来看隔磁桥的宽度越小隔磁效果越好。上述尺寸设计能满足空载漏磁系数的要求，又有足够的强度，可提高电机的机械强度和降低电机的制造成本。
18.作为优选，所述轴孔的边缘向外延伸设有对位槽，所述对位槽与轴孔之间圆弧过渡，所述对位槽的截面呈直角梯形，所述对位槽的两底边长度分别为1.6cm和3.2cm。该技术方案中，对位槽的设计用于更好的连接花键，且圆弧设计，连接更为顺滑。
19.作为优选，所述盖板包括上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板上分别开设有与平衡孔及通风孔相对应的孔位。该技术方案中，盖板的设计用于将永磁体封装在转子铁芯内，并且通过盖板上的与通风孔以及平衡孔相对的孔位设计，不影响转子铁芯内的散热与配重。
20.一种ec永磁电动机，包括上述中任意一项所述的一种转子，其特征在于：还包括机座、定子铁芯以及安装于所述定子铁芯的绕组线圈，所述定子铁芯由定子冲片轴向叠压形成，所述定子铁芯和转子设置在机座内，所述转子可旋转设置在定子铁芯的中空区域内。该技术方案中，ec永磁电动机内的定子铁芯的尺寸也是经过专门设计以配合转子结构的变化，并且定子铁芯上的线圈采用集中式绕组。
附图说明
21.图1为一种ec永磁电动机的转子冲片截面结构示意图。
22.图2为一种ec永磁电动机的转子冲片上的m处对位槽结构放大示意图。
23.图3为一种ec永磁电动机的分解结构示意图。
具体实施方式
24.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。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.此外，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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
27.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，或一体地连接；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。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。
28.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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.实施例一：
30.如图1～3所示的一种转子，包括转子铁芯1、多块永磁体2、转轴3以及盖板4；其中，转轴3穿设在转子铁芯1上，多块永磁体2嵌装在转子铁芯1内并周向设置，盖板4沿轴向设置
于转子铁芯1的端部；转子铁芯1通过多片转子冲片5沿轴向叠压形成，转子冲片5由级进模具冲压而成，并且转子冲片5的中心设有供转轴3穿过的轴孔6；转子冲片5上径向设有多个通风孔7，转子冲片5上且位于通风孔7的外侧径向设有多个平衡孔8，相邻的两个平衡孔8之间设有一个通风孔7。
31.上述技术方案中，转子铁芯1是由转子冲片5轴向一层层叠压形成，在转子冲片5上设计多个径向通风孔7，既展现在转子铁芯1上为轴向贯通的孔，在切割磁力转动时，径向通风孔7会把电机内散发出的热量，均匀的搅拌，使温度逐渐下降，提高电机性能，避免永磁体退磁。另外，径向分布在通风孔7外侧的多个平衡孔8，通过配重使转子实现动平衡，避免因转子振动而加速轴承、轴封等部件的磨损，使电机更平稳的运行，进一步提高机器的使用寿命。再者，径向通风孔以及平衡孔的设置，大大减少材料的使用，降低制造成本。
32.进一步地，多个通风孔7以轴孔6为中心沿同一圆周线均匀分布，轴孔6的中心点至通风孔7的孔心的连线与轴孔6的中心点到相邻的通风孔7的孔心的连线之间的夹角为α，且α＝36
°
；通风孔7的直径为9.8～10.3cm。该技术方案中，多个径向通风孔7沿同一圆周线均布，如此设置，可对内部的热量均匀的搅拌，使每处的热量都能被散发，提升电机运转性能；通风孔7的个数为10个，直径为9.8～10.3cm，经过实验数据验证，如此设置，可大大提升散热效果，并且使转子铁芯1不会因质量大小而影响运转功效。
33.进一步地，多个平衡孔8以轴孔6为中心沿同一圆周线均匀分布，轴孔6的中心点至平衡孔8的孔心的连线与轴孔6的中心点到相邻的平衡孔8的孔心的连线之间的夹角为γ，且γ＝36
°
；平衡孔8的直径为4.2～4.8cm。该技术方案中，多个径向平衡孔8沿同一圆周线均布，增加了配重范围，保持了360度的平衡，使转子平衡做到极致；该平衡孔8的个数为10 个，直径为4.2～4.8cm，经过实验数据验证，如此设置，可满足360度的配重需求做到更大范围的转子平衡，并且不会干扰到电机的运转性能。
34.更进一步地，转子冲片5上且位于平衡孔8的外侧径向还设有多个转子槽9，转子槽9 以轴孔6为中心沿同一圆周线均匀分布。
35.进一步地，转子槽9的截面呈扇形面且以轴孔6的中心点为圆点，轴孔6的中心点与平衡孔8的孔心之间的连线延伸经过扇形面弧线的中点。
36.更进一步地，转子槽9的下端间距为25.5～26.35cm，上端间距为28～30.06cm，内宽为 5～6cm。
37.上述技术方案中涉及转子槽9的设计，将原先数目较多的小槽被数目较少的大槽代替，可减小槽绝缘占据的面积，使槽满率得到提高，也进一步提高了电动机的性能；同时绕组元件数目也相对较少，可简化嵌线工艺及接线过程，有助于降低成本。同时，增加绕组的短距和分布效应，改善反电势波形的正弦性。并且，大槽的设计，以至于元件的减少都可进一步减少转子内部的温度升高。
38.进一步地，相邻的两个转子槽9之间设有隔磁桥11，隔磁桥11的宽度为1.45～1.65cm，并且沿隔磁桥11长度方向的中心线延伸经过通风孔7的孔心及轴孔6的中心点。该技术方案中，气隙磁通和漏磁通之和为电动机上所有永磁体2产生的总磁通，为了不使永磁体2的漏磁系数过大而导致永磁体2的利用率过低，因此设置了隔磁桥11，同时减小了转子轭高。隔磁桥11的原理是通过磁桥部位磁通达到饱和来起到限制漏磁的作用，所以从防止漏磁的角度来看隔磁桥的宽度越小隔磁效果越好。上述尺寸设计能满足空载漏磁系数的要
求，又有足够的强度，可提高电机的机械强度和降低电机的制造成本。
39.进一步地，轴孔6的边缘向外延伸设有对位槽12，对位槽12与轴孔6之间圆弧过渡，且对位槽12的截面呈直角梯形，对位槽12的两底边长度分别为1.6cm和3.2cm。该技术方案中，对位槽12的设计用于更好的连接花键，且圆弧设计，连接更为顺滑。
40.进一步地，盖板4包括上盖板和下盖板，上盖板和下盖板上分别开设有与平衡孔8及通风孔7相对应的孔位。该技术方案中，盖板4的设计用于将永磁体2封装在转子铁芯1内，并且通过盖板4上的与通风孔7以及平衡孔8相对的孔位设计，不影响转子铁芯1内的散热与配重。
41.实施例二：
42.一种ec永磁电动机，包括实施例一种的一种转子，并且还包括机座13、定子铁芯14以及安装于定子铁芯14上的绕组线圈，定子铁芯14由定子冲片轴向叠压形成，该定子铁芯14 和转子设置在机座13内，转子可旋转设置在定子铁芯14的中空区域内。该技术方案中，ec 永磁电动机内的定子铁芯14的尺寸也是经过专门设计以配合转子结构的变化，并且定子铁芯 14上的线圈采用集中式绕组。
43.在本具体实施例中，一种ec永磁电动机采用新的转子结构，其中，50ww470无取向硅钢经级进模具冲压形成转子冲片5，且转子冲片5上均布有10个φ9.8～10.3cm的径向通风孔7，为了为永磁体2(钕铁硼)降温，使电机内部平稳运作。另外，转子冲片5上均布有10个φ 4.2～4.8cm的径向平衡孔8，可使转子平衡做到360
°
的平衡，可合理调节电机性能。
44.经由上述转子冲片5沿轴向叠压形成转子铁芯1，设置在ec永磁电动机内可时电机拥有散热性能好、噪音低以及振动小的特点。
45.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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.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不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下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。