一种高功率密度永磁转子论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种高功率密度永磁转子，包括转轴，转轴的外壁连接径向磁场电机转子铁芯，径向磁场电机转子铁芯包括直盘部和环盘部，环盘部的外壁周向均布粘贴径向磁场电机磁钢，直盘部的中心设前后对称的直盘部凸台，直盘部凸台上连接盘式电机转子，盘式电机转子包括盘式电机转子铁芯，盘式电机转子铁芯的中心设转子铁芯凸环，盘式电机转子铁芯上位于转子铁芯凸环的外围周向均布转子铁芯凸条，相邻两个转子铁芯凸条之间贴合设盘式电机转子磁钢，盘式电机转子铁芯上周向设遮盖盘式电机转子磁钢的隔板。本实用新型体积较小且功率密度大、结构紧凑，拆装便捷。

主设计要求

1.一种高功率密度永磁转子，其特征在于：包括转轴(3)，所述转轴(3)的外壁通过键(314)连接有径向磁场电机转子铁芯(31)，所述径向磁场电机转子铁芯(31)包括直盘部(32)和位于直盘部(32)外缘的环盘部(33)，所述环盘部(33)的外壁周向均布粘贴有径向磁场电机磁钢(38)，环盘部(33)的外壁周向均布环盘部凹槽(34)，所述环盘部凹槽(34)内贴合插设前后延伸的隔条(315)，所述隔条(315)的两侧壁分别贴合相邻两个径向磁场电机磁钢(38)的侧壁，所述环盘部(33)的前后端面均贴合设有环板(310)，所述环板(310)上周向均布供隔条(315)贴合穿过的隔条穿孔(312)，所述直盘部(32)的中心设有前后对称的直盘部凸台(35)，每个直盘部凸台(35)上连接有盘式电机转子(5)，所述盘式电机转子(5)包括贴合安装在直盘部凸台(35)上的盘式电机转子铁芯(51)，所述盘式电机转子铁芯(51)的中心远离直盘部凸台(35)的一端面设有转子铁芯凸环(54)，盘式电机转子铁芯(51)上位于转子铁芯凸环(54)的外围周向均布转子铁芯凸条(56)，相邻两个转子铁芯凸条(56)之间贴合设有盘式电机转子磁钢(52)，所述盘式电机转子铁芯(51)上周向设有遮盖盘式电机转子磁钢(52)的隔板(53)。

设计方案

2.如权利要求1所述一种高功率密度永磁转子，其特征在于：所述隔板(53)贴合盘式电机转子磁钢(52)的一端面，所述转子铁芯凸条(56)上设有凸条螺孔(57)和凸柱插孔(58)，所述隔板(53)的中心设有隔板凹陷部(59)，所述隔板凹陷部(59)上设有与凸条螺孔(57)相对应的凹陷部穿孔(510)且通过隔板固定螺钉(513)穿过凹陷部穿孔(510)并拧入凸条螺孔(57)进行固定，隔板凹陷部(59)上还设有贴合插入凸柱插孔(58)的凹陷部凸柱(512)。

3.如权利要求2所述一种高功率密度永磁转子，其特征在于：所述隔板(53)的内外缘均设有护边(511)，位于隔板(53)外缘的护边(511)贴合盘式电机转子磁钢(52)的外缘且抵住盘式电机转子铁芯(51)的端面，位于隔板(53)内缘的护边(511)贴合盘式电机转子磁钢(52)的内缘且抵住转子铁芯凸环(54)的端面，每个盘式电机转子磁钢(52)位于对应的两个隔板(53)的隔板凹陷部(59)之间。

4.如权利要求1所述一种高功率密度永磁转子，其特征在于：所述直盘部凸台(35)上设有直盘部凸台螺孔(36)和第一销子孔(316)。

5.如权利要求4所述一种高功率密度永磁转子，其特征在于：所述转子铁芯凸环(54)上设有凸环沉孔(55)和第二销子孔(514)，所述凸环沉孔(55)和直盘部凸台螺孔(36)一一对应且通过转子铁芯凸环固定螺钉(515)穿过凸环沉孔(55)并拧入直盘部凸台螺孔(36)进行固定，所述第二销子孔(514)和第一销子孔(316)相对应且第一销子孔(316)和第二销子孔(514)内贴合设有销子(317)。

6.如权利要求1所述一种高功率密度永磁转子，其特征在于：所述径向磁场电机磁钢(38)的前后端面均设有磁钢定位孔(39)，所述环板(310)上周向均布对应贴合插入磁钢定位孔(39)的环板凸柱(311)。

7.如权利要求1所述一种高功率密度永磁转子，其特征在于：所述直盘部(32)上周向均布直盘部通孔(37)。

8.如权利要求1所述一种高功率密度永磁转子，其特征在于：所述径向磁场电机转子铁芯(31)的一端抵住转轴(3)的轴肩，径向磁场电机转子铁芯(31)的另一端通过轴用卡环(313)抵接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电机转子技术领域，尤其是涉及一种高功率密度永磁转子。

背景技术

随着永磁材料性能的不断提高和电机技术的发展，永磁电机在国民经济的各个领域都得到了及其广泛的应用，而高功率密度永磁电机更是永磁电机中的佼佼者，高功率密度电机，即电机在一定的体积下能输出更大的功率，由于高功率密度电机具有体积小、重量轻、输出功率大或力矩大等诸多优点，因此在航空、航天、航海以及工业领域广泛应用。高功率密度永磁电机转子则是高功率密度永磁电机的重要部件，其结构及可靠性对整个电机的影响甚大，因此，结构可靠的高功率密度永磁电机转子设计意义重大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高功率密度永磁转子，体积较小且功率密度大、结构紧凑，拆装便捷。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高功率密度永磁转子，包括转轴，所述转轴的外壁通过键连接有径向磁场电机转子铁芯，所述径向磁场电机转子铁芯包括直盘部和位于直盘部外缘的环盘部，所述环盘部的外壁周向均布粘贴有径向磁场电机磁钢，环盘部的外壁周向均布环盘部凹槽，所述环盘部凹槽内贴合插设前后延伸的隔条，所述隔条的两侧壁分别贴合相邻两个径向磁场电机磁钢的侧壁，所述环盘部的前后端面均贴合设有环板，所述环板上周向均布供隔条贴合穿过的隔条穿孔，所述直盘部的中心设有前后对称的直盘部凸台，每个直盘部凸台上连接有盘式电机转子，所述盘式电机转子包括贴合安装在直盘部凸台上的盘式电机转子铁芯，所述盘式电机转子铁芯的中心远离直盘部凸台的一端面设有转子铁芯凸环，盘式电机转子铁芯上位于转子铁芯凸环的外围周向均布转子铁芯凸条，相邻两个转子铁芯凸条之间贴合设有盘式电机转子磁钢，所述盘式电机转子铁芯上周向设有遮盖盘式电机转子磁钢的隔板。

所述隔板贴合盘式电机转子磁钢的一端面，所述转子铁芯凸条上设有凸条螺孔和凸柱插孔，所述隔板的中心设有隔板凹陷部，所述隔板凹陷部上设有与凸条螺孔相对应的凹陷部穿孔且通过隔板固定螺钉穿过凹陷部穿孔并拧入凸条螺孔进行固定，隔板凹陷部上还设有贴合插入凸柱插孔的凹陷部凸柱。

所述隔板的内外缘均设有护边，位于隔板外缘的护边贴合盘式电机转子磁钢的外缘且抵住盘式电机转子铁芯的端面，位于隔板内缘的护边贴合盘式电机转子磁钢的内缘且抵住转子铁芯凸环的端面，每个盘式电机转子磁钢位于对应的两个隔板的隔板凹陷部之间。

所述直盘部凸台上设有直盘部凸台螺孔和第一销子孔。

所述转子铁芯凸环上设有凸环沉孔和第二销子孔，所述凸环沉孔和直盘部凸台螺孔一一对应且通过转子铁芯凸环固定螺钉穿过凸环沉孔并拧入直盘部凸台螺孔进行固定，所述第二销子孔和第一销子孔相对应且第一销子孔和第二销子孔内贴合设有销子。

所述径向磁场电机磁钢的前后端面均设有磁钢定位孔，所述环板上周向均布对应贴合插入磁钢定位孔的环板凸柱。

所述直盘部上周向均布直盘部通孔。

所述径向磁场电机转子铁芯的一端抵住转轴的轴肩，径向磁场电机转子铁芯的另一端通过轴用卡环抵接。

本实用新型的有益效果是：

1.结构合理、紧凑可靠，装配工艺简单，拆装方便；

2.将径向磁场电机转子和两个盘式电机转子集成在紧凑的空间内，大大提高了整体的功率密度；

3.径向磁场电机转子铁芯上的隔条与环板一体而成的“鼠笼式结构”，有效改善了电机的启动性能(即开始启动时是异步启动，然后再牵入同步转速)，并且若电机转速突变时还能起到阻尼作用，维持转速稳定，同时隔条与环板还可以起到固定径向磁场电机磁钢的作用，保证径向磁场电机磁钢稳固不会脱落；

4.盘式电机转子的结构稳固，保证盘式电机转子磁钢不会脱落，装配方便简单；

5.径向磁场电机转子铁芯与盘式电机转子之间安装方便可靠，确保稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为图2中A-A向的剖视图；

图4为图2中B-B向的剖视图；

图5为本实用新型的径向磁场电机转子的立体图；

图6为图5的爆炸图；

图7为本实用新型的盘式电机转子的立体图；

图8为图7的第一视角的爆炸图；

图9为图7的第二视角的爆炸图；

图10为本实用新型的隔板的立体图；

图11为本实用新型的盘式电机转子的俯视图；

图12为图11中C-C向的剖视图；

图13为本实用新型安装到电机后的结构示意图；

图14为图13中D处的放大图。

图中：前端盖1、后端盖2、转轴3、径向磁场电机转子铁芯31、直盘部32、环盘部33、环盘部凹槽34、直盘部凸台35、直盘部凸台螺孔36、直盘部通孔37、径向磁场电机磁钢38、磁钢定位孔39、环板310、环板凸柱311、隔条穿孔312、轴用卡环313、键314、隔条315、第一销子孔316、销子317、径向磁场电机定子4、径向磁场电机定子铁芯41、径向磁场电机定子绕组42、盘式电机转子5、盘式电机转子铁芯51、盘式电机转子磁钢52、隔板53、转子铁芯凸环54、凸环沉孔55、转子铁芯凸条56、凸条螺孔57、凸柱插孔58、隔板凹陷部59、凹陷部穿孔510、护边511、凹陷部凸柱512、隔板固定螺钉513、第二销子孔514、转子铁芯凸环固定螺钉515、盘式电机定子6、盘式电机定子铁芯61、盘式电机定子绕组62、机壳7、压板8、唇型密封圈81、密封唇82、压板轴孔83、轴承84、波形弹簧垫圈85、平垫圈86、后罩9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

如图1～图14所示，一种高功率密度永磁转子，包括转轴3，所述转轴3的外壁通过键314连接有径向磁场电机转子铁芯31，所述径向磁场电机转子铁芯31的一端抵住转轴3的轴肩，径向磁场电机转子铁芯31的另一端通过轴用卡环313抵接，具体为其中一个直盘部凸台35的端部抵住转轴3的轴肩，另一个直盘部凸台35的端部通过轴用卡环313抵接。

所述径向磁场电机转子铁芯31包括直盘部32和位于直盘部32外缘的环盘部33，直盘部32位于环盘部33的内壁中间处。所述直盘部32上周向均布直盘部通孔37，直盘部通孔37的设置既能减轻重量，又具备散热好的效果。

所述环盘部33的外壁周向均布粘贴有径向磁场电机磁钢38，环盘部33的外壁周向均布环盘部凹槽34，任意相邻两个环盘部凹槽34之间贴合设有一个径向磁场电机磁钢38。

所述环盘部凹槽34内贴合插设前后延伸的隔条315，隔条315的材质为铜，隔条315插入环盘部凹槽34后，隔条315的前后两端超出环盘部凹槽34且隔条315的外缘也超出环盘部凹槽34。

所述隔条315的两侧壁分别贴合相邻两个径向磁场电机磁钢38的侧壁，这样径向磁场电机磁钢38无法周向移位。

所述环盘部33的前后端面均贴合设有环板310，环板310的材质为铜，所述环板310上周向均布供隔条315贴合穿过的隔条穿孔312，隔条315的前后两端分别超出两个环板310且将隔条315和环板310焊接固定，这样圆周均布的隔条315及其两侧的环板310组成了“鼠笼式结构”，有效改善了电机的启动性能。

所述直盘部32的中心设有前后对称的直盘部凸台35，直盘部凸台35即沿着直盘部32的中心向前、向后延伸凸出而成，每个直盘部凸台35上连接有盘式电机转子5，盘式电机转子5的外缘不超出环盘部33，即盘式电机转子5位于环盘部33围成的内部空间内，这样就大大减小了电机的体积，整体结构紧凑。

所述盘式电机转子5包括贴合安装在直盘部凸台35上的盘式电机转子铁芯51，所述盘式电机转子铁芯51的中心远离直盘部凸台35的一端面设有转子铁芯凸环54，所述直盘部凸台35上设有直盘部凸台螺孔36和第一销子孔316。所述转子铁芯凸环54上设有凸环沉孔55和第二销子孔514，所述凸环沉孔55和直盘部凸台螺孔36一一对应且通过转子铁芯凸环固定螺钉515穿过凸环沉孔55并拧入直盘部凸台螺孔36进行固定，所述第二销子孔514和第一销子孔316相对应且第一销子孔316和第二销子孔514内贴合设有销子317。先在第一销子孔316内贴合插入销子317且销子317的两端超出第一销子孔316，在安装盘式电机转子5时可用第二销子孔514对准销子317插入就行，安装方便，定位精准。

盘式电机转子铁芯51上位于转子铁芯凸环54的外围周向均布转子铁芯凸条56，相邻两个转子铁芯凸条56之间贴合设有盘式电机转子磁钢52，所述盘式电机转子铁芯51上周向设有遮盖盘式电机转子磁钢52的隔板53。

所述隔板53贴合盘式电机转子磁钢52的一端面，所述转子铁芯凸条56上设有凸条螺孔57和凸柱插孔58，所述隔板53的中心设有隔板凹陷部59，所述隔板凹陷部59上设有与凸条螺孔57相对应的凹陷部穿孔510且通过隔板固定螺钉513穿过凹陷部穿孔510并拧入凸条螺孔57进行固定，隔板凹陷部59上还设有贴合插入凸柱插孔58的凹陷部凸柱512。通过凹陷部凸柱512和凸柱插孔58配合进行安装时的定位，安装更加便捷。

所述隔板53的内外缘均设有护边511，位于隔板53外缘的护边511贴合盘式电机转子磁钢52的外缘且抵住盘式电机转子铁芯51的端面，位于隔板53内缘的护边511贴合盘式电机转子磁钢52的内缘且抵住转子铁芯凸环54的端面，每个盘式电机转子磁钢52位于对应的两个隔板53的隔板凹陷部59之间。

所述径向磁场电机磁钢38的前后端面均设有磁钢定位孔39，所述环板310上周向均布对应贴合插入磁钢定位孔39的环板凸柱311。该设置确保了环板310的准确安装定位，同时径向磁场电机磁钢38的固定更加可靠。

本实用新型的电机还包括机壳7、前后间隔分布的前端盖1和后端盖2，转轴3通过前后两个轴承84分别连接在前端盖1和后端盖2上，机壳7的两端分别通过前端盖1和后端盖2连接。

所述机壳7的内壁过盈配合安装有径向磁场电机定子4，所述径向磁场电机定子4包括径向磁场电机定子铁芯41和周向均布在径向磁场电机定子铁芯41上的径向磁场电机定子绕组42，所述径向磁场电机定子铁芯41的外壁与机壳7的内壁过盈配合。径向磁场电机定子4的结构为现有常规技术，在此不作介绍。所述径向磁场电机定子4的内缘和径向磁场电机磁钢38的外缘之间形成径向磁场电机气隙，气隙也为电机领域常用名词，关于气隙的相关技术在此不作详细介绍。径向磁场电机定子4和径向磁场电机转子(包括转轴3、径向磁场电机转子铁芯31、径向磁场电机磁钢38等部件)以及径向磁场电机气隙组成径向磁场电机。

所述前端盖1的后端和后端盖2的前端均设有盘式电机定子6，所述盘式电机定子6包括盘式电机定子铁芯61和周向均布在盘式电机定子铁芯61上的盘式电机定子绕组62。盘式电机定子6的外缘也不超出环盘部33的内缘，也能减小电机体积，使得整体结构紧凑。相对应的盘式电机定子6和盘式电机转子5之间形成盘式电机气隙。

盘式电机定子6、盘式电机转子5(包括转轴3、盘式电机转子铁芯51、盘式电机转子磁钢52等部件)以及盘式电机气隙组成盘式电机。径向磁场电机及其两侧的盘式电机三者的转速相同，并且从右端轴伸向左看，三者电机的转子旋转方向也相同(即出力方向一致)，这样整体电机的转矩就是三者叠加。

所述前端盖1的前端中心连接有压板8，所述压板8的中心设有供转轴3穿过的压板轴孔83，压板8的前端中心设有唇型密封圈81，所述唇型密封圈81的内缘设有与转轴3的外壁过盈配合的密封唇82。

所述压板8的后端和与其相对的一个轴承84之间贴合设有波形弹簧垫圈85和平垫圈86。

所述后端盖2的后端中心连接后罩9。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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