一种永磁电机转子结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种永磁电机转子结构，属于永磁电机【技术领域】。磁极铁芯每个分件的底平面沿转轴轴向开有通长燕尾槽，通长燕尾槽包括颈口部分和燕尾部分，磁轭套筒的外表面具有与磁极铁芯各分件所开设的通长燕尾槽相配合的燕尾凸台，通长燕尾槽的颈口部分的开口宽度与分件底平面宽度之比为1/3～1/2。磁极铁芯与磁轭套筒安装到位后所述每个燕尾凸台位于相配合的通长燕尾槽的内部并加工有连接孔系，通过螺钉紧固磁极铁芯和磁轭套筒的位置。该结构提高了磁极铁芯与磁轭套筒的定位精度、定位稳定性、可靠性，使燕尾槽部位紧密贴合，整体结构的连接强度、承载能力较传统结构大幅增强。降低了制造成本和零件加工、检验难度，利于批量化生产。
【专利说明】一种永磁电机转子结构
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种永磁电机磁极铁芯结构，属于永磁电机【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 磁极铁芯属永磁电机转子的重要部件，作为永磁体的安装载体，在保证隔磁效果 及交、直轴电抗比例适当的前提下，要有足够的机械强度。传统的磁极铁芯结构主要由铁 芯、套筒等零件组成，铁芯与套筒通过螺钉、异形销钉等方式进行连接固定，其接合面为圆 弧面。此种结构定位精度较差，机械强度低，一方面在转子动平衡试验时难以稳定，另一方 面运行中容易产生变形（例如转动时导致销钉松动使铁芯产生离心形变），致使不均匀气 隙产生变化，影响电气性能，严重时会造成气隙缩小，温升提高，甚至整机烧毁。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是为了解决现有磁极铁芯结构定位精度差、机械强度低的问 题，提供一种永磁电机磁极铁芯结构，该磁极铁芯结构改善了永磁电机转子部件中铁芯与 套筒两个零件的装配精度并提高了铁芯与套筒的连接机械强度。
[0004] 本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：
[0005] 一种永磁电机转子结构，包括：磁极铁芯和磁轭套筒，其中磁极铁芯包括多个结构 相同的分件，各分件等角度间隔地安装在磁轭套筒的外表面一周，磁极铁芯各分件的外圆 弧面设有沿着转轴轴向开槽的隔磁槽和铜片安装槽；相邻的两个磁极铁芯分件之间形成磁 钢安装槽，每个磁钢安装槽顶部开设通长燕尾槽形成槽楔安装槽；
[0006] 所述每个分件具有外圆弧面和底平面，对每个与转轴轴向垂直的截面而言，磁极 铁芯的每个分件具有扇形截面；每个分件的外圆弧面相对于磁极铁芯的回转中心有预设量 的偏心距；每个分件的底平面与磁轭套筒的外表面接触，在每个分件的底平面沿着转轴轴 向开有通长燕尾槽，通长燕尾槽包括颈口部分和燕尾部分，通长燕尾槽的燕尾部分的底部 还沿着转轴轴向设有多个螺钉孔，并且每个螺钉孔均沿着转轴径向方向设置；并且，对每 个与转轴轴向垂直的截面而言，所述通长燕尾槽的颈口部分的开口宽度与分件底平面宽度 之比为1/3?1/2 ;
[0007] 所述磁轭套筒的外表面具有等角度间隔的多个燕尾凸台，燕尾凸台具有与磁极铁 芯各分件所开设的通长燕尾槽相配合的结构，并且燕尾凸台的数量与通长燕尾槽数量相 等，磁极铁芯与磁轭套筒安装到位后所述每个燕尾凸台位于相配合的通长燕尾槽的内部； 每个燕尾凸台还沿着转轴径向开设有多组同轴连通的反向沉孔和过孔；反向沉孔开口设 置在磁轭套筒的内部，过孔的开口设置在磁轭套筒的外表面，反向沉孔和过孔的位置和数 量均与磁极铁芯各分件的通长燕尾槽底部的螺钉孔相配合，多个螺钉安装于每一组反向沉 孔、过孔和螺钉孔内部，使得磁极铁芯的各分件与磁轭套筒通过螺钉紧固；
[0008] 磁轭套筒内壁加工有沿转轴轴向的通长键槽使得磁轭套筒与转轴之间实现定位。
[0009] 作为优选，通长燕尾槽的底部宽度与通长燕尾槽的深度尺寸相比拟。
[0010] 作为优选，所述的磁钢安装槽的底部是平面。
[0011] 作为优选，通长燕尾槽的深度应保证当磁钢装配入磁极铁芯后，不影响磁力线的 分布。
[0012] 作为优选，对每个与转轴轴向垂直的截面而言，磁极铁芯的每个分件的通长燕尾 槽的外夹角大于磁轭套筒外表面与之相应的燕尾凸台的外夹角，以保证装配后燕尾槽部位 可靠接触。
[0013] 对比现有技术，本实用新型有益效果在于：
[0014] 1、磁极铁芯各分件与磁轭套筒通过相配合的通长燕尾槽和通长燕尾凸台固定位 置，其定位精度、定位稳定性、可靠性较圆弧面和异形销钉结合定位的结构有很大提高，并 且通过螺钉进一步紧固后，燕尾槽部位紧密贴合，整体结构的连接强度、承载能力较传统结 构大幅增强。
[0015] 2、较常规设计省去了磁极铁芯和磁轭套筒之间异形销钉制作及装配工作，铁芯分 件加工装配后自然形成外圆弧相对回转中心的偏心量，装配后自然形成磁钢槽，无需装配 后进行偏心加工、磁钢槽加工，从而降低了制造成本，利于批量化生产。
[0016] 3、较常规结构，工艺性有很大改善。常规铁芯粗加工后分割成扇形分件，零件产 生变形，必须进行内圆弧修整加工以作为后续的工艺基准，扇形分件不完整圆弧、外偏心圆 弧面的偏心距的精确测量在实际操作中有很大难度。本实用新型的磁极铁芯结构，铁芯扇 形分件与磁轭套筒采用平面连接设计，大大降低了零件加工、检验难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为永磁电机磁极铁芯轴向剖视图；
[0018] 图2为永磁电机磁极铁芯与磁轭套筒装配到位后的端面视图；
[0019] 图3为磁极铁芯的分件端面视图；
[0020] 图4为磁轭套筒截面剖视图；
[0021] 图5为通长燕尾槽局部视图；
[0022] 图6为永磁电机磁极铁芯外形轴侧视图。
[0023] 其中：
[0024] 1-磁极铁芯分件；2-磁轭套筒；3-螺钉；
[0025] 001-磁极铁芯分件的通长燕尾槽的燕尾侧平面；002-磁轭套筒的燕尾凸台的燕 尾侧平面；003-磁极铁芯分件的通长燕尾槽的颈口侧平面；004-磁轭套筒的燕尾凸台的颈 口侧平面；005-磁极铁芯分件的底平面；006-磁轭套筒燕尾凸台的肩部平面；
[0026] 101-磁极铁芯分件的外圆弧面；102-槽楔安装槽；103-隔磁槽；104-铜片安装 槽；105-磁极铁芯分件侧面；106-与分件侧面105相邻的磁极铁芯分件侧面；108-通长燕 尾槽；109-磁极铁芯分件通长燕尾槽108的外夹角；
[0027] 201-磁轭套筒内壁的沿转轴轴向的通长键槽；202-燕尾凸台；203-反向沉孔； 204-过孔；205-燕尾凸台202的外夹角。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施例对本实用新型的内容作进一步说明。
[0029] 一种永磁电机转子结构，见附图2,包括：磁极铁芯和磁轭套筒（2)，其中磁极铁 芯包括多个结构相同的分件（1)，各分件等角度间隔地安装在磁轭套筒的外表面一周，磁 极铁芯各分件的外圆弧面（101)设有沿着转轴轴向开槽的隔磁槽（103)和铜片安装槽 (104);相邻的两个磁极铁芯分件之间形成磁钢安装槽，每个磁钢安装槽顶部开设通长燕尾 槽（102)形成槽楔安装槽。
[0030] 每个分件具有外圆弧面（101)和底平面（005)，对每个与转轴轴向垂直的截面而 言，磁极铁芯的每个分件具有扇形截面；每个分件的外圆弧面（101)相对于磁极铁芯的回 转中心有预设量的偏心距；每个分件的底平面（005)与磁轭套筒的外表面接触，在每个分 件的底平面（005)沿着转轴轴向开有通长燕尾槽（108)，通长燕尾槽（108)包括颈口部分 和燕尾部分，通长燕尾槽（108)的燕尾部分的底部还沿着转轴轴向设有多个螺钉孔，并且 每个螺钉孔均沿着转轴径向方向设置；并且，对每个与转轴轴向垂直的截面而言，所述通长 燕尾槽（108)的颈口部分的开口宽度与分件底平面（005)宽度之比为1/3?1/2 ;见附图3 磁极铁芯的分件端面视图。
[0031] 所述磁轭套筒（2)的外表面具有等角度间隔的多个燕尾凸台（202)，燕尾凸台 (202)具有与磁极铁芯各分件所开设的通长燕尾槽（108)相配合的结构，并且燕尾凸台 (202)的数量与通长燕尾槽（108)数量相等，磁极铁芯与磁轭套筒安装到位后所述每个燕 尾凸台（202)位于相配合的通长燕尾槽（108)的内部；永磁电机磁极铁芯与磁轭套筒装配 到位后的端面视图见附图2,永磁电机磁极铁芯外形轴侧视图见附图6。
[0032] 每个燕尾凸台（202)还沿着转轴径向开设有n组同轴连通的反向沉孔（203)和过 孔（204);反向沉孔（203)开□设置在磁轭套筒的内部，过孔（204)的开□设置在磁轭套筒 的外表面，磁轭套筒截面剖视图见附图4 ;反向沉孔（203)和过孔（204)的位置和数量均与 磁极铁芯各分件的通长燕尾槽（108)底部的n个螺钉孔相配合，n个螺钉（3)安装于每一 组反向沉孔（203)、过孔（204)和螺钉孔内部，使得磁极铁芯的各分件（1)与磁轭套筒（2) 通过螺钉（3)紧固；螺钉安装到位见附图1永磁电机磁极铁芯轴向剖视图，
[0033] 磁轭套筒内壁加工有沿转轴轴向的通长键槽（201)使得磁轭套筒与转轴之间实 现定位。
[0034] 作为优选，通长燕尾槽（108)的底部宽度c与通长燕尾槽（108)的深度h尺寸相 比拟。二者之比约等于1。
[0035] 作为优选，所述的磁钢安装槽的底部是平面。
[0036] 如图2、图3所示，磁极铁芯是一个长度与磁轭套筒相匹配的圆柱环形体切割而成 的数个结构相同的截面为扇形的分件。每个扇形分件外圆弧面（101)相对于磁极铁芯的回 转中心有一定量的偏心距，如图3所示，通长燕尾槽颈口部分的开口宽度b与磁极铁芯分件 底平面宽度a之比，即b/a取值1/3?1/2 ;通长燕尾槽（108)燕尾部分的底部宽度与通长 燕尾槽（108)的深度尺寸之比在0. 5?2之间，作为优选，这个比值取约等于1。
[0037] 如图4所示，磁轭套筒2为筒状零件，外表面等角度间隔均匀分布有与铁芯分件数 量相对应的燕尾凸台（202)及数个过孔（204)、反向沉孔（203);磁轭套筒内壁加工通长键 槽（201)实现与转轴安装定位。
[0038] 如附图1、附图5所示，磁极铁芯分件的通长燕尾槽的燕尾侧平面（001)与磁轭套 筒的燕尾凸台的燕尾侧平面（002)相接触、磁极铁芯分件的底平面（005)与磁轭套筒燕尾 凸台的肩部平面（006)相接触，磁极铁芯的各分件与磁轭套筒通过这几个平面的位置关系 实现静定位，磁极铁芯分件的通长燕尾槽的颈口侧平面（003)与磁轭套筒的燕尾凸台的颈 口侧平面（004)间隙配合，磁极铁芯各分件与磁轭套筒通过多个螺钉紧固，也可防止轴向 移动。
[0039] 如图3、图4所示，磁极铁芯分件通长燕尾槽的外夹角（109)比磁轭套筒（2)外表 面与之相应的燕尾凸台（202)的外夹角（205)略大，以保证装配后燕尾槽部位可靠接触。
[0040] 本实用新型的磁极铁芯结构的一个实施例：
[0041] 如附图4所示，磁轭套筒为非导磁材料，其外壁面加工有通长燕尾凸台，并加工与 磁极铁芯分件的连接孔系，用于放置螺钉，磁轭套筒的内壁加工与转轴连接所需的键槽。
[0042] 如附图3所示，磁极铁芯为铁磁性材料，其长度与磁轭套筒匹配的圆柱环形体，加 工成形后切割为具有扇形截面的分件，分件经过加工扇形外圆弧面、底平面，加工通长燕尾 槽，加工连接孔系，装配组合形成磁极铁芯，装配后外形，如图6轴侧图所示。
[0043] 如附图1、附图2所示，磁极铁芯的分件与磁轭套筒装配后自然形成磁极铁芯电磁 设计所需偏心距、磁钢安装槽。
[0044] 对通长燕尾槽颈口部分的开口宽度b与磁极铁芯分件底平面宽度a之比，以及通 长燕尾槽（108)的底部宽度c与通长燕尾槽（108)的深度h之比的不同取值搭配进行性能 测试，结论如表1所示，
[0045] 表1永磁电动机磁极结构参数对比
[0046]
【权利要求】
1. 一种永磁电机转子结构，包括：磁极铁芯和磁轭套筒（2)，其中磁极铁芯包括多个结 构相同的分件（1)，各分件等角度间隔地安装在磁轭套筒的外表面一周，磁极铁芯各分件的 外圆弧面（101)设有沿着转轴轴向开槽的隔磁槽（103)和铜片安装槽（104);相邻的两个 磁极铁芯分件之间形成磁钢安装槽，每个磁钢安装槽顶部开设通长燕尾槽形成槽楔安装槽 (102);其特征在于： 每个分件具有外圆弧面（101)和底平面（005)，对每个与转轴轴向垂直的截面而言，磁 极铁芯的每个分件具有扇形截面；每个分件的外圆弧面（101)相对于磁极铁芯的回转中心 有预设量的偏心距；每个分件的底平面（005)与磁轭套筒的外表面接触，在每个分件的底 平面（005)沿着转轴轴向开有通长燕尾槽（108)，通长燕尾槽（108)包括颈口部分和燕尾 部分，通长燕尾槽（108)的燕尾部分的底部还沿着转轴轴向设有多个螺钉孔，并且每个螺 钉孔均沿着转轴径向方向设置；并且，对每个与转轴轴向垂直的截面而言，所述通长燕尾槽 (108)的颈口部分的开口宽度与分件底平面（005)宽度之比为1/3?1/2 ; 所述磁轭套筒（2)的外表面具有等角度间隔的多个燕尾凸台（202)，燕尾凸台（202) 具有与磁极铁芯各分件所开设的通长燕尾槽（108)相配合的结构，并且燕尾凸台（202)的 数量与通长燕尾槽（108)数量相等，磁极铁芯与磁轭套筒安装到位后所述每个燕尾凸台 (202)位于相配合的通长燕尾槽（108)的内部；每个燕尾凸台（202)还沿着转轴径向开设 有多组同轴连通的反向沉孔（203)和过孔（204);反向沉孔（203)开口设置在磁轭套筒的 内部，过孔（204)的开口设置在磁轭套筒的外表面，反向沉孔（203)和过孔（204)的位置和 数量均与磁极铁芯各分件的通长燕尾槽（108)底部的螺钉孔相配合，多个螺钉（3)安装于 每一组反向沉孔（203)、过孔（204)和螺钉孔内部，使得磁极铁芯的各分件（1)与磁轭套筒 (2)通过螺钉（3)紧固； 磁轭套筒内壁加工有沿转轴轴向的通长键槽（201)使得磁轭套筒与转轴之间实现定 位。
2. 根据权利要求1所述一种永磁电机转子结构，其特征在于，通长燕尾槽（108)燕尾部 分的底部宽度与通长燕尾槽（108)的深度尺寸之比在0. 5?2之间。
3. 根据权利要求1所述一种永磁电机转子结构，其特征在于，所述的磁钢安装槽的底 部是平面。
4. 根据权利要求1所述一种永磁电机转子结构，其特征在于，通长燕尾槽（108)的深度 应保证当磁钢装配入磁极铁芯后，不影响磁力线的分布。
5. 根据权利要求1所述一种永磁电机转子结构，其特征在于，对每个与转轴轴向垂直 的截面而言，磁极铁芯的每个分件的通长燕尾槽（108)的外夹角（109)大于磁轭套筒（2) 外表面与之相应的燕尾凸台（202)的外夹角（205)，以保证装配后燕尾槽部位可靠接触。
6. 根据权利要求1所述一种永磁电机转子结构，其特征在于，通长燕尾槽颈口部分的 开口宽度与磁极铁芯分件底平面宽度之比取0.416,通长燕尾槽（108)的底部宽度与通长 燕尾槽（108)的深度之比取1. 428。
【文档编号】H02K1/28GK204258476SQ201420770895
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】冯雪山, 王飞, 薛维毅, 李有生, 武文虎 申请人:山西北方机械制造有限责任公司