电机转子和交替凸极永磁电机的制作方法

本实用新型涉及电机领域，具体而言，涉及一种电机转子和一种交替凸极永磁电机。

背景技术：

相关技术中，采用交替凸极永磁电机能够减小磁铁用量，降低电机成本，但仍存在以下缺陷：

(1)由于永磁极和交替凸极存在的不平衡将会较大的转矩波动，从而导致电机运行中产生振动。

(2)由于交替凸极永磁电机的转轴端部具有单极性的漏磁，导致电机的转轴端部发生磁化，以致对整个电机系统的可靠性和安全性产生不良影响。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题至少之一，本实用新型的一个目的在于提供一种电机转子。

本实用新型的又一个目的在于提供一种交替凸极永磁电机。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面的实施例提出了一种电机转子，包括：至少两段转子铁芯，能够沿轴向对应组装，每段转子铁芯的外壁上沿周向布设多个圆弧形交替凸极，任意两个相邻的交替凸极之间限定出磁瓦槽上开设有轴孔以及多个磁瓦槽，多个磁瓦槽沿周向间隔开设，相邻的两个磁瓦槽之间限定出交替凸极，在多个磁瓦槽与轴孔之间还开设有多个沿周向分布的轴向通孔；多个瓦片式永磁体，对应贴合于多个磁瓦槽中，在同一段转子铁芯上多个瓦片式永磁体磁极方向同向设置，相邻的两段转子铁芯上的瓦片式永磁体的磁极方向反向设置；轴向充磁环，设置于相邻的两端转子铁芯之间；转轴，至少两段转子铁芯与轴向充磁环均同轴套设在转轴上，其中，相邻的两段转子铁芯沿周向相对偏移设置。

在该技术方案中，转子铁芯沿轴向包括至少两段，一方面，通过在任意两段相邻的转子铁芯之间设置轴向充磁环，能够提升交替凸极永磁电机的输出转矩，进而能够减转矩脉动，减少转轴端部漏磁的概率，另一方面，通过在磁瓦槽与轴孔之间开设多个沿周向分布的轴向通孔，能够使瓦片式永磁体通过转轴端部的漏磁的磁通路径的磁阻变大，因此能够降低瓦片式永磁体产生的转轴端部的漏磁，再一方面，通过将相邻的两段转子铁芯沿周向相对偏移设置，并且相邻的两段转子铁芯上的永磁体的磁极方向反向设置，以使瓦片式永磁体的磁通路径经过轴向充磁环闭合，进而有利于提升输出转矩。

本领域的技术人员可以理解的是，与现有技术中在轴向通孔内也设置永磁体的方式相比，本申请中的轴向通孔内不设置任何填充物，在能够减小转轴端部的轴向漏磁的同时，还能够降低转子铁芯的重量，从而有利于进一步降低转矩脉动，提升电机转子旋转过程的稳定性。

作为一种设置方式，转子铁芯包括相邻的第一段转子铁芯与第二段转子铁芯，在第一段转子铁芯上的瓦片式永磁体沿径向从内向外为S极→N极，在第二段转子铁芯上的瓦片式永磁体沿径向从内向外为N极→S极。

其中，瓦片式永磁体可以为茹铁硼永磁体。

另外，本实用新型提供的上述实施例中的电机转子还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，在每段转子铁芯上，磁瓦槽的数量为K，其中，相邻的两段转子铁芯沿周向相对偏移的角度为360°/2K。

在该技术方案中，磁瓦槽的数量为K，对应的交替凸极的数量为K，对应的永磁电机的极对数也为K，通过向相对偏移的角度确定为360°/2K，对于相邻的两段转子铁芯，第一段转子铁芯上的瓦片式永磁体与第二段转子铁芯上的交替凸极沿轴向对应设置，一方面，进而能够在轴向形成一对磁极，另一方面，也能够防止不同转子铁芯上的永磁体之间的磁场互相干扰，以保证交替凸极永磁电机的正常运行。

在上述任一技术方案中，优选地，轴向充磁环的端面与相邻的转子铁芯上的瓦片式永磁体背向轴孔的一侧极性反向设置。

在上述任一技术方案中，优选地，多个轴向通孔为同心设置的圆弧形孔，以将多个轴向通孔构造为具有间隔的环形孔。

在该技术方案中，通过将多个轴向通孔设置为多个同心的圆形孔，以能够围绕轴孔形成由隔离筋隔离的环形孔，进而能够使磁通路径的中的磁阻最大化设置。

在上述任一技术方案中，优选地，多个轴向通孔的数量大于磁瓦槽的数量。

在该技术方案中，通过限定轴向通孔的数量大于磁瓦槽的数量，能够进一步增加瓦片式永磁体通过转轴端部的漏磁的磁通路径中的磁阻，从而能够对应地进一步降低在转轴端部产生的漏磁。

在上述任一技术方案中，优选地，多个轴向通孔中任意两个相邻的圆弧形孔之间的间隔距离为0.5mm至1mm。

在该技术方案中，通过限定任意两个相邻的圆弧形孔之间的间隔距离，该间隔距离即两个相邻的圆弧形孔之间的连接筋的厚度，在保证连接强度的基础上，厚度越小，对防漏磁的效果越好。

在上述任一技术方案中，优选地，瓦片式永磁体的两侧还对应开设有沿轴向延伸的隔磁槽。

在该技术方案中，通过在瓦片式永磁体的两侧对应设置隔磁槽，一方面，能够防止永磁体产生磁通短路，另一方面，也有利于降低漏磁概率。

在上述任一技术方案中，优选地，每段转子铁芯由多个转子冲片堆叠构造形成，转子冲片被构造为圆环形冲片，在圆环形冲片上沿外圆的周向开设有多个圆弧形缺口，在多个转子冲片堆叠后，沿轴向对应的圆弧形缺口构造形成磁瓦槽。

在该技术方案中，由多个圆环形的转子冲片堆叠形成转子铁芯，通过在圆环形冲片的外圆上开设圆弧形缺口以构造出轴向的磁瓦槽，在保证可靠性的同时，制备过程更简单。

在上述任一技术方案中，优选地，交替凸极的外圆圆弧与瓦片式永磁体的外圆圆弧的同形构设。

在该技术方案中，通过将交替凸极的外圆圆弧与瓦片式永磁体的外圆圆弧设置为相同的形状，一方面，有利于维持瓦片式永磁体的磁力线的均匀分布，另一方面，同样有利于减小交替凸极永磁电机的转矩脉动。

在上述任一技术方案中，优选地，交替凸极与瓦片式永磁体的外圆圆弧由首尾相连的第一圆弧、第二圆弧与第三圆弧构造形成，第二圆弧设置于圆环形冲片的外圆上，以第二圆弧的中心以及圆环形冲片的圆心之间的连线为中心线，第一圆弧与第三圆弧相对于中心线对称设置，并且第一圆弧与第三圆弧的圆心分别设置于中心线的两侧。

在该技术方案中，通过将交替凸极与瓦片式永磁体的外圆轮廓设置为三段圆弧首尾连接的形状，与原圆环形冲片的外圆上的圆弧相比，两端的圆弧向内侧倾斜设置，进而在交替凸极与永磁体之间的连接处形成瓣状结构，从而有利于提升电机转子与电机定子之间的气隙磁密。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：充磁支撑环，设置于相邻的两端转子铁芯之间，充磁支撑环套设在转轴上，轴向充磁环套设在充磁支撑环上，其中充磁支撑环为磁环。

在该技术方案中，通过设置充磁支撑环，以通过将轴向充磁环套设在充磁支撑环上之后，将充磁支撑环套接在转轴上，与将轴向充磁环直接套设在转轴上的设置方式相比，通过充磁支撑环的绝磁特性，同样能够降低通过转轴漏磁的概率。

本实用新型第二方面的实施例提出了一种交替凸极永磁电机，包括：本实用新型第一方面实施例提出的电机转子，以及与电机转子套设组装的电机定子。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的电机定子的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的电机定子侧向平面结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的电机定子的轴向爆炸结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的电机定子的爆炸结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的电机定子的轴向平面结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的一个实施例转子冲片的平面结构示意图。

其中，图1至图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

102第一段转子铁芯，104第二段转子铁芯，106轴孔，108磁瓦槽，110轴向通孔，202瓦片式永磁体，302轴向充磁环，402转轴，304充磁支撑环。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图6描述根据本实用新型一些实施例的电机转子。

如图1与图6所示，根据本实用新型的实施例的电机转子，包括：至少两段转子铁芯，能够沿轴向对应组装，每段转子铁芯的外壁上沿周向布设多个圆弧形交替凸极，任意两个相邻的交替凸极之间限定出磁瓦槽108上开设有轴孔106以及多个磁瓦槽108，多个磁瓦槽108沿周向间隔开设，相邻的两个磁瓦槽108之间限定出交替凸极，在多个磁瓦槽108与轴孔106之间还开设有多个沿周向分布的轴向通孔110；多个瓦片式永磁体202，对应贴合于多个磁瓦槽108中，在同一段转子铁芯上多个瓦片式永磁体202磁极方向同向设置，相邻的两段转子铁芯上的瓦片式永磁体202的磁极方向反向设置；轴向充磁环302，设置于相邻的两端转子铁芯之间；转轴402，至少两段转子铁芯与轴向充磁环302均同轴套设在转轴402上，其中，相邻的两段转子铁芯沿周向相对偏移设置。

在该实施例中，转子铁芯沿轴向包括至少两段，一方面，通过在任意两段相邻的转子铁芯之间设置轴向充磁环302，能够提升交替凸极永磁电机的输出转矩，进而能够减转矩脉动，减少转轴402端部漏磁的概率，另一方面，通过在磁瓦槽108与轴孔106之间开设多个沿周向分布的轴向通孔110，能够使瓦片式永磁体202通过转轴402端部的漏磁的磁通路径的磁阻变大，因此能够降低瓦片式永磁体202产生的转轴402端部的漏磁，再一方面，通过将相邻的两段转子铁芯沿周向相对偏移设置，并且相邻的两段转子铁芯上的永磁体的磁极方向反向设置，以使瓦片式永磁体202的磁通路径经过轴向充磁环302闭合，进而有利于提升输出转矩。

本领域的技术人员可以理解的是，与现有技术中在轴向通孔110内也设置永磁体的方式相比，本申请中的轴向通孔110内不设置任何填充物，在能够减小转轴402端部的轴向漏磁的同时，还能够降低转子铁芯的重量，从而有利于进一步降低转矩脉动，提升电机转子旋转过程的稳定性。

作为一种设置方式，转子铁芯包括相邻的第一段转子铁芯102与第二段转子铁芯104，在第一段转子铁芯102上的瓦片式永磁体202沿径向从内向外为S极→N极，在第二段转子铁芯104上的瓦片式永磁体202沿径向从内向外为N极→S极。

其中，瓦片式永磁体202可以为茹铁硼永磁体。

另外，本实用新型提供的上述实施例中的电机转子还可以具有如下附加技术特征：

在上述实施例中，优选地，在每段转子铁芯上，磁瓦槽108的数量为K，其中，相邻的两段转子铁芯沿周向相对偏移的角度为360°/2K。

在该实施例中，磁瓦槽108的数量为K，对应的交替凸极的数量为K，对应的永磁电机的极对数也为K，通过向相对偏移的角度确定为360°/2K，对于相邻的两段转子铁芯，第一段转子铁芯102上的瓦片式永磁体202与第二段转子铁芯104上的交替凸极沿轴向对应设置，一方面，进而能够在轴向形成一对磁极，另一方面，也能够防止不同转子铁芯上的永磁体之间的磁场互相干扰，以保证交替凸极永磁电机的正常运行。

在上述任一实施例中，优选地，轴向充磁环302的端面与相邻的转子铁芯上的瓦片式永磁体202背向轴孔106的一侧极性反向设置。

具体地，如图3所示，与第一段转子铁芯102相对的一侧为S极，与第二段转子铁芯104相对的一侧为N极。

在上述任一实施例中，优选地，多个轴向通孔110为同心设置的圆弧形孔，以将多个轴向通孔110构造为具有间隔的环形孔。

在该实施例中，通过将多个轴向通孔110设置为多个同心的圆形孔，以能够围绕轴孔106形成由隔离筋隔离的环形孔，进而能够使磁通路径的中的磁阻最大化设置。

在上述任一实施例中，优选地，多个轴向通孔110的数量大于磁瓦槽108的数量。

在该实施例中，通过限定轴向通孔110的数量大于磁瓦槽108的数量，能够进一步增加瓦片式永磁体202通过转轴402端部的漏磁的磁通路径中的磁阻，从而能够对应地进一步降低在转轴402端部产生的漏磁。

在上述任一实施例中，优选地，多个轴向通孔110中任意两个相邻的圆弧形孔之间的间隔距离为0.5mm至1mm。

在该实施例中，通过限定任意两个相邻的圆弧形孔之间的间隔距离，该间隔距离即两个相邻的圆弧形孔之间的连接筋的厚度，在保证连接强度的基础上，厚度越小，对防漏磁的效果越好。

在上述任一实施例中，优选地，瓦片式永磁体202的两侧还对应开设有沿轴向延伸的隔磁槽。

在该实施例中，通过在瓦片式永磁体202的两侧对应设置隔磁槽，一方面，能够防止永磁体产生磁通短路，另一方面，也有利于降低漏磁概率。

在上述任一实施例中，优选地，每段转子铁芯由多个转子冲片堆叠构造形成，转子冲片被构造为圆环形冲片，在圆环形冲片上沿外圆的周向开设有多个圆弧形缺口，在多个转子冲片堆叠后，沿轴向对应的圆弧形缺口构造形成磁瓦槽108。

在该实施例中，由多个圆环形的转子冲片堆叠形成转子铁芯，通过在圆环形冲片的外圆上开设圆弧形缺口以构造出轴向的磁瓦槽108，在保证可靠性的同时，制备过程更简单。

在上述任一实施例中，优选地，交替凸极的外圆圆弧与瓦片式永磁体202的外圆圆弧的同形构设。

在该实施例中，通过将交替凸极的外圆圆弧与瓦片式永磁体202的外圆圆弧设置为相同的形状，一方面，有利于维持瓦片式永磁体202的磁力线的均匀分布，另一方面，同样有利于减小交替凸极永磁电机的转矩脉动。

在上述任一实施例中，优选地，交替凸极与瓦片式永磁体202的外圆圆弧由首尾相连的第一圆弧、第二圆弧与第三圆弧构造形成，第二圆弧设置于圆环形冲片的外圆上，以第二圆弧的中心以及圆环形冲片的圆心之间的连线为中心线，第一圆弧与第三圆弧相对于中心线对称设置，并且第一圆弧与第三圆弧的圆心分别设置于中心线的两侧。

在该实施例中，通过将交替凸极与瓦片式永磁体202的外圆轮廓设置为三段圆弧首尾连接的形状，与原圆环形冲片的外圆上的圆弧相比，两端的圆弧向内侧倾斜设置，进而在交替凸极与永磁体之间的连接处形成瓣状结构，从而有利于提升电机转子与电机定子之间的气隙磁密。

在上述任一实施例中，优选地，还包括：充磁支撑环304，设置于相邻的两端转子铁芯之间，充磁支撑环304套设在转轴402上，轴向充磁环302套设在充磁支撑环304上，其中充磁支撑环304为磁环。

在该实施例中，通过设置充磁支撑环304，以通过将轴向充磁环302套设在充磁支撑环304上之后，将充磁支撑环304套接在转轴402上，与将轴向充磁环302直接套设在转轴402上的设置方式相比，通过充磁支撑环304的绝磁特性，同样能够降低通过转轴402漏磁的概率。

根据本实用新型的实施例提出了一种交替凸极永磁电机，包括：上述实施例所述的电机转子，以及与电机转子套设组装的电机定子。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。