永磁电机转子、电机及永磁电机转子的加工方法与流程

[0001]
本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种永磁电机转子、电机及永磁电机转子的加工方法。


背景技术：

[0002]
目前，表贴式永磁电机转子的类型主要有以下两种：
[0003]
1、整块式环形磁钢
[0004]
整块式环形磁钢具有易于拆装、气隙磁密正弦度好等优点，但环形磁钢的加工难度较大，导致表贴式永磁电机转子的加工成本增加。
[0005]
2、分块式磁钢
[0006]
分块式磁钢具有加工成本和加工难度低的优点，但现有技术中每块磁钢的充磁方式为沿该磁钢的对称面平行充磁或从该磁钢的外圆的圆心沿径向充磁，待各磁钢分别完成充磁后再进行装配，不仅增大了工作人员的劳动强度，且导致表贴式永磁电机转子的气隙磁密沿周向的分布并非趋近于正弦波，而是一个平顶波，影响电机的运行性能。


技术实现要素：

[0007]
本发明的主要目的在于提供一种永磁电机转子、电机及永磁电机转子的加工方法，以解决现有技术中永磁电机转子的气隙磁密的波形与正弦波相差较大而影响电机性能的问题。
[0008]
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种永磁电机转子，包括：导磁芯轴；磁钢组件，包括多个磁钢段，多个磁钢段围绕形成筒状结构且套设在导磁芯轴外；保护结构，保护结构套设在磁钢组件外，以用于对磁钢组件进行保护；其中，各磁钢段的充磁方向均一致。
[0009]
进一步地，各磁钢段为弧形段，且各弧形段的外周面包括顺次连接的第一平面、第一弧形面、第二平面及第二弧形面，至少一个第一平面与充磁方向之间呈第一夹角设置或者相互平行设置。
[0010]
进一步地，至少一个第二平面与充磁方向之间呈第二夹角设置或者相互平行设置。
[0011]
进一步地，多个弧形段中的部分弧形段的第一平面与充磁方向相互垂直设置，多个弧形段中的部分弧形段的第一平面与充磁方向相互平行设置。
[0012]
进一步地，多个弧形段中的部分弧形段的第二平面与充磁方向相互垂直设置，多个弧形段中的部分弧形段的第二平面与充磁方向相互平行设置。
[0013]
进一步地，每相邻的两个弧形段中的一个弧形段的第一平面与另一个弧形段的第一平面连接。
[0014]
进一步地，各弧形段的第一平面与充磁方向相互垂直设置，各弧形段的第二平面与充磁方向相互平行设置；或者各弧形段的第一平面与充磁方向相互平行设置，各弧形段
的第二平面与充磁方向相互垂直设置。
[0015]
进一步地，各弧形段的第一平面与第二平面在同一平面内。
[0016]
根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括上述的永磁电机转子。
[0017]
根据本发明的另一方面，提供了一种永磁电机转子的加工方法，适用于上述的永磁电机转子，加工方法包括：将永磁电机转子的磁钢组件粘接在永磁电机转子的导磁芯轴的外表面上；将由导磁芯轴和磁钢组件形成的半成品组件放入磁场中，以通过磁场对半成品组件进行充磁；将永磁电机转子的保护结构套设在半成品组件外，以形成永磁电机转子。
[0018]
根据本发明的另一方面，提供了一种永磁电机转子的加工方法，适用于上述的永磁电机转子，加工方法包括：将永磁电机转子的磁钢组件粘接在永磁电机转子的导磁芯轴的外表面上；将永磁电机转子的保护结构套设在磁钢组件外，以形成永磁电机转子；将由永磁电机转子放入磁场中，以通过磁场对永磁电机转子进行充磁。
[0019]
应用本发明的技术方案，永磁电机转子包括导磁芯轴和磁钢组件。其中，磁钢组件包括多个磁钢段，多个磁钢段围绕形成筒状结构且套设在导磁芯轴外，且各磁钢段的充磁方向均一致。这样，上述充磁方式使得永磁电机转子的气隙磁密波形得到很好的改善，以使气隙磁密接近正弦形分布，显著降低了气隙磁密的高次谐波，从而提高了电机的运行性能，解决了现有技术中永磁电机转子的气隙磁密的波形与正弦波相差较大而影响电机性能的问题，提高了电机的运行效率。
附图说明
[0020]
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0021]
图1示出了根据本发明的永磁电机转子的实施例一的结构示意图；以及
[0022]
图2示出了图1中的永磁电机转子的气隙磁密波形图。
[0023]
其中，上述附图包括以下附图标记：
[0024]
10、导磁芯轴；20、磁钢组件；21、磁钢段；211、第一平面；212、第一弧形面；213、第二平面；214、第二弧形面；30、保护结构。
具体实施方式
[0025]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0027]
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
[0028]
为了解决现有技术中永磁电机转子的气隙磁密的波形与正弦波相差较大而影响电机性能的问题，本申请提供了一种永磁电机转子、电机及永磁电机转子的加工方法。
[0029]
实施例一
[0030]
如图1所示，永磁电机转子包括导磁芯轴10、磁钢组件20及保护结构30。磁钢组件20包括多个磁钢段21，多个磁钢段21围绕形成筒状结构且套设在导磁芯轴10外，保护结构30套设在磁钢组件20外，以用于对磁钢组件20进行保护。其中，各磁钢段21的充磁方向均一致。
[0031]
应用本实施例的技术方案，永磁电机转子包括导磁芯轴10和磁钢组件20。其中，磁钢组件20包括多个磁钢段21，多个磁钢段21围绕形成筒状结构且套设在导磁芯轴10外，且各磁钢段21的充磁方向均一致。这样，上述充磁方式使得永磁电机转子的气隙磁密波形得到很好的改善，以使气隙磁密接近正弦形分布，显著降低了气隙磁密的高次谐波，从而提高了电机的运行性能，解决了现有技术中永磁电机转子的气隙磁密的波形与正弦波相差较大而影响电机性能的问题，提高了电机的运行效率。
[0032]
在本实施例中，磁钢组件20受到的拉应力相比于整环磁钢有了显著的降低，以使磁钢组件20在高速旋转时更加安全，有效避免了整环磁钢拉应力容易超出极限强度的问题。同时，磁钢组件20的分块式设计降低了加工难度和加工成本。
[0033]
在本实施例中，各磁钢段21为弧形段，且各弧形段的外周面包括顺次连接的第一平面211、第一弧形面212、第二平面213及第二弧形面214，至少一个第一平面211与充磁方向之间相互平行设置。这样，在工作人员将多个磁钢段21粘接在一起并形成环形结构后，通过选取设定的磁钢段21，以该磁钢段21的第一平面211作为参考面，在对磁钢组件20进行充磁时，使得充磁方向与该第一平面211相互平行设置，便于工作人员对磁钢组件20进行充磁，降低了工作人员的操作难度。
[0034]
可选地，至少一个第一平面211与充磁方向之间呈第一夹角设置。这样，在工作人员将多个磁钢段21粘接在一起并形成环形结构后，通过选取设定的磁钢段21，以该磁钢段21的第一平面211作为参考面，在对磁钢组件20进行充磁时，使得充磁方向与该第一平面211之间呈第一夹角，便于工作人员对磁钢组件20进行充磁，降低了工作人员的操作难度。
[0035]
可选地，至少一个第二平面213与充磁方向之间呈第二夹角设置或者相互平行设置。这样，在工作人员将多个磁钢段21粘接在一起并形成环形结构后，通过选取设定的磁钢段21，以该磁钢段21的第二平面213作为参考面，在对磁钢组件20进行充磁时，使得充磁方向与该第二平面213之间呈第二夹角设置或者相互平行设置，便于工作人员对磁钢组件20进行充磁，降低了工作人员的操作难度。
[0036]
在本实施例中，磁钢段21为八段，两个磁钢段21的第一平面211与充磁方向之间相互平行设置，两个磁钢段21的第二平面213与充磁方向之间相互平行设置，以便于工作人员对磁钢组件20进行充磁操作。
[0037]
需要说明的是，永磁电机转子的充磁方向不限于此，可根据工况进行调整，只要确保各磁钢段21的充磁方向一致即可。
[0038]
在本实施例中，多个弧形段中的部分弧形段的第一平面211与充磁方向相互垂直设置，多个弧形段中的部分弧形段的第一平面211与充磁方向相互平行设置。具体地，八个弧形段中的两个弧形段的第一平面211与充磁方向相互垂直设置，八个弧形段中的两个弧形段的第一平面211与充磁方向相互平行设置，以使工作人员对充磁方向的选取更加容易、简便，降低了工作人员的劳动强度。
[0039]
在本实施例中，多个弧形段中的部分弧形段的第二平面213与充磁方向相互垂直
设置，多个弧形段中的部分弧形段的第二平面213与充磁方向相互平行设置。具体地，八个弧形段中的两个弧形段的第二平面213与充磁方向相互垂直设置，八个弧形段中的两个弧形段的第二平面213与充磁方向相互平行设置，以使工作人员对充磁方向的选取更加容易、简便，降低了工作人员的劳动强度。
[0040]
在本实施例中，每相邻的两个弧形段中的一个弧形段的第一平面211与另一个弧形段的第一平面211连接。这样，上述设置使得相邻的两个弧形段之间的连接更加容易、精确，降低了工作人员的操作难度。
[0041]
具体地，永磁电机转子的气隙磁密波形如图2所示，从图2中可以看出：永磁电机转子的气隙磁密波形整体趋近于标准正弦波，正弦度良好，进而提升了电机的运行性能，降低了电机的运行噪声及振动。
[0042]
在本实施例中，各磁钢段21采用同一种材料，以确保磁钢组件20上的应力均匀分布。
[0043]
可选地，各磁钢段21采用smco、稀土ndfeb等适合高速电机的永磁材料制成。
[0044]
在本实施例中，各磁钢段21的内表面与导磁芯轴10的外圆面之间、相邻的两个磁钢段21彼此间的接触面均紧密贴合，并使用磁钢胶进行固定。
[0045]
在本实施例中，导磁芯轴10采用40crnimoa等强度较好的导磁材料制成。
[0046]
可选地，导磁芯轴10为永磁电机转子的前短轴或后短轴的一部分，或者为单独的一小段。
[0047]
可选地，保护结构30采用镍基合金、钛合金等高强度合金材料制成；或者采用碳纤维、玻璃纤维等高强度纤维材料绑扎而成。
[0048]
在本实施例中，保护结构30与磁钢组件20之间过盈配合，以在转子不同组件之间传递机械转矩。同时，在永磁电机转子进行高速旋转时，保护结构30的上述设置提供的静态预压力可以抵消内部结构的部分离心力，减小内部结构(尤其是磁钢组件20)产生的应力，保护永磁电机转子安全运行。
[0049]
本申请还提供了一种电机(未示出)，包括上述的永磁电机转子。
[0050]
本申请还提供了一种永磁电机转子的加工方法，适用于上述的永磁电机转子，加工方法包括：
[0051]
将永磁电机转子的磁钢组件粘接在永磁电机转子的导磁芯轴的外表面上；
[0052]
将由导磁芯轴和磁钢组件形成的半成品组件放入磁场中，以通过磁场对半成品组件进行充磁；
[0053]
将永磁电机转子的保护结构套设在半成品组件外，以形成永磁电机转子。
[0054]
具体地，待磁场对由导磁芯轴和磁钢组件形成的半成品组件完成充磁操作后再套设保护结构，以确保磁场能够对磁钢组件进行良好的充磁。这样，上述加工方法不仅可以简化永磁电机转子的充磁流程，又可以保证气隙磁密正弦度良好。
[0055]
实施例二
[0056]
实施例二中的永磁电机转子与实施例一中的区别在于：磁钢段21的个数不同。
[0057]
在本实施例中，磁钢段为四个，各弧形段的第一平面与充磁方向相互垂直设置，各弧形段的第二平面与充磁方向相互平行设置。这样，在工作人员将多个磁钢段粘接在一起并形成环形结构后，通过选取设定的磁钢段，以磁钢段的第一平面或第二平面作为参考面，
在对磁钢组件进行充磁时，使得充磁方向与第一平面相互垂直、与第二平面相互平行，便于工作人员对磁钢组件进行充磁，降低了工作人员的操作难度。同时，上述设置进一步降低了磁钢组件受到的拉应力，也使得磁钢组件的加工更加容易、简便，降低了加工难度。
[0058]
可选地，各弧形段的第一平面与充磁方向相互平行设置，各弧形段的第二平面与充磁方向相互垂直设置。这样，在工作人员将多个磁钢段粘接在一起并形成环形结构后，通过选取设定的磁钢段，以磁钢段的第一平面或第二平面作为参考面，在对磁钢组件进行充磁时，使得充磁方向与第一平面相互平行、与第二平面相互垂直，便于工作人员对磁钢组件进行充磁，降低了工作人员的操作难度。
[0059]
实施例三
[0060]
实施例三中的永磁电机转子与实施例一中的区别在于：磁钢段21的个数不同。
[0061]
在本实施例中，磁钢段的个数为两个，各弧形段的第一平面与第二平面在同一平面内。这样，上述设置进一步降低了磁钢组件受到的拉应力，也使得磁钢组件的加工更加容易、简便，降低了加工难度。
[0062]
实施例四
[0063]
实施例四中的永磁电机转子的加工方法与实施例一中的区别在于：加工方法的顺序不同。
[0064]
本申请还提供了一种永磁电机转子的加工方法，适用于上述的永磁电机转子，加工方法包括：
[0065]
将永磁电机转子的磁钢组件粘接在永磁电机转子的导磁芯轴的外表面上；
[0066]
将永磁电机转子的保护结构套设在磁钢组件外，以形成永磁电机转子；
[0067]
将由永磁电机转子放入磁场中，以通过磁场对永磁电机转子进行充磁。
[0068]
具体地，待工作人员对永磁电机转子完成装配后，再放入磁场中进行充磁，以防止工作人员在搬运或转移永磁电机转子过程中将磁钢组件损坏而影响永磁电机转子的正常使用。
[0069]
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
[0070]
永磁电机转子包括导磁芯轴和磁钢组件。其中，磁钢组件包括多个磁钢段，多个磁钢段围绕形成筒状结构且套设在导磁芯轴外，且各磁钢段的充磁方向均一致。这样，上述充磁方式使得永磁电机转子的气隙磁密波形得到很好的改善，以使气隙磁密接近正弦形分布，显著降低了气隙磁密的高次谐波，从而提高了电机的运行性能，解决了现有技术中永磁电机转子的气隙磁密的波形与正弦波相差较大而影响电机性能的问题，提高了电机的运行效率。
[0071]
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0072]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
[0073]
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0074]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。