电机转子铁芯段、及具有其的转子铁芯总成和电机转子的制作方法

1.本发明涉及电机领域，尤其涉及一种电机转子铁芯段及具有其的转子铁芯总成和电机转子。


背景技术：

2.内置式永磁同步电机包括电机转子，其中电机转子包括转子轴和转子铁芯总成，转子铁芯总成包括多个叠放设置的铁芯段，每个铁芯段包括叠放设置的多层转子冲片，且在转子冲片上设有隔磁桥。相关技术中，隔磁桥是转子冲片的一部分，其通常由导磁材料制成，因此内置式转子结构容易在隔磁桥处产生漏磁现象，导致电机的输出效率下降。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电机转子铁芯段、转子铁芯总成、电机转子，该电机转子铁芯段能够改善电机转子的漏磁现象，提升电机的输出效率。
4.本发明提供的电机转子铁芯段包括叠放设置并固定连接的至少一第一冲片和至少一第二冲片，所述第一冲片为分体式冲片，所述第二冲片为一体式冲片，所述第一冲片和所述第二冲片上均设有空气槽，所述第一冲片包括第一主体和沿径向位于所述第一主体外侧的分体件，所述第一主体与分体件之间相互独立并形成有间隔，和/或，分体件之间相互独立并形成有间隔；
5.所述间隔形成能通向所述第一冲片外部的空气槽，该空气槽为防漏磁空气槽，该防漏磁空气槽被配置为在永磁体安装在所述第一冲片上后，使所述第一冲片上的相邻永磁体之间无隔磁桥。
6.可选地，所述分体件包括沿径向距离所述第一主体由近到远依次设置的第一分体件和第二分体件，所述第一主体与所述第一分体件相互独立并形成第一间隔，所述第一分体件和所述第二分体件相互独立并形成第二间隔，所述第一间隔形成第一空气槽，所述第二间隔形成第二空气槽，所述第一空气槽与所述第二空气槽均为防漏磁空气槽。
7.可选地，所述分体件包括沿径向距离所述第一主体由近到远依次设置的第一分体件和第二分体件，所述第一主体与所述第二分体件的其中之一与所述第一分体件间隔设置，在所述第一主体与所述第一分体件之间或在所述第一分体件和所述第二分体件之间形成防漏磁空气槽。
8.可选地，所述第一主体与所述第一分体件之间形成防漏磁空气槽时，所述第一分体件和所述第二分体件还连为一体并形成分体组，所述第一主体与所述第一分体件之间的间隔形成第一空气槽，所述第一空气槽为防漏磁空气槽，所述分体组上设有第二空气槽，且所述第二空气槽的端部到所述分体组外边缘之间的部分能形成隔磁桥。
9.可选地，所述第一分体件和所述第二分体件之间形成防漏磁空气槽时，所述第一主体和所述第一分体件连为一体，连为一体的所述第一主体和所述第一分体件上设有所述第一空气槽；从所述第一空气槽的端部到连为一体的所述第一主体和所述第一分体件的外
边缘，该部分所述第一冲片能形成隔磁桥；连为一体的所述第一主体和所述第一分体件与所述第二分体件之间的间隔形成第二空气槽，所述第二空气槽为防漏磁空气槽。
10.可选地，所述第二冲片包括第二主体、第一离散部和第二离散部，所述第二主体与所述第一离散部之间间隔设置，且彼此之间连接有隔磁桥；所述第一离散部与所述第二离散部之间间隔设置，且彼此之间连接有隔磁桥。
11.可选地，所述第二冲片由导磁材料制成，所述隔磁桥为s型或弧形型或折线型或波浪型。
12.可选地，所述第二冲片由非导磁材料制成，所述隔磁桥仅作为连接筋，连接所述第一离散部与所述第二离散部，或连接所述第二主体与所述第一离散部。
13.可选地，所述第二主体、所述第一离散部和所述第二离散部的形态分别与所述第一主体、所述第一分体件和所述第二分体件的形态相同。
14.本发明还提供一种转子铁芯总成，包括如上任一项所述的电机转子铁芯段，铁芯段的数量至少为一。
15.本发明还提供一种电机转子，包括护套、转子轴和如上所述的转子铁芯总成，所述护套包裹在所述转子铁芯总成的外侧。
16.本发明通过在电机转子铁芯段中使用第一冲片和第二冲片，使第一冲片为无隔磁桥或少隔磁桥的分体结构，第二冲片为有隔磁桥或隔磁桥仅作为连接筋的一体式结构，能够简化转子装配难度，最大程度减少应用该结构的电机的漏磁现象，并能够轻松实现转子斜极。本结构的上述有益效果在电机转子采用的磁钢层数越多时越明显。
17.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
18.图1为本发明实施例一中第一冲片的俯视图。
19.图2为本发明实施例一中第一空气槽和第二空气槽的示意图。
20.图3为本发明实施例一中第一冲片及安装在其上的永磁体的结构示意图。
21.图4为本发明实施例一中第二冲片的结构示意图。
22.图5为本发明实施例一中五层转子冲片的示意图一。
23.图6为本发明实施例一中五层转子冲片的示意图二。
24.图7为本发明实施例一中五层转子冲片装配完成后的俯视图。
25.图8为本发明实施例二中第二冲片的结构示意图。
26.图9为本发明实施例三中第一冲片的结构示意图。
27.图10为本发明实施例四中转子铁芯总成的爆炸图；
28.图11为本发明实施例四中铁芯段、转子铁芯总成和转子轴的示意图一；
29.图12为本发明实施例四中铁芯段、转子铁芯总成和转子轴的示意图二。
30.附图标记说明
31.1-第一冲片，11-第一主体，111-第一中心部，112-第一齿牙，12-第一分体件，13-第二分体件，14-第一空气槽，15-第二空气槽，16-分体组，2-永磁体，3-单元置入空间，4-第
二冲片，41-第二主体，42-第一离散部，43-第二离散部，44-第三空气槽，45-第四空气槽，5-隔磁桥，6-第一铁芯段，7-第二铁芯段，8-第三铁芯段，9-护套。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
33.本发明的说明书和权利要求书中的术语“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。
34.实施例一
35.如图1所示，本实施例提供一种电机转子，该电机转子包括转子铁芯总成，转子铁芯总成包括铁芯段，铁芯段包括为分体式的第一冲片1(硅钢制)，且第一冲片1为无隔磁桥结构。
36.具体地，第一冲片1包括第一主体11，以及位于第一主体11外侧并沿自身径向依次布置的两层分体件，这两层分体件为自第一主体11由内到外依次布置的第一分体件12和第二分体件13，其中第一主体11与第一分体件12相互独立并形成第一间隔，第一分体件12与第二分体件13相互独立并形成第二间隔，第一主体11与第一分体件12之间的第一间隔形成用于放置永磁体2的第一空气槽14，第一分体件12与第二分体件13之间的第二间隔形成同样用于放置永磁体2的第二空气槽15。对此更为详细的描述是，第一主体11包括多边型状的第一中心部111和自第一中心部111的侧表面向外延伸形成的第一齿牙112，第一齿牙112在第一中心部111上沿周向间隔设置，相邻的第一齿牙112与第一中心部111的外轮廓之间连成开口向外的梯型状缺口。与之相对应地，本实施例中的第一分体件12具有近似裤衩型的横截面，并具有开口向外的三角形缺口，第一分体件12位于前述梯型状缺口中，同时与第一主体11之间形成平底漏斗形状的第一空气槽14；本实施例中的第二分体件13具有近似三角形的横截面，并位于前述三角形缺口中，同时与第一分体件12之间形成三角形的第二空气槽15；第一空气槽14与第二空气槽15均能在第一冲片1的径向平面上连通第一冲片1的外部，使得当永磁体2被置入第一冲片1上的空气槽中后，相邻的永磁体2之间能在第一冲片1上形成无隔磁桥结构。这种能使得永磁体2置入后，相邻永磁体2在该转子冲片上形成无隔磁桥结构的空气槽，本文称之为防漏磁空气槽。
37.请进一步参阅图2，以第二空气槽15的内边缘和外边缘的顶点连线形成中心轴i，中心轴i显而易见地将第一空气槽14与第二空气槽15一分为二；以一半的第一空气槽14或第二空气槽15为单元置入空间3，如图3所示，本实施例中的永磁体2被配置为与单元置入空间3一一对应，更为具体而言，当永磁体2被安装在第一冲片1上后，一个单元置入空间3将被用于容纳一个条形的永磁体2；位于同一空气槽中的永磁体2倾斜布置且相互之间形成夹角，呈v型地布置在第一冲片1上。
38.请进一步参阅图4，本实施例中的铁芯段还包括为一体式的第二冲片4(硅钢制)，第二冲片4为有隔磁桥结构。第二冲片4具体包括第二主体41、第一离散部42和第二离散部43，其中第二主体41与第一离散部42间隔设置，第一离散部42与第二离散部43间隔设置，第二主体41与第一离散部42之间的间隔形成第三空气槽44，第一离散部42与第二离散部43之间的间隔形成第四空气槽45，第二主体41、第一离散部42和第二离散部43的形态分别与第
一主体11、第一分体件12和第二分体件13相同，第二主体41包括分别与第一中心部111和第一齿牙112形状相同的第二中心部和第二齿牙。如此设置的目的在于：有利于实现转子冲片与转子冲片之间的对齐。
39.承上述，在第一离散部42与第二中心部之间设有s型的隔磁桥5，该隔磁桥5的一端与第二中心部连为一体，另一端与第一离散部42连为一体；在第一离散部42与分别位于其不同侧的两个第二齿牙之间，也分别设有两个s型的隔磁桥5，这两个隔磁桥5的一端与对应的第二齿牙连为一体，另一端与第一离散部42连为一体，且该s型隔磁桥5整体位于第一离散部42的外边缘的内侧，使得第二冲片4的边缘呈现凹凸不平的形状；如此，在第三空气槽44中存在三个隔磁桥5，这三个隔磁桥5将第三空气槽44分为两段钩型的空间；与之类似地，在第四空气槽45中也设有三个隔磁桥5，这三个隔磁桥5中的之一与第一离散部42的中部相连，余下之二分别与第一离散部42的不同端部相连，这三个隔磁桥5将第四空气槽45分为两段钩型的空间。本实施例中，第三空气槽44和第四空气槽45均不是防漏磁空气槽。
40.请进一步参阅图5，本实施例中的电机转子包括五层转子冲片，这五层转子冲片由三个第二冲片4和二个第一冲片1叠放而成；更为具体而言，第一冲片1与第二冲片4叠放并依次交替设置，形成了a、b、c、d、e共五层转子冲片，其中a、c、e层为第二冲片4，b、d层为第一冲片1。如图6和图7所示，当第一冲片1与第二冲片4叠放并装入永磁体2后，每个永磁体2与隔磁桥5之间均间隔设置，使得第三空气槽44和第四空气槽45(见图4)均不是防漏磁空气槽。
41.可选地，第一主体11、第一分体件12和第二分体件13可以为具有一定厚度的块状物，也可以为由多层对应形状的片体交叠形成，其中，片体的设置数量是本领域技术人员可以灵活选择的。
42.当第一主体11、第一分体件12和第二分体件13由多层对应形状的片体交叠形成时，第一冲片1与第二冲片4交替设置形成铁芯段的步骤包括：
43.s1：将一片第二冲片4放置在操作台上；该第二冲片4即为第e层转子冲片；
44.s2：使用铆接或焊接或粘接等手段，将一块与第一主体11横截面形状相同的片体固定在第二冲片4上，并使其和第二中心部对齐；
45.s3：将另一块与第一主体11横截面形状相同的片体放置在s2中位于第二冲片4的片体上；重复该步骤，直至第一主体11由多层与第一主体11横截面相同的片体交叠形成；
46.s4：使用铆接或焊接或粘接等手段，将一层与第一分体件12的横截面形状相同的片体固定在第二冲片4上，使该片体和第一离散部42对齐；
47.s5：使第一分体件12由数层s4中的片体交叠形成；此后，第一空气槽14形成；
48.s6：使用铆接或焊接或粘接等手段，将一层与第二分体件13的横截面形状相同的片体固定在第二冲片4上，使该片体和第二离散部43对齐；
49.s7：重复s6，直至第二分体件13被s6中的片体交叠形成；此后，第二空气槽15形成，第一冲片1形成，该第一冲片1即为第d层转子冲片；
50.s8：使用铆接或焊接或粘接等手段，将一片第二冲片4固定在第一冲片1上，并使此二者对齐；该第二冲片4即为第c层转子冲片；
51.s9：重复上述步骤，直至五层转子冲片叠放完毕。
52.五层转子冲片叠放完毕后，在轴向上会形成由多个空气槽对齐而成的用于置入永
磁体2的通道，基于此，再将永磁体2置入这些通道中，即可得到装有永磁体2的铁芯段。
53.需要说明的是，本实施例中空气槽和分体件的数量是本领域技术人员可以灵活设置的，例如在转子冲片的径向上，空气槽和分体件的数量可以均为一，而非本实施例中的二(即有在转子冲片径向方向上依次设有两个分体件)。
54.实施例二
55.如图8所示，本实施例与实施例一的区别之处在于，本实施例中的第二冲片4上，第三空气槽44包括两个间隔设置的钩型贯穿槽，这两个钩型贯穿槽靠近第二主体41中心的端部之间设有为第二主体41的一部分的直条型隔磁桥5，这两个钩形贯穿槽远离第二主体41中心的端部与第二主体41的边缘之间存在一定距离，也即这两个钩形贯穿槽远离第二主体41中心的端部外侧设有为第二主体41的一部分的隔磁桥5。
56.实施例三
57.如图9所示，本实施例与实施例一的区别之处在于，本实施例中的第一冲片1包括自沿其径向布置的一层分体件；视该分体件为分体组16，分体组16相当于第二分体件13自其外边缘沿周向与第一分体件12开口侧的两端部分别连为一体后的形状；基于此，第一空气槽14形成于第一主体11与分体组16之间，第二空气槽15贯穿分体组16，且其外边沿与分体组16的外边沿之间存在一定距离，该距离形成了隔磁桥5；也即，在第一冲片1上仅第二空气槽15的外侧设有隔磁桥5，第二空气槽15的内部以及第一空气槽14的内部和外侧均为无隔磁桥5设计。基于此，本实施例中的第一冲片1为少隔磁桥结构，其上的第二空气槽15不是防漏磁空气槽，第一空气槽14为防漏磁空气槽。
58.可选地，本实施例中第一空气槽14与第二空气槽15之间的设置方式也可以相互调换，即第一分体件12和第二分体件13之间的间隔形成为防漏磁空气槽的第二空气槽15；第一主体11和第一分体件12连为一体，第一空气槽14设置在连为一体的第一主体11和第一分体件12上，且从第一空气槽14的端部到连为一体的第一主体11和第一分体件12的外边缘，该部分对应的第一冲片1能形成隔磁桥5。
59.实施例四
60.如图10和图11所示，本实施例与实施例一的区别之处在于，a、b、c、d、e五层转子冲片由三个第一冲片1和两个第二冲片4叠放而成；更为具体而言，其中a、c、e层为第一冲片1，b、d层为第二冲片4。
61.进一步地，本实施例中的电机转子包括护套9、转子轴和转子铁芯总成，其中转子铁芯总成套设在转子轴上，并包括三个叠放设置的铁芯段，每个铁芯段包括前述a～e五层转子冲片；护套9紧密地包裹在转子铁芯总成的外侧，防止在电机转子的高速运动中，永磁体2或第一冲片1的部分部位可能脱出电机转子。
62.请结合参阅图11和图12，将本实施例中的三个铁芯段记为第一铁芯段6、第二铁芯段7和第三铁芯段8，第一铁芯段6、第二铁芯段7和第三铁芯段8之间互不对齐，从而使本实施例中的电机转子具有斜极结构。当然地，斜极结构中铁芯段的数量至少为一，例如当铁芯段的数量为一时，通过改变转子冲片与转子冲片之间叠装时的角度，也可使诸如相邻层转子冲片上各自的永磁体2之间彼此错开，形成斜极结构。
63.需要说明的是，本实施例中将隔磁桥5设为s型的原因在于，s型隔磁桥5的路径长度较长，能够在一定程度上改善应用第二冲片4的电机转子的漏磁现象；并且，尽管s型隔磁
桥5相对于条形状隔磁桥5较易变形，但在转子铁芯总成的装配阶段，s型隔磁桥5的设计已能使第二冲片4为一体式冲片，并有利于转子铁芯总成的便利装配，使转子铁芯总成中的各铁芯段在装配和成型过程中不易散架，随后，在该转子铁芯总成、转子轴和护套9完成装配并形成电机转子后，由于护套9的设置能够确保电机转子整体的强度，因此s型隔磁桥5也不需要承担确保电机转子强度的功能，其易变形的特性并不会对电机转子产生结构上的负面影响。可选地，在满足隔磁桥5的强度可使转子冲片顺利完成装配的前提下，为使隔磁桥5具有较长的路径长度，隔磁桥5也可被设置为弧形、折线形、波浪形等异形结构，从而达到降低漏磁的效果。当然地，也可以辅以相关技术中通常使用的减少隔磁桥5宽度的做法，达到减少漏磁的目的。
64.实施例五
65.本实施例与实施例三的区别之处在于，电机转子中至少有一片第二冲片4由非磁性材料制成，此时第二冲片4上的所有隔磁桥5均不会导致漏磁，只起到连接第一离散部42和第二主体41、连接第二离散部43和第二主体41的作用，实际上即为连接筋；这种情况下，本领域技术人员可以根据需要灵活设置其形态，从而有针对性地进行诸如电磁性能或转子冲片强度的优化；例如，在某些电机转子中，其电磁性能已超过需求值存在冗余，此时将少数第二冲片4更换为非磁性材料，不但不会明显影响电机转子的电磁性能，还能够减少生产成本。
66.还需要说明的是，尽管上述所有实施例中的第一冲片1为分体式冲片，由多个分块拼接而成，但由于第一冲片1与第二冲片4交替设置，因此在第一冲片1与第二冲片4的装配过程中，上述所有实施例均不会发生转子冲片难以装配和转子冲片装配或成形途中易散架的问题，能够确保转子冲片的装配难度小，且无需再为防止转子冲片在装配或成形途中散架而专门涉及对应的固定工装。与之类似地，上述所有实施例中的电机转子铁芯段均有利于形成具有斜极结构的电机转子；更为具体而言，在上述所有实施例中若希望形成具有斜极结构的电机转子，只需单独装配好各铁芯段，再依次交叠设置各铁芯段即可；在此过程中，各铁芯段不易散架，工程师无需为了设置斜极结构而在各转子冲片上设置对应的工艺孔，用于穿过某些固定件，以防止各铁芯段在进行斜极设置时散架。
67.可选地，上述所有实施例中，第二冲片4可以为铁芯段诸多转子冲片中最边缘的转子冲片，也可以设置在铁芯段的内部。
68.本实施例中，第一冲片1和第二冲片4的设置数量至少为一，一铁芯段中至少应用一片第二冲片4，以达到上述的在尽量减少隔磁桥5设置的前提下，还能使转子冲片在装配或成形过程中不易散架的目的。
69.更进一步地，上述所有实施例中的电机转子铁芯段还可应用于同步磁阻电机，此时，改变空气槽的槽型，可以改变转子磁路磁阻分布，使转子交、直轴磁路产生较大的磁阻差异，呈现凸极效应，根据磁阻最小原理，令使电机产生较大的磁阻转矩。
70.综上所述，本发明通过在电机转子铁芯段中使用第一冲片1和第二冲片4，使第一冲片1为无隔磁桥5或少隔磁桥5的分体结构，第二冲片4为有隔磁桥5或隔磁桥5仅作为连接筋的一体式结构，能够简化转子装配难度，最大程度减少应用该结构的电机的漏磁现象，并能够轻松实现转子斜极。本结构的上述有益效果在电机转子采用的磁钢层数越多时越明显。
71.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。