一种斜极式永磁电机转子及电机的制作方法

1.本实用新型属于电机技术领域，尤其是涉及一种斜极式永磁电机转子及电机。


背景技术：

2.为了减小永磁电机谐波分量、减小电磁噪音、减小转矩脉动和减小齿槽转矩，定、转子轴线需要设计成在空间形成一定角度，也就是线定子或者转子，其中一个需要设计成有一定斜度。而定子斜槽方案普遍存在在手工嵌线产品上，定子斜槽方案在自动绕线机上生产比较困难，所以实现永磁电机线定子、转子自动化生产，需要将转子设计成斜极，而线定子是直槽的。通常转子采用“/”和“〈”来实现斜极，而相比两者差异和优劣点的话，“/”线性斜极的方案减小齿槽转矩效果较好，但是定、转子磁场会产生相应的轴向力，需要增加相应手段来消除，不然会影响轴承寿命；在同一款冲片上做不同铁心高度方案时，调整灵活性较差，在确定斜度和叠数后，就改不了叠数了。
3.目前对于交流永磁电机应用最熟悉的行业还是新能源汽车上的应用，而新能源汽车行业的转子结构也是从最早的“i”到“/”再到“〈”，进行了3个迭代，而每一次结构的优化，产品性能和制造生产工艺合理性有所提升。直到近几年工业制造行业的永磁电机逐步的在市场上出现，而随着而来的一些问题也需要同时去解决，比如，新能源汽车的永磁电机，相对产品比较单一，一个规格产品就可以有2-3年的商品生命周期，而且一旦生命周期结束，就会全新开发一款新的产品。所以，之前生产新能源汽车的永磁电机，根本不太需要考虑不同功率规格的产品设计兼容性，而其自动化设备也是单一为这一款产品服务，等到商品周期结束，才会考虑替换相应的生产工装模具。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种可以任意搭配不同设计铁芯高度，通用性好，生产效率高的斜极式永磁电机转子及具有该转子的电机。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种斜极式永磁电机转子，包括：
6.转轴；
7.转子铁芯，包括多个沿转轴的轴向叠合的转子冲片，该转子冲片带有转轴孔，围绕转轴孔分布、内设有磁钢的磁钢装配槽，及永磁体；
8.端板，用于在两端夹持转子铁芯；
9.多个转子冲片分为至少两个转子冲片组，转子冲片组沿转轴的轴向重复排列；
10.每个转子冲片组至少包括两个转子冲片，相邻转子冲片的永磁体错位设置。
11.进一步的，所述转子冲片组的数量为多组。
12.进一步的，所述转子冲片组的数量为4-8组，每个转子冲片组包括两个转子冲片。
13.进一步的，所述磁钢以一字型排布，其与转轴的轴线相垂直，相邻n极和s极之间的夹角为90
°
。
14.进一步的，所述转轴孔的部分沿径向向内突出形成第一凸键和第二凸键，该第一凸键正对磁钢，该第二凸键与磁钢的中线呈夹角设置，该夹角为总斜极角度的一半。
15.进一步的，转子冲片的中心和永磁体圆弧圆心形成偏离l。
16.进一步的，所述转子冲片上开设有多个安装孔，其沿转轴孔外周间隔布设，且位于磁钢的径向内侧。
17.本实用新型还公开了一种电机，包括上述的斜极式永磁电机转子。
18.结合背景技术2款类型结构特点，本实用新型优化设计了一款锯齿交替斜极式的永磁电机转子，其结构原理就是将多个“〈”叠片组合在一起，在消除轴向力同时，齿槽转矩还是接近“〈”，而多个相同高度的转子冲片，可以任意搭配不同设计转子铁芯高度，通用性比较好，而且只有一款转子冲片规格和一个转子铁芯高度，大大提高了自动化插磁钢设备的生产效率。
19.本实用新型的有益效果是：1)将转子铁芯制作成锯齿交替斜极结构，抵消了电机轴向磁场力；2)增加了转子冲片的兼容性，设计调整灵活性高，在满足产品质量和性能的前提下，降低了生产制造过程成本，提高生产效率，产品通用性高；3)利用非均匀气隙，减小了齿槽转矩，整体电机综合性能良好。
附图说明
20.图1为本实用新型中电机的分解结构示意图。
21.图2为本实用新型中电机转子的立体图。
22.图3为本实用新型中电机转子的主视图。
23.图4为图3中的b处结构放大图。
24.图5为图3中的a-a剖视图。
25.图6为本实用新型中转子冲片的主视图。
26.图7为现有技术中的“〈”转子结构。
27.其中，1-转轴，2-转子铁芯，21-转子冲片，211-安装孔，210-转子冲片组，22-转轴孔，221-第一凸键，222-第二凸键，23-磁钢，24-磁钢装配槽，25-永磁体，26-偏心圆弧凸起，27-转子冲片中心圆，28-交点，3-端板，31-钢圈。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
29.如图2-图6所示，一种斜极式永磁电机转子，包括转轴1，转子铁芯2，及夹持转子铁芯2两端的端板3，转子铁芯2包括多个沿转轴1的轴向叠合的转子冲片21，该转子冲片21带有转轴孔22，围绕转轴孔22分布、内部设置有磁钢23的磁钢装配槽24，及永磁体25。
30.如图3所示，多个转子冲片21分为至少两个转子冲片组210，转子冲片组210沿转轴
1的轴向重复排列。每个转子冲片组210至少包括两个转子冲片21，相邻转子冲片21的永磁体25错位设置，此处的错位设置指的是，相邻转子冲片21的永磁体25的交界线不位于同一轴线上。
31.转子冲片组210的数量为多组，可以是4-8组，在本实施例中，如图3所示，具体为7组，7组转子冲片组210沿转轴1的轴向重复排列，每个转子冲片组210包括两个转子冲片21。换句话说，如图4所示，相邻转子冲片21的交界线呈锯齿交替状。
32.磁钢23以一字型排布，其与转轴1的轴线相垂直，形成n、s磁极，相邻n极和s极之间的夹角为90
°
。以4极电机为例，每个磁极形成90
°
角度，一组n、s为一个对极，极对数就是4/2＝2对极，其它极数的磁场角度以此类推。
33.转子冲片21上开设有多个安装孔211，其沿着转轴孔22外周间隔布设，且位于磁钢23的径向内侧。安装孔211位置布置在工作磁场的反面，按照受力情况，合理布置数量，以保证转子冲片21叠压后转子铁芯2的轴向抗拉强度。采用铆钉穿过安装孔211固定叠压结构，可以避免焊接带来的涡流损耗增大情况。
34.如图7所示，现有技术总的“〈”人字型转子斜极结构转子，一旦确定了转子冲片的斜极角度，那么在不同总转子铁芯高度下，对应的转子冲片层数都是一样的，这时候就需要改变单层转子冲片的高度，来满足总转子铁芯高度。如下表所示。
[0035][0036]
应用本实用新型的锯齿交替斜极式的永磁电机转子结构，在不同总转子铁芯2高度下，对应的铁芯层数可以用一种高度自由搭配，不需要改变单层转子冲片21的高度来满足总转子铁芯高。如下表所示进行举例说明。
[0037][0038][0039]
转子冲片21的中心为o1，外圆弧的圆心为o2，此处的外圆弧指的是转子冲片21外圈单个偏心圆弧凸起26的圆心，即永磁体25的偏心圆弧凸起圆心，o1和o2形成一定的偏离l，该偏离l使得圆弧和转子冲片中心圆27形成两个不同的圆，从而形成一个在转子冲片21中心圆27以内的交点28，从而加大部分位置的定转子气隙宽度，使用非均匀气隙，在交点28两侧加大气隙，外圆弧处减小气隙，调整交点28有效气隙和外圆弧处有效气隙比率，使其凸极率增加，由于空气导磁率为1，所以这时转子冲片的齿槽转矩就被消弱了。
[0040]
如图6所示，转轴孔22的部分沿径向向内突出形成第一凸键221和第二凸键222，第一凸键221正对磁钢23，第二凸键222与磁钢23的中线呈夹角设置，该夹角为总斜极角度的一半，在本实施例中，该夹角为α角，其具体为10
°
。换句话说，第二凸键222与转子冲片21磁场形成总斜极角度一半的夹角，第一凸键221与转子冲片21磁场在同一个轴线上。举例说明，一个36槽的永磁电机，对应设计一个槽的斜极角度，那这个角度就是360
°
/36＝10
°
，而转子冲片上，其中第二凸键222与转子冲片磁场的夹角一半就等于10
°
/2＝5
°
，第一凸键221与转子冲片磁场的夹角就是5
°
。
[0041]
一种电机，包括定子，及上述的斜极式永磁电机转子。
[0042]
装配时，利用两侧的端板3夹持转子铁芯2，再在端板3的两侧设置钢圈31，该钢圈31与转轴1过盈配合，通过加热钢圈31来避免转子铁芯2轴向窜动，转轴1与转轴孔22通过间隙/过度配合来组合，最终形成转子斜极形式。
[0043]
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种斜极式永磁电机转子，包括：转轴(1)；转子铁芯(2)，包括多个沿转轴(1)的轴向叠合的转子冲片(21)，该转子冲片(21)带有转轴孔(22)，围绕转轴孔(22)分布、内设有磁钢(23)的磁钢装配槽(24)，及永磁体(25)；端板(3)，用于在两端夹持转子铁芯(2)；其特征在于，多个转子冲片(21)分为至少两个转子冲片组(210)，转子冲片组(210)沿转轴(1)的轴向重复排列；每个转子冲片组(210)至少包括两个转子冲片(21)，相邻转子冲片(21)的永磁体(25)错位设置。2.根据权利要求1所述的斜极式永磁电机转子，其特征在于：所述转子冲片组(210)的数量为多组。3.根据权利要求1或2所述的斜极式永磁电机转子，其特征在于：所述转子冲片组(210)的数量为4-8组，每个转子冲片组(210)包括两个转子冲片(21)。4.根据权利要求1所述的斜极式永磁电机转子，其特征在于：所述磁钢(23)以一字型排布，其与转轴(1)的轴线相垂直，相邻n极和s极之间的夹角为90
°
。5.根据权利要求1所述的斜极式永磁电机转子，其特征在于：所述转轴孔(22)的部分沿径向向内突出形成第一凸键(221)和第二凸键(222)，该第一凸键(221)正对磁钢(23)，该第二凸键(222)与磁钢(23)的中线呈夹角设置，该夹角为总斜极角度的一半。6.根据权利要求1所述的斜极式永磁电机转子，其特征在于：转子冲片(21)的中心和永磁体(25)圆弧圆心形成偏离l。7.根据权利要求1所述的斜极式永磁电机转子，其特征在于：所述转子冲片(21)上开设有多个安装孔(211)，其沿转轴孔(22)外周间隔布设，且位于磁钢(23)的径向内侧。8.一种电机，其特征在于：包括权利要求1-7中任一项所述的斜极式永磁电机转子。

技术总结
本实用新型公开了一种斜极式永磁电机转子，包括：转轴；转子铁芯，包括多个沿转轴的轴向叠合的转子冲片，该转子冲片带有转轴孔，围绕转轴孔分布、内设有磁钢的磁钢装配槽，及永磁体；端板，用于在两端夹持转子铁芯；多个转子冲片分为至少两个转子冲片组，转子冲片组沿转轴的轴向重复排列；每个转子冲片组至少包括两个转子冲片，相邻转子冲片的永磁体错位设置。本实用新型将转子铁芯制作成锯齿交替斜极结构，抵消了电机轴向磁场力；增加了转子冲片的兼容性，设计调整灵活性高，在满足产品质量和性能的前提下，降低了生产制造过程成本，提高生产效率，产品通用性高；利用非均匀气隙，减小了齿槽转矩，整体电机综合性能良好。整体电机综合性能良好。整体电机综合性能良好。


技术研发人员：徐伟栋 刘立军 王云亮 孟凌娇 陈少波 陈立晟
受保护的技术使用者：卧龙电气驱动集团股份有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/9/7