一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机的制作方法

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1.本发明涉及电机的技术领域，更具体地说涉及一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机。


背景技术：

2.电机，也称为电动机，是把电能转换成机械能的一种设备，其核心结构包括定子和转子。目前永磁辅助同步磁阻电机力矩由磁阻转矩和永磁转矩两部分组成，根据永磁辅助同步磁阻电机电磁转矩简化公式：t
em
＝pψ
pmis
sinβ+p/2(l
d-l
q)is2
sin(2β),其中第一项是永磁转矩，第二项是磁阻转矩。从公式可看出提升永磁转矩即可提升电机的电磁转矩，其有效方式之一是提升永磁体产生的磁链(ψ
pm
)；同时现有电机转子冲片常采用整体式设计，此方案需要在各层铁芯间设计磁桥以增加转子结构强度，磁桥的存在增加了永磁体漏磁，降低了永磁转矩，进一步降低了电机输出转矩。同时磁桥的存在也增加了电机重量。进而有人提出转子冲片可否设计呈分瓣式结构，进而可以取消磁桥，所以需要对分瓣式的转子冲片进行研究开发。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供了一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，其设计了分瓣式无磁桥的转子冲片结构，取消了磁桥结构，能提高系统效率，还能节省材料，降低制造成本。
4.一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，电机包括定子和转子，转子由转子轴和转子铁芯，转子轴上插套有轴套，转子铁芯插套在轴套上，所述的转子铁芯包括若干层叠设置的转子冲片，转子冲片由若干块扇形的冲裁片组成，冲裁片内圈的两端成型有v型的卡口，相邻的冲裁片上的卡口拼接成型有燕尾槽，燕尾槽内插接有燕尾型的卡条，卡条成型在轴套的外壁上；
5.所述的冲裁片上成型有若干道以冲裁片圆心向冲裁片外圈线性分布的导磁体槽，导磁体槽的两端贯穿冲裁片的外圈成型有开口，导磁体槽分割冲裁片呈若干块片体；所述冲裁片上的导磁体槽内插设有永磁体，永磁体两侧的端面上抵靠有限位支耳，限位支耳成型在片体上；
6.所述的转子铁芯上插套有非磁性护套，冲裁片的外圈抵靠在非磁性护套的内壁上。
7.优选的，所述冲裁片上的片体上成型有若干个自铆点，转子铁芯内上、下相邻的冲裁片通过自铆点铆接固定在一起。
8.优选的，所述轴套上卡条的数量和同一所述转子冲片上的冲裁片的数量相等，冲裁片的内圈抵靠在轴套的外壁上，轴套的内壁抵靠在转子轴的外壁上，冲裁片绕转子轴的中心轴线呈环形均匀分布。
9.优选的，所述冲裁片上的限位支耳的两端分别成型在相邻的两块片体上，靠近导
磁体槽两端开口的导磁体槽内成型有隔磁桥。
10.优选的，所述的非磁性护套采用高强度非磁性护套，非磁性护套固定在转子铁芯的外壁上。
11.本发明的有益效果在于：
12.本发明设计了分瓣式无磁桥的转子冲片结构，能提高系统效率，降低制造成本；分瓣式的设计，大大提高了原材料的利用率；同时无磁桥的存在，减少了永磁体磁场损耗，提高了系统效率；在转子外围缠绕一层非导磁性护套，不仅提升了转子结构强度，为高转速转子提供了一种解决方案。
附图说明：
13.图1为本发明的结构示意图；
14.图2为本发明转子冲片内冲裁片的结构示意图；
15.图3为本发明转子冲片设有径向磁桥的结构示意图；
16.图4为本发明采用框型结构导磁体槽的转子冲片结构；
17.图5为本发明的无磁桥方案和其他有磁桥方案的分析对比图；
18.图6为本发明转子分瓣式、无磁桥连接方案的仿真分析图。
19.图中：1、转子轴；2、转子铁芯；21、冲裁片；211、卡口；212、导磁体槽；213、限位支耳；214、自铆点；22、永磁体；3、轴套；31、卡条；4、导非磁性护套。
具体实施方式：
20.实施例：见图1、2所示，一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，电机包括定子和转子，转子由转子轴1和转子铁芯2，转子轴1上插套有轴套3，转子铁芯2插套在轴套3上，所述的转子铁芯2包括若干层叠设置的转子冲片，转子冲片由若干块扇形的冲裁片21组成，冲裁片21内圈的两端成型有v型的卡口211，相邻的冲裁片21上的卡口211拼接成型有燕尾槽，燕尾槽内插接有燕尾型的卡条31，卡条31成型在轴套3的外壁上；
21.所述的冲裁片21上成型有若干道以冲裁片21圆心向冲裁片21外圈线性分布的导磁体槽212，导磁体槽212的两端贯穿冲裁片21的外圈成型有开口b，导磁体槽212分割冲裁片21呈若干块片体a；所述冲裁片21上的导磁体槽212内插设有永磁体22，永磁体22两侧的端面上抵靠有限位支耳213，限位支耳213成型在片体a上；
22.所述的转子铁芯2上插套有非磁性护套4，冲裁片21的外圈抵靠在非磁性护套4的内壁上。
23.见图2所示，所述冲裁片21上的片体a上成型有若干个自铆点214，转子铁芯2内上、下相邻的冲裁片21通过自铆点214铆接固定在一起；冲裁片21上距离转子轴1中心最远的一块片体a设有一个自铆点214，其他的片体a上至少设有两个自铆点214并分布在片体a的两端。
24.所述轴套3上卡条31的数量和同一所述转子冲片上的冲裁片21的数量相等，冲裁片21的内圈抵靠在轴套3的外壁上，轴套3的内壁抵靠在转子轴1的外壁上，冲裁片21绕转子轴1的中心轴线呈环形均匀分布。
25.所述冲裁片21上的限位支耳213可以是断开的，如图1、2所示，也可以是相连的，即
冲裁片21上的限位支耳213的两端分别成型在相邻的两块片体a上，相连的限位支耳213就可以构成隔磁桥c，隔磁桥c与导磁体槽212两端的开口b相靠近。
26.所述非磁性护套4固定在转子铁芯2的外壁上；非磁性护套4固定有两种方式，一种是缠绕固定，另一种非磁性护套4为筒型结构，插套固定在转子铁芯2的外侧；
27.非磁性护套4可以是高强度非导磁金属护套，如钛合金护套、不锈钢护套等，有可以是高强度复合材料护套，如碳纤维护套、玻璃纤维护套等，护套可以克服铁芯和导磁体因离心力而飞出。
28.关于冲裁片21上导磁体槽212的具体形状，可以有多种形状：
29.第一实施例：导磁体槽212的形状为圆弧结构，导磁体槽212呈圆弧形，见图1、2所示，冲裁片21关于其冲裁片21的中心轴线(即d轴)相对称，相邻的冲裁片21关于其冲裁片21的侧边(即q轴)相对称，其中限位支耳213是断开的，作为旁通磁桥使用；
30.同时限位支耳213可以是相连的，如图3所示，可以形成径向的隔磁桥c，其导磁体槽212分隔为中部的柱导磁体槽和两端的磁阻槽，磁阻槽和转子冲片的外圈之间是开口b，即无磁桥；
31.第二实施例：所述导磁体槽212的形状为框型结构，其导磁体槽212由直线型的中部槽体和两端与中部槽体呈钝角的外槽体组成，开口b设置在导磁体槽212的外槽体上，限位支耳213成型在中部槽体上，见图4所示；
32.工作原理：本发明为转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，技术点体现在以下几点：
33.1、从转子冲片的结构体现，如采用整体结构的方案，单片铁芯片上导磁体槽212或磁阻槽所切割后的材料为废料；而采用分瓣式方案，如将冲裁片21上的片体a重新排列，实现其片体a相互抵靠在一起，相当于部分的导磁体槽212是通过后续片体a拼接时产生的，不需要进行切割，每片转子冲片的面积就大大减小，对比上述两者的面积，可节约24.8％多的原材料；
34.2、本转子铁芯无磁桥存在，减少了磁铁的磁场损耗，提高了电机效率，通过有限元软件对有磁桥和无磁桥方案对比分析，见图5；(横坐标-时间轴；纵坐标-转矩/n.m；实线-有磁桥；虚线-无磁桥)将曲线数据提取进行分析，有磁桥方案的平均转矩是95.9n.m，无磁桥方案的平均转矩是98.9n.m。力矩提长了3.05％。
35.根据公式：
[0036][0037]
(pout表示输出功率，n表示转速，t表示转矩)；
[0038]
则输出功率提升了3.05％。
[0039]
根据公式：
[0040][0041]
(pout表示输出功率；pin表示输入功率)；
[0042]
则效率提升了3.05％。
[0043]
3、对本方案分瓣式、无磁桥连接方案进行仿真分析，见图6，方案所受到的最大应力是412mpa，主要由非磁性护套4随转子铁芯和永磁体的离心力产生，远低于护套(碳纤维)
材料的屈服强度1800mpa，方案强度可靠性满足产品设计要求；
[0044]
所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

技术特征：
1.一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，电机包括定子和转子，转子由转子轴(1)和转子铁芯(2)，其特征在于：转子轴(1)上插套有轴套(3)，转子铁芯(2)插套在轴套(3)上，所述的转子铁芯(2)包括若干层叠设置的转子冲片，转子冲片由若干块扇形的冲裁片(21)组成，冲裁片(21)内圈的两端成型有v型的卡口(211)，相邻的冲裁片(21)上的卡口(211)拼接成型有燕尾槽，燕尾槽内插接有燕尾型的卡条(31)，卡条(31)成型在轴套(3)的外壁上；所述的冲裁片(21)上成型有若干道以冲裁片(21)圆心向冲裁片(21)外圈线性分布的导磁体槽(212)，导磁体槽(212)的两端贯穿冲裁片(21)的外圈成型有开口(b)，导磁体槽(212)分割冲裁片(21)呈若干块片体(a)；所述冲裁片(21)上的导磁体槽(212)内插设有永磁体(22)，永磁体(22)两侧的端面上抵靠有限位支耳(213)，限位支耳(213)成型在片体(a)上；所述的转子铁芯(2)上插套有非磁性护套(4)，冲裁片(21)的外圈抵靠在非磁性护套(4)的内壁上。2.根据权利要求1所述的一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述冲裁片(21)上的片体(a)上成型有若干个自铆点(214)，转子铁芯(2)内上、下相邻的冲裁片(21)通过自铆点(214)铆接固定在一起。3.根据权利要求1所述的一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述轴套(3)上卡条(31)的数量和同一所述转子冲片上的冲裁片(21)的数量相等，冲裁片(21)的内圈抵靠在轴套(3)的外壁上，轴套(3)的内壁抵靠在转子轴(1)的外壁上，冲裁片(21)绕转子轴(1)的中心轴线呈环形均匀分布。4.根据权利要求3所述的一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述冲裁片(21)上的限位支耳(213)的两端分别成型在相邻的两块片体(a)上，靠近导磁体槽(212)两端开口(b)的导磁体槽(212)内成型有隔磁桥(c)。5.根据权利要求1所述的一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的非磁性护套(4)采用高强度非磁性护套，非磁性护套(4)固定在转子铁芯(2)的外壁上。

技术总结
本发明涉及一种转子冲片分瓣式永磁辅助同步磁阻电机，电机包括定子和转子，转子由转子轴和转子铁芯，转子轴上插套有轴套，转子铁芯插套在轴套上，所述的转子铁芯包括若干层叠设置的转子冲片，转子冲片由若干块扇形的冲裁片组成，冲裁片内圈的两端成型有卡口，相邻的冲裁片上的卡口拼接成型有燕尾槽，燕尾槽内插接有燕尾型的卡条，卡条成型在轴套的外壁上；冲裁片上成型有若干道以冲裁片圆心向冲裁片外圈线性分布的导磁体槽，导磁体槽的两端贯穿冲裁片的外圈成型有开口，导磁体槽分割冲裁片呈若干块片体。本发明设计了分瓣式无磁桥的转子冲片结构，分瓣式的设计，大大提高了原材料的利用率；无磁桥的存在，减少了永磁体磁场损耗，提高了系统效率。提高了系统效率。提高了系统效率。


技术研发人员：王建磊 刘海龙 傅江华 安才云
受保护的技术使用者：浙江优力仕电驱动科技有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/7