一種永磁電機轉子結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種永磁電機轉子結構，屬于永磁電機【技術領域】。磁極鐵芯每個分件的底平面沿轉軸軸向開有通長燕尾槽，通長燕尾槽包括頸口部分和燕尾部分，磁軛套筒的外表面具有與磁極鐵芯各分件所開設的通長燕尾槽相配合的燕尾凸臺，通長燕尾槽的頸口部分的開口寬度與分件底平面寬度之比為1/3～1/2。磁極鐵芯與磁軛套筒安裝到位后所述每個燕尾凸臺位于相配合的通長燕尾槽的內部并加工有連接孔系，通過螺釘緊固磁極鐵芯和磁軛套筒的位置。該結構提高了磁極鐵芯與磁軛套筒的定位精度、定位穩定性、可靠性，使燕尾槽部位緊密貼合，整體結構的連接強度、承載能力較傳統結構大幅增強。降低了制造成本和零件加工、檢驗難度，利于批量化生產。
【專利說明】一種永磁電機轉子結構

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種永磁電機磁極鐵芯結構，屬于永磁電機【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 磁極鐵芯屬永磁電機轉子的重要部件，作為永磁體的安裝載體，在保證隔磁效果 及交、直軸電抗比例適當的前提下，要有足夠的機械強度。傳統的磁極鐵芯結構主要由鐵 芯、套筒等零件組成，鐵芯與套筒通過螺釘、異形銷釘等方式進行連接固定，其接合面為圓 弧面。此種結構定位精度較差，機械強度低，一方面在轉子動平衡試驗時難以穩定，另一方 面運行中容易產生變形（例如轉動時導致銷釘松動使鐵芯產生離心形變），致使不均勻氣 隙產生變化，影響電氣性能，嚴重時會造成氣隙縮小，溫升提高，甚至整機燒毀。


【發明內容】

[0003] 本實用新型的目的是為了解決現有磁極鐵芯結構定位精度差、機械強度低的問 題，提供一種永磁電機磁極鐵芯結構，該磁極鐵芯結構改善了永磁電機轉子部件中鐵芯與 套筒兩個零件的裝配精度并提高了鐵芯與套筒的連接機械強度。
[0004] 本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的：
[0005] 一種永磁電機轉子結構，包括：磁極鐵芯和磁軛套筒，其中磁極鐵芯包括多個結構 相同的分件，各分件等角度間隔地安裝在磁軛套筒的外表面一周，磁極鐵芯各分件的外圓 弧面設有沿著轉軸軸向開槽的隔磁槽和銅片安裝槽；相鄰的兩個磁極鐵芯分件之間形成磁 鋼安裝槽，每個磁鋼安裝槽頂部開設通長燕尾槽形成槽楔安裝槽；
[0006] 所述每個分件具有外圓弧面和底平面，對每個與轉軸軸向垂直的截面而言，磁極 鐵芯的每個分件具有扇形截面；每個分件的外圓弧面相對于磁極鐵芯的回轉中心有預設量 的偏心距；每個分件的底平面與磁軛套筒的外表面接觸，在每個分件的底平面沿著轉軸軸 向開有通長燕尾槽，通長燕尾槽包括頸口部分和燕尾部分，通長燕尾槽的燕尾部分的底部 還沿著轉軸軸向設有多個螺釘孔，并且每個螺釘孔均沿著轉軸徑向方向設置；并且，對每 個與轉軸軸向垂直的截面而言，所述通長燕尾槽的頸口部分的開口寬度與分件底平面寬度 之比為1/3?1/2 ;
[0007] 所述磁軛套筒的外表面具有等角度間隔的多個燕尾凸臺，燕尾凸臺具有與磁極鐵 芯各分件所開設的通長燕尾槽相配合的結構，并且燕尾凸臺的數量與通長燕尾槽數量相 等，磁極鐵芯與磁軛套筒安裝到位后所述每個燕尾凸臺位于相配合的通長燕尾槽的內部； 每個燕尾凸臺還沿著轉軸徑向開設有多組同軸連通的反向沉孔和過孔；反向沉孔開口設 置在磁軛套筒的內部，過孔的開口設置在磁軛套筒的外表面，反向沉孔和過孔的位置和數 量均與磁極鐵芯各分件的通長燕尾槽底部的螺釘孔相配合，多個螺釘安裝于每一組反向沉 孔、過孔和螺釘孔內部，使得磁極鐵芯的各分件與磁軛套筒通過螺釘緊固；
[0008] 磁軛套筒內壁加工有沿轉軸軸向的通長鍵槽使得磁軛套筒與轉軸之間實現定位。
[0009] 作為優選，通長燕尾槽的底部寬度與通長燕尾槽的深度尺寸相比擬。
[0010] 作為優選，所述的磁鋼安裝槽的底部是平面。
[0011] 作為優選，通長燕尾槽的深度應保證當磁鋼裝配入磁極鐵芯后，不影響磁力線的 分布。
[0012] 作為優選，對每個與轉軸軸向垂直的截面而言，磁極鐵芯的每個分件的通長燕尾 槽的外夾角大于磁軛套筒外表面與之相應的燕尾凸臺的外夾角，以保證裝配后燕尾槽部位 可靠接觸。
[0013] 對比現有技術，本實用新型有益效果在于：
[0014] 1、磁極鐵芯各分件與磁軛套筒通過相配合的通長燕尾槽和通長燕尾凸臺固定位 置，其定位精度、定位穩定性、可靠性較圓弧面和異形銷釘結合定位的結構有很大提高，并 且通過螺釘進一步緊固后，燕尾槽部位緊密貼合，整體結構的連接強度、承載能力較傳統結 構大幅增強。
[0015] 2、較常規設計省去了磁極鐵芯和磁軛套筒之間異形銷釘制作及裝配工作，鐵芯分 件加工裝配后自然形成外圓弧相對回轉中心的偏心量，裝配后自然形成磁鋼槽，無需裝配 后進行偏心加工、磁鋼槽加工，從而降低了制造成本，利于批量化生產。
[0016] 3、較常規結構，工藝性有很大改善。常規鐵芯粗加工后分割成扇形分件，零件產 生變形，必須進行內圓弧修整加工以作為后續的工藝基準，扇形分件不完整圓弧、外偏心圓 弧面的偏心距的精確測量在實際操作中有很大難度。本實用新型的磁極鐵芯結構，鐵芯扇 形分件與磁軛套筒采用平面連接設計，大大降低了零件加工、檢驗難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為永磁電機磁極鐵芯軸向剖視圖；
[0018] 圖2為永磁電機磁極鐵芯與磁軛套筒裝配到位后的端面視圖；
[0019] 圖3為磁極鐵芯的分件端面視圖；
[0020] 圖4為磁軛套筒截面剖視圖；
[0021] 圖5為通長燕尾槽局部視圖；
[0022] 圖6為永磁電機磁極鐵芯外形軸側視圖。
[0023] 其中：
[0024] 1-磁極鐵芯分件；2-磁軛套筒；3-螺釘；
[0025] 001-磁極鐵芯分件的通長燕尾槽的燕尾側平面；002-磁軛套筒的燕尾凸臺的燕 尾側平面；003-磁極鐵芯分件的通長燕尾槽的頸口側平面；004-磁軛套筒的燕尾凸臺的頸 口側平面；005-磁極鐵芯分件的底平面；006-磁軛套筒燕尾凸臺的肩部平面；
[0026] 101-磁極鐵芯分件的外圓弧面；102-槽楔安裝槽；103-隔磁槽；104-銅片安裝 槽；105-磁極鐵芯分件側面；106-與分件側面105相鄰的磁極鐵芯分件側面；108-通長燕 尾槽；109-磁極鐵芯分件通長燕尾槽108的外夾角；
[0027] 201-磁軛套筒內壁的沿轉軸軸向的通長鍵槽；202-燕尾凸臺；203-反向沉孔； 204-過孔；205-燕尾凸臺202的外夾角。

【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖和實施例對本實用新型的內容作進一步說明。
[0029] 一種永磁電機轉子結構，見附圖2,包括：磁極鐵芯和磁軛套筒（2)，其中磁極鐵 芯包括多個結構相同的分件（1)，各分件等角度間隔地安裝在磁軛套筒的外表面一周，磁 極鐵芯各分件的外圓弧面（101)設有沿著轉軸軸向開槽的隔磁槽（103)和銅片安裝槽 (104);相鄰的兩個磁極鐵芯分件之間形成磁鋼安裝槽，每個磁鋼安裝槽頂部開設通長燕尾 槽（102)形成槽楔安裝槽。
[0030] 每個分件具有外圓弧面（101)和底平面（005)，對每個與轉軸軸向垂直的截面而 言，磁極鐵芯的每個分件具有扇形截面；每個分件的外圓弧面（101)相對于磁極鐵芯的回 轉中心有預設量的偏心距；每個分件的底平面（005)與磁軛套筒的外表面接觸，在每個分 件的底平面（005)沿著轉軸軸向開有通長燕尾槽（108)，通長燕尾槽（108)包括頸口部分 和燕尾部分，通長燕尾槽（108)的燕尾部分的底部還沿著轉軸軸向設有多個螺釘孔，并且 每個螺釘孔均沿著轉軸徑向方向設置；并且，對每個與轉軸軸向垂直的截面而言，所述通長 燕尾槽（108)的頸口部分的開口寬度與分件底平面（005)寬度之比為1/3?1/2 ;見附圖3 磁極鐵芯的分件端面視圖。
[0031] 所述磁軛套筒（2)的外表面具有等角度間隔的多個燕尾凸臺（202)，燕尾凸臺 (202)具有與磁極鐵芯各分件所開設的通長燕尾槽（108)相配合的結構，并且燕尾凸臺 (202)的數量與通長燕尾槽（108)數量相等，磁極鐵芯與磁軛套筒安裝到位后所述每個燕 尾凸臺（202)位于相配合的通長燕尾槽（108)的內部；永磁電機磁極鐵芯與磁軛套筒裝配 到位后的端面視圖見附圖2,永磁電機磁極鐵芯外形軸側視圖見附圖6。
[0032] 每個燕尾凸臺（202)還沿著轉軸徑向開設有n組同軸連通的反向沉孔（203)和過 孔（204);反向沉孔（203)開□設置在磁軛套筒的內部，過孔（204)的開□設置在磁軛套筒 的外表面，磁軛套筒截面剖視圖見附圖4 ;反向沉孔（203)和過孔（204)的位置和數量均與 磁極鐵芯各分件的通長燕尾槽（108)底部的n個螺釘孔相配合，n個螺釘（3)安裝于每一 組反向沉孔（203)、過孔（204)和螺釘孔內部，使得磁極鐵芯的各分件（1)與磁軛套筒（2) 通過螺釘（3)緊固；螺釘安裝到位見附圖1永磁電機磁極鐵芯軸向剖視圖，
[0033] 磁軛套筒內壁加工有沿轉軸軸向的通長鍵槽（201)使得磁軛套筒與轉軸之間實 現定位。
[0034] 作為優選，通長燕尾槽（108)的底部寬度c與通長燕尾槽（108)的深度h尺寸相 比擬。二者之比約等于1。
[0035] 作為優選，所述的磁鋼安裝槽的底部是平面。
[0036] 如圖2、圖3所示，磁極鐵芯是一個長度與磁軛套筒相匹配的圓柱環形體切割而成 的數個結構相同的截面為扇形的分件。每個扇形分件外圓弧面（101)相對于磁極鐵芯的回 轉中心有一定量的偏心距，如圖3所示，通長燕尾槽頸口部分的開口寬度b與磁極鐵芯分件 底平面寬度a之比，即b/a取值1/3?1/2 ;通長燕尾槽（108)燕尾部分的底部寬度與通長 燕尾槽（108)的深度尺寸之比在0. 5?2之間，作為優選，這個比值取約等于1。
[0037] 如圖4所示，磁軛套筒2為筒狀零件，外表面等角度間隔均勻分布有與鐵芯分件數 量相對應的燕尾凸臺（202)及數個過孔（204)、反向沉孔（203);磁軛套筒內壁加工通長鍵 槽（201)實現與轉軸安裝定位。
[0038] 如附圖1、附圖5所示，磁極鐵芯分件的通長燕尾槽的燕尾側平面（001)與磁軛套 筒的燕尾凸臺的燕尾側平面（002)相接觸、磁極鐵芯分件的底平面（005)與磁軛套筒燕尾 凸臺的肩部平面（006)相接觸，磁極鐵芯的各分件與磁軛套筒通過這幾個平面的位置關系 實現靜定位，磁極鐵芯分件的通長燕尾槽的頸口側平面（003)與磁軛套筒的燕尾凸臺的頸 口側平面（004)間隙配合，磁極鐵芯各分件與磁軛套筒通過多個螺釘緊固，也可防止軸向 移動。
[0039] 如圖3、圖4所示，磁極鐵芯分件通長燕尾槽的外夾角（109)比磁軛套筒（2)外表 面與之相應的燕尾凸臺（202)的外夾角（205)略大，以保證裝配后燕尾槽部位可靠接觸。
[0040] 本實用新型的磁極鐵芯結構的一個實施例：
[0041] 如附圖4所示，磁軛套筒為非導磁材料，其外壁面加工有通長燕尾凸臺，并加工與 磁極鐵芯分件的連接孔系，用于放置螺釘，磁軛套筒的內壁加工與轉軸連接所需的鍵槽。
[0042] 如附圖3所示，磁極鐵芯為鐵磁性材料，其長度與磁軛套筒匹配的圓柱環形體，加 工成形后切割為具有扇形截面的分件，分件經過加工扇形外圓弧面、底平面，加工通長燕尾 槽，加工連接孔系，裝配組合形成磁極鐵芯，裝配后外形，如圖6軸側圖所示。
[0043] 如附圖1、附圖2所示，磁極鐵芯的分件與磁軛套筒裝配后自然形成磁極鐵芯電磁 設計所需偏心距、磁鋼安裝槽。
[0044] 對通長燕尾槽頸口部分的開口寬度b與磁極鐵芯分件底平面寬度a之比，以及通 長燕尾槽（108)的底部寬度c與通長燕尾槽（108)的深度h之比的不同取值搭配進行性能 測試，結論如表1所示，
[0045] 表1永磁電動機磁極結構參數對比
[0046]

【權利要求】
1. 一種永磁電機轉子結構，包括：磁極鐵芯和磁軛套筒（2)，其中磁極鐵芯包括多個結 構相同的分件（1)，各分件等角度間隔地安裝在磁軛套筒的外表面一周，磁極鐵芯各分件的 外圓弧面（101)設有沿著轉軸軸向開槽的隔磁槽（103)和銅片安裝槽（104);相鄰的兩個 磁極鐵芯分件之間形成磁鋼安裝槽，每個磁鋼安裝槽頂部開設通長燕尾槽形成槽楔安裝槽 (102);其特征在于： 每個分件具有外圓弧面（101)和底平面（005)，對每個與轉軸軸向垂直的截面而言，磁 極鐵芯的每個分件具有扇形截面；每個分件的外圓弧面（101)相對于磁極鐵芯的回轉中心 有預設量的偏心距；每個分件的底平面（005)與磁軛套筒的外表面接觸，在每個分件的底 平面（005)沿著轉軸軸向開有通長燕尾槽（108)，通長燕尾槽（108)包括頸口部分和燕尾 部分，通長燕尾槽（108)的燕尾部分的底部還沿著轉軸軸向設有多個螺釘孔，并且每個螺 釘孔均沿著轉軸徑向方向設置；并且，對每個與轉軸軸向垂直的截面而言，所述通長燕尾槽 (108)的頸口部分的開口寬度與分件底平面（005)寬度之比為1/3?1/2 ; 所述磁軛套筒（2)的外表面具有等角度間隔的多個燕尾凸臺（202)，燕尾凸臺（202) 具有與磁極鐵芯各分件所開設的通長燕尾槽（108)相配合的結構，并且燕尾凸臺（202)的 數量與通長燕尾槽（108)數量相等，磁極鐵芯與磁軛套筒安裝到位后所述每個燕尾凸臺 (202)位于相配合的通長燕尾槽（108)的內部；每個燕尾凸臺（202)還沿著轉軸徑向開設 有多組同軸連通的反向沉孔（203)和過孔（204);反向沉孔（203)開口設置在磁軛套筒的 內部，過孔（204)的開口設置在磁軛套筒的外表面，反向沉孔（203)和過孔（204)的位置和 數量均與磁極鐵芯各分件的通長燕尾槽（108)底部的螺釘孔相配合，多個螺釘（3)安裝于 每一組反向沉孔（203)、過孔（204)和螺釘孔內部，使得磁極鐵芯的各分件（1)與磁軛套筒 (2)通過螺釘（3)緊固； 磁軛套筒內壁加工有沿轉軸軸向的通長鍵槽（201)使得磁軛套筒與轉軸之間實現定 位。
2. 根據權利要求1所述一種永磁電機轉子結構，其特征在于，通長燕尾槽（108)燕尾部 分的底部寬度與通長燕尾槽（108)的深度尺寸之比在0. 5?2之間。
3. 根據權利要求1所述一種永磁電機轉子結構，其特征在于，所述的磁鋼安裝槽的底 部是平面。
4. 根據權利要求1所述一種永磁電機轉子結構，其特征在于，通長燕尾槽（108)的深度 應保證當磁鋼裝配入磁極鐵芯后，不影響磁力線的分布。
5. 根據權利要求1所述一種永磁電機轉子結構，其特征在于，對每個與轉軸軸向垂直 的截面而言，磁極鐵芯的每個分件的通長燕尾槽（108)的外夾角（109)大于磁軛套筒（2) 外表面與之相應的燕尾凸臺（202)的外夾角（205)，以保證裝配后燕尾槽部位可靠接觸。
6. 根據權利要求1所述一種永磁電機轉子結構，其特征在于，通長燕尾槽頸口部分的 開口寬度與磁極鐵芯分件底平面寬度之比取0.416,通長燕尾槽（108)的底部寬度與通長 燕尾槽（108)的深度之比取1. 428。
【文檔編號】H02K1/28GK204258476SQ201420770895
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月10日 優先權日:2014年12月10日
【發明者】馮雪山, 王飛, 薛維毅, 李有生, 武文虎 申請人:山西北方機械制造有限責任公司