本發(fā)明涉及永磁電機轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁電機轉(zhuǎn)子分段的設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

齒槽轉(zhuǎn)矩是電機的固有特性，不論是交流電機還是永磁電機，齒槽轉(zhuǎn)矩總是存在的，交流電機的齒槽轉(zhuǎn)矩在電機運行，繞組發(fā)生電樞反應(yīng)時才表現(xiàn)出來，而永磁電機的齒槽轉(zhuǎn)矩在不通電、未發(fā)生電樞反應(yīng)的情況下就表現(xiàn)出來，而且非常明顯。永磁電機的齒槽轉(zhuǎn)矩比交流電機大很多。齒槽轉(zhuǎn)矩的存在會使電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩波動，噪音增加，大的齒槽轉(zhuǎn)矩，甚至?xí)闺姍C無法啟動。消除齒槽轉(zhuǎn)矩的方法有很多，但最有效的方法是采用定子斜槽或轉(zhuǎn)子斜極。定子斜槽在工藝上不利于繞組嵌線，特別是自動嵌線機嵌線時，無法操作，轉(zhuǎn)子斜極對交流電機尚可，但對永磁電機，要生產(chǎn)加工斜極磁鋼，疊轉(zhuǎn)子斜極沖片，難度極大，不可行。通常，取代轉(zhuǎn)子斜極的方法是轉(zhuǎn)子分段，轉(zhuǎn)子分段包含了轉(zhuǎn)子沖片分段和磁鋼分段。轉(zhuǎn)子分段對消除齒槽轉(zhuǎn)矩的效果是：分段的數(shù)量越多，效果越好，一般來說，分兩段的效果不太好，分三段的效果一般，分四段或四段以上基本上接近定子斜槽或轉(zhuǎn)子斜極的效果。采用轉(zhuǎn)子分段后，磁鋼就可以加工成方形，工藝簡單得多，轉(zhuǎn)子沖片可以疊成直形，疊片方便。但是，轉(zhuǎn)子分段多了會使轉(zhuǎn)子沖片外形尺寸多種多樣，因為轉(zhuǎn)子的段與段之間的磁極位置是不相同的，每一段轉(zhuǎn)子都需要一個轉(zhuǎn)子沖片模，如果分四段，就要開四個轉(zhuǎn)子沖片模，大大增加了模具的投資成本，同時轉(zhuǎn)子沖片的型號增加后，管理難度增加，管理起來越加困難。因此，如何利用一個型號的轉(zhuǎn)子沖片達(dá)到轉(zhuǎn)子分四段的目的，以降低高昂的轉(zhuǎn)子模具成本成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種永磁電機轉(zhuǎn)子分段的設(shè)計方法，解決現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)子分段需要多個型號的轉(zhuǎn)子沖片，則需要多套轉(zhuǎn)子沖片制作模具，存在工藝復(fù)雜、制作成本高的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種永磁電機轉(zhuǎn)子分段的設(shè)計方法，該永磁電機上設(shè)有定子和轉(zhuǎn)子，所述定子上安裝有定子沖片，所述定子沖片的槽數(shù)為n個，每槽的機械角度為：α＝360÷n；所述轉(zhuǎn)子的軸向高度是h，所述轉(zhuǎn)子分為四段，每段的高度是h'＝h/4，四段轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)子的圓心為中心點疊放，從第二段開始，每段要向同一方向旋轉(zhuǎn)一個角度，該角度為：β＝α×2÷2×4＝α/4，即每相鄰的兩段轉(zhuǎn)子沖片之間的磁極位置的機械角度按同一個旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)β；

所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子沖片，所述轉(zhuǎn)子沖片套裝在所述轉(zhuǎn)子軸上，所述轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)包括第一凸鍵、第二凸鍵、第一磁極中線和第二磁極中線，所述轉(zhuǎn)子沖片與定子沖片配合使用，四段轉(zhuǎn)子沖片共用一個沖片的具體設(shè)計方法步驟如下：

1)將轉(zhuǎn)子沖片的第一凸鍵、第二凸鍵設(shè)計為規(guī)格一樣的凸鍵，第一凸鍵與第一磁極中線的角度為0.5β，方向偏向左邊；第二凸鍵與第二磁極中線的角度為β+0.5β＝1.5β，方向偏向右邊；

2)將第一序的轉(zhuǎn)子沖片疊做四段，每段高度h'＝h/4；

3)具體疊放的方式為：將第一序的轉(zhuǎn)子沖片作為第一段；將第一序的轉(zhuǎn)子沖片左右翻轉(zhuǎn)后作為第二段；將第一序的轉(zhuǎn)子沖片旋轉(zhuǎn)180°后作為第三段；將第一序的轉(zhuǎn)子沖片旋轉(zhuǎn)180°后再左右翻轉(zhuǎn)后作為第四段；

4)將轉(zhuǎn)子軸對稱方向開兩個凹鍵槽，上方的第一凹鍵槽寬度為a，下方的第二凹鍵槽的寬度為b；

5)將第一段、第二段、第三段、第四段轉(zhuǎn)子沖片的上方的凸鍵對準(zhǔn)所述轉(zhuǎn)子軸的第一凹鍵槽，依次壓入安裝到轉(zhuǎn)子軸上，安裝完成后第一段和第四段的轉(zhuǎn)子沖片的夾角為3β。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子沖片等間距安裝在所述轉(zhuǎn)子軸上。

再進(jìn)一步的，所述第一凹鍵槽的寬度a與所述轉(zhuǎn)子沖片的凸鍵的尺寸相匹配，所述第二凹鍵槽的寬度大于所述第一凹鍵槽的寬度，具體設(shè)計為b＝1.5a。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

本發(fā)明一種永磁電機轉(zhuǎn)子分段的設(shè)計方法，通過合理計算旋轉(zhuǎn)的角度，一個轉(zhuǎn)子沖片通過旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)的方式衍生出多段轉(zhuǎn)子沖片，且轉(zhuǎn)子沖片上設(shè)計出兩個凸鍵，轉(zhuǎn)子軸上設(shè)計出兩個不同規(guī)格的凹鍵槽，保證了轉(zhuǎn)子沖片第一段和第四段均能順利安裝到轉(zhuǎn)子軸上，從而僅需要一套模具就能夠?qū)崿F(xiàn)多段轉(zhuǎn)子的制作；若采用常規(guī)制作方法，四段轉(zhuǎn)子裝在一根轉(zhuǎn)子軸上而又要保持段與段之間的角度不變，每段轉(zhuǎn)子的鍵槽位也要相差一定的度數(shù)，就需要四個型號的轉(zhuǎn)子沖片，四個轉(zhuǎn)子沖片則需要四套模具，工藝復(fù)雜，成本高昂。本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思巧妙，解決了大功率永磁電機轉(zhuǎn)子分段工藝中的難題，將現(xiàn)有的需要多個型號的轉(zhuǎn)子沖片改為一個型號的轉(zhuǎn)子沖片，簡化了生產(chǎn)工藝，便于操作；節(jié)省了高昂的模具制作成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖說明對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為永磁同步電機定子沖片示意圖；

圖2為永磁同步電機現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子沖片示意圖；

圖3為本發(fā)明永磁同步電機轉(zhuǎn)子沖片示意圖；

圖4為本發(fā)明轉(zhuǎn)子分段后的轉(zhuǎn)子第2段沖片示意圖；

圖5為本發(fā)明轉(zhuǎn)子分段后的轉(zhuǎn)子第3段沖片示意圖；

圖6為本發(fā)明轉(zhuǎn)子分段后的轉(zhuǎn)子第4段沖片示意圖；

圖7為本發(fā)明轉(zhuǎn)子軸截面圖；

圖8為本發(fā)明四段轉(zhuǎn)子裝配后的示意圖(局部透視)；

附圖標(biāo)記說明：1、第一凸鍵；2、第二凸鍵；3、第一磁極中線；4、第二磁極中線；5、轉(zhuǎn)子軸；5-1、第一凹鍵槽；5-2、第二凹鍵槽。

具體實施方式

如圖1所示，一種永磁電機轉(zhuǎn)子分段的設(shè)計方法，該永磁電機上設(shè)有定子和轉(zhuǎn)子，所述定子上安裝有定子沖片，所述定子沖片的槽數(shù)為n個，每槽的機械角度為α＝360÷n；所述轉(zhuǎn)子的軸向高度是h，所述轉(zhuǎn)子分為四段，每段的高度是h'＝h/4，四段轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)子的圓心為中心點疊放，從第二段開始，每段要向同一方向旋轉(zhuǎn)一個角度，該角度為：β＝α×2÷2×4＝α/4，即每相鄰的兩段轉(zhuǎn)子沖片之間的磁極位置的機械角度按同一個旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)β；

所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸5和轉(zhuǎn)子沖片，所述轉(zhuǎn)子沖片套裝在所述轉(zhuǎn)子軸5上，所述轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)包括第一凸鍵1、第二凸鍵2、第一磁極中線3和第二磁極中線4，所述轉(zhuǎn)子沖片與定子沖片配合使用，四段轉(zhuǎn)子沖片共用一個沖片的具體設(shè)計方法步驟如下：

1)將轉(zhuǎn)子沖片的第一凸鍵1、第二凸鍵2設(shè)計為規(guī)格一樣的凸鍵，第一凸鍵1與第一磁極中線3的角度為0.5β，方向偏向左邊；第二凸鍵2與第二磁極中線4的角度為β+0.5β＝1.5β，方向偏向右邊；

2)將第一序的轉(zhuǎn)子沖片疊做四段，每段高度h'＝h/4；

3)具體疊放的方式為：將第一序的轉(zhuǎn)子沖片作為第一段；將第一序的轉(zhuǎn)子沖片左右翻轉(zhuǎn)后作為第二段；將第一序的轉(zhuǎn)子沖片旋轉(zhuǎn)180°后作為第三段；將第一序的轉(zhuǎn)子沖片旋轉(zhuǎn)180°后再左右翻轉(zhuǎn)后作為第四段；

4)將轉(zhuǎn)子軸5對稱方向開兩個凹鍵槽，上方的第一凹鍵槽5-1寬度為a，下方的第二凹鍵槽5-2的寬度為b；

5)將第一段、第二段、第三段、第四段轉(zhuǎn)子沖片的上方的凸鍵對準(zhǔn)所述轉(zhuǎn)子軸5的第一凹鍵槽5-1，依次壓入安裝到轉(zhuǎn)子軸5上，安裝完成后第一段和第四段的轉(zhuǎn)子沖片的夾角為3β。

所述轉(zhuǎn)子沖片等間距安裝在所述轉(zhuǎn)子軸5上。

所述第一凹鍵槽5-1的寬度a與所述轉(zhuǎn)子沖片的凸鍵的尺寸相匹配，所述第二凹鍵槽5-2的寬度大于所述第一凹鍵槽5-1的寬度，具體設(shè)計為b＝1.5a。

本發(fā)明的實施例：

設(shè)計原理，在永磁同步電機中不論是利用定子斜槽、轉(zhuǎn)子斜極，還是轉(zhuǎn)子分段來消除齒槽轉(zhuǎn)矩，所斜的角度等于定子一個槽的機械角度。

圖1是一臺48槽8極的永磁同步電機定子沖片，48槽定子沖片，其每槽的機械角度為α＝360°÷48＝7.5°；

圖2是該臺電機的轉(zhuǎn)子沖片，設(shè)定電機的轉(zhuǎn)子的軸向高度是h＝100mm，將轉(zhuǎn)子分四段，則每段的高度是100÷4＝25mm；四段轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)子的圓心為中點把它疊起來，從第二段開始，每段要向同一方向旋轉(zhuǎn)一個角度，這個角度β為：β＝7.5°×2÷(2×4)＝1.875°，即段與段之間的磁極位置的機械角度按同一個旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)1.875°。

具體設(shè)計方法步驟如下：

1)如圖3所示，轉(zhuǎn)子沖片上設(shè)計有兩個規(guī)格一樣的凸鍵，即第一凸鍵1和第二凸鍵2；其中第一凸鍵1與第一磁極中線3的角度為0.5β＝0.9375°，方向偏向左邊，第二凸鍵2與第二磁極中線4的角度為1.5β＝2.8125°，方向偏向右邊；

2)將第一序的轉(zhuǎn)子沖片疊做四段，每段高度h'＝h/4＝25mm；

3)將圖3所示的轉(zhuǎn)子沖片作為第一段；如圖4所示，將第一段轉(zhuǎn)子沖片左右翻邊后作為第二段；如圖5所示，將第一段轉(zhuǎn)子沖片旋轉(zhuǎn)180°后作為第三段；如圖6所示，將第一段轉(zhuǎn)子沖片旋轉(zhuǎn)180°后再左右翻邊作為第四段；

4)轉(zhuǎn)子軸5的截面如圖7所示，其對稱方向加工有兩個凹鍵槽，上方的第一凹鍵槽5-1的寬度與轉(zhuǎn)子沖片的凸鍵寬度相同，可設(shè)計為5mm，下方第二凹鍵槽5-2的寬度要大于上方的第一凹鍵槽5-1，可設(shè)計為7mm，多出的空間用于與第二段、第三段和第四段的轉(zhuǎn)子沖片的安裝；

5)按圖3、圖4、圖5、圖6所示的方向，將第一段、第二段、第三段、第四段轉(zhuǎn)子沖片的上方的凸鍵對準(zhǔn)所述轉(zhuǎn)子軸5的第一凹鍵槽5-1，依次壓入安裝到轉(zhuǎn)子軸5上，如圖8所示，這樣就完成了四段轉(zhuǎn)子沖片的分段裝配；安裝完成后第一段和第四段的轉(zhuǎn)子磁極中線旋轉(zhuǎn)了5.6250°，第四段轉(zhuǎn)子沖片磁極中點的連線至轉(zhuǎn)子兩端面旋轉(zhuǎn)了7.5°。

上述設(shè)計方案中，采用一種型號的轉(zhuǎn)子沖片，將轉(zhuǎn)子分做四段，達(dá)到了本發(fā)明的目的。根據(jù)本發(fā)明轉(zhuǎn)子分段的方法，也可以將轉(zhuǎn)子分做三段，如果分三段，每段的旋轉(zhuǎn)角度a＝7.5°÷×2(2×3)＝2.5°，重復(fù)以上步驟即可實現(xiàn)一個轉(zhuǎn)子沖片分三段的目的。

為了批量生產(chǎn)，在組裝時不容易出現(xiàn)混淆，可以在轉(zhuǎn)子沖片的表面選擇一個不對稱的點做上標(biāo)記，例如在一段轉(zhuǎn)子沖片上標(biāo)記序號1，二段轉(zhuǎn)子沖片上標(biāo)記序號2，三段轉(zhuǎn)子沖片上標(biāo)記序號3，四段轉(zhuǎn)子沖片上標(biāo)記序號4，便于安裝時準(zhǔn)確快速的區(qū)分每一段轉(zhuǎn)子的順序和方位。

以上所述的實施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。