一种盘式电机的防脱式转子盘的制作方法

1.本技术涉及盘式电机的领域，尤其涉及一种盘式电机的防脱式转子盘。


背景技术：

2.轴向磁场电机也叫“盘式电机”，即主磁场与沿转轴方向的电机。轴向磁场电机与普通电机不同，其磁通方向为轴向，载流导体系径向放置，定子和转子铁心为盘式结构。
3.盘式电机转子结构可分为支撑盘和永磁体，转子支撑盘作为永磁体的安装支撑，永磁永磁体通过粘结或螺钉紧固的方式固定在转子盘上，电机长期工作时转子会产生磁损耗而发热，采用粘结的方式，可能致使粘接失效造成转子脱落；采用螺钉直接固定的方式会破坏磁体的结构形成破坏，对磁路造成影响，所以常在转子支撑盘外部套设一个固定环用以固定永磁体。
4.在现有技术中，通过固定环固定永磁体，但固定环为单一材料制成，容易在转子高速转动的情况下因振动而脱落，进而导致永磁体松动甚至从支撑盘上脱落。


技术实现要素：

5.为了减少单一材料制成的固定环因转子高速转动时产生振动而脱落的情况，本技术提供一种盘式电机的防脱式转子盘。
6.本技术提供的一种盘式电机的防脱式转子盘采用如下的技术方案：
7.一种盘式电机的防脱式转子盘，包括一保持架、一固定环和多个永磁体，所述保持架包括一架体和多个所述支撑杆，所述支撑杆向外延伸于所述架体的周缘，相邻的两个所述支撑杆之间均固定有一所述永磁体，所述固定环包括采用不同材质的内环和外环，所述内环为辅助环，所述外环为受力环，所述内环被固定套设于所述永磁体的外周缘，并使所述永磁体固定于所述内环和所述架体之间，所述外环套设于所述内环的外侧；所述转子盘还包括一连接组件，所述内环与所述支撑杆通过所述连接组件连接。
8.可选的，所述连接组件包括多个连接件，所述连接件的一端与所述内环固定，另一端与所述支撑杆卡接。
9.可选的，多个所述连接件依次间隔分布于转子轴向两侧。
10.可选的，所述连接件与所述内环焊接固定。
11.可选的，所述支撑杆与所述内环连接的端部开设有一卡槽，所述容纳槽被暴露于转子轴向的一侧，并使所述连接件沿转子轴向卡入所述容纳槽内。
12.可选的，所述内环由金属材料制成，所述外环由碳纤维材料缠绕而成。
13.可选的，所述内环的外侧设置有至少一卡合所述外环的卡接部。
14.可选的，所述内环与所述外环的厚度之比小于或等于1/2。
15.可选的，所述支撑杆上沿转子周向的两侧分别设置有第一限位部，所述永磁体上设置有与所述第一限位部配合的第二限位部。
16.与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
17.1、现有的支撑杆与固定环内侧仅存在抵接而产生的摩擦力，故固定环易脱落，而本技术通过连接件将内环与支撑杆固定，即连接件与内环焊接，连接件与支撑杆卡接，以使内环与支撑杆之间连接牢固，进而使固定环不易因转子高速运转时的振动而脱落。
18.2、固定环分为材质不同的内环和外环，用不易变形的外环套设在内环外侧，限制了内环的形变，一方面使得内环不易因形变和振动从保持架上脱落，另一方面，永磁体被内环与架体限位，不易从保持架上脱落，使得永磁体安装牢固。
19.以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
20.图1是本技术实施例用于体现连接件和容纳槽结构的示意图；
21.图2是本技术实施例用于体现容纳槽分布的示意图；
22.图3是本技术实施例用于体现固定环结构的示意图；
23.图4是本技术实施例用于体现连接件的示意图；
24.图5是本技术实施例用于体现永磁体与安装槽结构的示意图；
25.图6是本技术实施例用于体现永磁体装配至安装槽内的示意图；
26.图7是本技术实施例用于体现永磁体结构的示意图；
27.图8是本技术实施例用于体现固定环装配方向的示意图；
28.图9是本技术实施例用于体现固定环装配完成后的示意图；
29.图10是本技术实施例用于体现固定环和保持架结构的示意图；
30.图11是本技术实施例中转子盘的轴向视图；
31.图12是本技术实施例用于体现卡接部和限位槽的示意图；
32.图13是图12中a
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a方向的剖视图；
33.图14是图12中b
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b方向的剖视图；
34.图15是图12中c
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c方向的剖视图。
35.附图标记：1、保持架；11、架体；12、支撑杆；121、安装槽；122、容纳槽；123、第一限位部；2、固定环；21、内环；211、限位槽；22、外环；221、卡接部；3、永磁体；31、磁钢；32、第二限位部；4、连接件。
具体实施方式
36.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
37.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非
限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
38.以下结合附图1
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15对本技术作进一步详细说明。
39.本技术实施例公开一种盘式电机的防脱式转子盘。
40.参照图1、图2，包括一保持架1、一固定环2和多个永磁体3。保持架1包括一架体11和多个支撑杆12，架体11呈圆环形，支撑杆12呈四棱台形，支撑杆12截面较小的一端与架体11的外周缘一体成型并沿转子径向向外延伸，多个永磁体3与多个支撑杆12的数量一致，相邻两个支撑杆12之间形成有呈扇形的安装槽121，永磁体3与安装槽121一一对应，每个永磁体3均嵌入对应的安装槽121内。固定环2包括材质不同的内环21和外环22，内环21被固定套设于永磁体3的外周缘，并使永磁体3固定于内环21和架体11之间。外环22同轴固定套设于内环21外侧上并约束内环21的形状。
41.内环21采用易加工且强度较高的材料，本实施例中内环21为金属环，金属环易加工但不经特殊处理易发生形变，用不易变形的外环22套设在内环21外侧，限制了内环21向外变形，内环21固定套设在永磁体3的外周缘上，内环21的形状不发生改变时，永磁体3被内环21与架体11限位，不易从保持架1上脱落。
42.保持架1可由玻璃纤维复合材料层压成型，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高、可加工性好、价格便宜。采用玻璃纤维复合材料制造保持架1有助于降低保持架1的制造难度，并降低保持架1的制造成本。玻璃纤维复合材料还具有尺寸安定性好的优点，使得保持架1在不同的工况下尺寸几乎不发生变化，进而减少了永磁体3从保持架1上松脱的可能性。
43.参照图5、图7，永磁体3可以为合金永磁体、铁氧体永磁体，本实施例中永磁体3由多片磁钢31沿架体11的径向叠压而成，磁钢31的数量取决于磁钢31的厚度和安装槽121的尺寸，本实施例优选为四片。
44.运用中，工作人员先将磁钢31沿架体11的径向方向装配至安装槽121内，再将内环21装配到永磁体3外周缘，将永磁体3固定，最后在内环21外套设外环22，约束内环21的形状。
45.内环21通连接组件与支撑杆12固定，连接组件包括多个连接件4，连接件4可以为螺栓，螺栓与支撑杆12一一对应，螺栓的端部贯穿内环21后螺纹旋入支撑杆12远离架体11的一端，采用螺栓连接的优点在于安装方便，缺点在于在内环21上开孔导致内环21强度降低。同理，连接件4可以为销钉，销钉贯穿内环21后穿入支撑杆12远离架体11的一端并形成过盈配合。
46.参照图1、图2，在本技术的另一实施例中，每个支撑杆12远离架体11的一端均与内环21的内侧抵接，支撑杆12与内环21抵接的端部开设有一容纳槽122，使得容纳槽122靠近内环21内侧的一侧敞开，容纳槽122还被暴露于转子轴向的一侧，连接件4沿转子轴向放置且固定于容纳槽122内。连接件4与容纳槽122一一对应，连接件4位于容纳槽122内的部分与容纳槽的内壁胶粘固定，连接件4靠近内环21内侧的一侧与内环21内侧焊接固定。为了方便焊接固定，容纳槽122可以为长方形槽，连接件4可以为与容纳槽122匹配的长方体形。
47.参照图4，为了使连接件4可顺畅地装配进容纳槽122内，连接件4平行于转子轴向的四条棱均倒圆角处理。
48.连接件4与内环21内侧抵接时，连接件4与内环21之间仅存在摩擦力，故内环21易脱落，而通过连接件4将内环21与支撑杆12固定，内环21与支撑杆12之间连接牢固，内环21不易因转子高速运转时的振动而脱落。并且连接件4嵌入容纳槽122内，而非嵌入内环21内，有助于减小内环21的宽度，同时保证转子盘轴向两侧面的平整度，进而保证转子盘转动时的稳定性，还可减小转子盘整体的厚度，进而减小电机的体积，使电机可以适用于更多的场景。
49.参照图1，容纳槽122可开设于支撑杆12在转子轴向上的两侧中的任意一侧上，多个容纳槽122可以均位于支撑杆12在转子轴向上的同一侧上，也可分布于支撑杆12在转子轴向上的两侧。容纳槽122位于支撑杆12在转子轴向上的同一侧时，支撑杆12在转子轴向上的另一侧仅与内环21内侧之间抵接，支撑杆12和内环21内侧之间仅存在摩擦力，不利于在转子轴向的方向上固定内环21。容纳槽122分布于支撑杆12在转子轴向上的两侧时，连接件4在转子轴向的两侧上均可将内环21固定在支撑杆12上，且连接件4无需与容纳槽122的内壁胶粘固定即可将内环21与保持架1固定，且在电机运行并产生振动时，保持架1与内环21的连接具有较好的牢固性，从而减少支撑杆12与内环21固定的松脱导致磁钢31从内环21与架体11外周缘之间脱落的风险。
50.参照图5、图6，支撑杆12上沿保持架1周向的两侧分别设置有第一限位部123，永磁体3上设置有与第一限位部123配合的第二限位部32，第一限位部123与第二限位部32的作用在于进一步将永磁体3限制在限位槽211内。第一限位部123可以为卡槽，第二限位部32为卡块或第一限位部123为卡块，第二限位部32为卡槽。本实施例中，第一限位部123为卡块，卡块自支撑杆12的一端延伸至另一端且截面呈半圆形，第二限位部32为卡槽，卡槽在每个永磁体3沿架体11圆周方向的两侧各成型有一个。永磁体3嵌入安装槽121内时，安装槽121对应的两个支撑杆12上相邻的两个卡块分别嵌入该安装槽121内的永磁体3的两个卡槽内，且卡块与卡槽沿转子径向滑移配合，便于工作人员将永磁体3装配至安装槽121内。内环21套设在永磁体3的外周缘上时，内环21限制永磁沿架体11径向运动，而第一限位部123和第二限位部32可防止永磁体沿着架体11的轴向移动，优化了永磁体3的固定效果。
51.运用中，工作人员先通过卡块与卡槽的配合将永磁体3装配至安装槽121内，然后再永磁体3的外周缘套设内环21，限制了永磁体3沿架体11轴向和径向的位移，从而减少了永磁体3从保持架1上脱落的情况。
52.外环22包括至少一纤维丝束，纤维丝束缠绕于内环21外侧，形成外环22。纤维丝可以为碳纤维丝，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿碳纤维轴方向有很高的强度和模量。
53.在本技术的另一实施例中，碳纤维丝缠绕后用固化剂固化形成上述外环22，纤维丝选用碳纤维丝时，固化剂选用碳纤维胶，碳纤维胶使缠绕在内环21外侧的炭纤维丝束固化形成上述外环22，使用固化剂固化后，外环22具有更好的机械强度，可更好地使内环21紧固地固定永磁体3。
54.参照图11、图13，外环22的内侧与内环21的外侧贴合，为了使外环22与内环21结合
得更紧密，减少外环22与内环21之间发生错位的情况，内环21的外侧设置有至少一卡合外环22的卡接部221。卡接部221可以为各种形状的凸起或凹槽，本实施例中卡接部221为凸起，碳纤维丝缠绕在内环21外侧并固化后即形成与卡接部221形状对应的限位槽211，卡接部221与限位槽211卡接，减少了内环21与外环22之间发生错位的情况。
55.具体的，参照图12、图14，卡接部221为截面呈半圆形的凸起，卡接部221与外环22同轴并环绕外环22一周，限位槽211为半圆槽，限位槽211与内环21同轴并环绕内环21一周。
56.运用中，工作人员装配好内环21后，在内环21外侧缠绕碳纤维丝束，然后向碳纤维丝束中添加碳纤维胶，使得碳纤维丝束固化，且卡接部221卡入限位槽211中。
57.由于内环21主要起限制永磁体3位移的作用，所以内环21的厚度可适当减小，由于外环22主要起加固、保护内环21的作用，所以外环22的厚度可适当增大，内环21的厚度与外环22厚度之比小于或等于1/2，本实施例中，内环21厚度与外环22厚度之比等于1/2。
58.运用中，工作人员可根据设计强度选择合适的内环21厚度与外环22厚度之比，既能达到设计的要求，又可节约成本。
59.本实施例的实施原理为：装配转子盘时，工作人员先将磁钢31沿架体11的径向方向装配至安装槽121内，再将内环21沿转子轴向装配到永磁体3外周缘，将永磁体3固定，然后在内环21外侧缠绕碳纤维丝束，并向碳纤维丝束中添加碳纤维胶，使得碳纤维丝束固化，同时卡接部221卡入限位槽211中，使得外环22约束内环21的形状，最后将连接件4嵌入容纳槽122内，并将连接件4与内环21内侧焊接固定。
60.外环22与内环21通过卡接部221、限位槽211配合，且内环21内侧通过连接件4与支撑杆12固定，有助于减少因内环21与外环22之间发生错位、内环21或外环22或固定环2整体沿转子轴向脱落的情况，进而可减少永磁体3从保持架1上脱落的情况。
61.综上所述，现有的支撑杆与固定环内侧仅存在抵接而产生的摩擦力，故固定环易脱落，而本技术通过连接件将内环与支撑杆固定，即连接件与内环焊接，连接件与支撑杆卡接，以使内环与支撑杆之间连接牢固，进而使固定环不易因转子高速运转时的振动而脱落。固定环分为材质不同的内环和外环，用不易变形的外环套设在内环外侧，限制了内环的形变，一方面使得内环不易因形变和振动从保持架上脱落，另一方面，永磁体被内环与架体限位，不易从保持架上脱落，使得永磁体安装牢固。
62.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的技术方案后，将容易想到本公开的其他实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
63.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。