一种分段斜极转子及永磁同步电机的制作方法

1.本实用新型涉及永磁电机领域，具体涉及一种分段斜极转子及永磁同步电机。


背景技术：

2.现有的转子铁芯作为电机至关重要的零部件，承担着导磁，连接转轴的作用，作为各种机械的动力源，将电能转化为机械能。永磁体不会根据电机的位置和状态更改磁性的强弱，所以圆周方向的运转过程中，磁钢的磁极对定子齿槽有不同的吸引力，大小不同的吸引力将导致转子在旋转过程中转矩发生波动，从而导致运转时的振动和噪音，降低的措施是降低齿槽转矩来降低电机运行时的噪音和振动，其中，通过将每段铁芯进行一定偏移以形成转子斜极是重要的方案之一，而转子的斜极需要通过转子冲片的结构来实现。
3.转子斜极在目前比较通俗的做法是在铁芯上相对一沿直径方向的基准线设置多个偏转一定角度的定位孔，用以穿设定位销，当定位销穿设不同定位孔时实现铁芯的周向偏移以形成转子斜极。而因为偏转角度不同的铁芯需要设置不同偏转角度的定位孔，所需要不同种冲片，采用多种冲片需开发多种模具，开发费用高，所以目前采用了铁芯正反装的方式，使一定位孔在正反装时实现两种偏转角度，以实现减少模具降低成本的作用。
4.但是，由于铁芯由多个转子冲片叠合而成，为保证各转子冲片叠合时不发生偏移，会在转子冲片上冲压出凸起的用于定位的扣点，通过各转子冲片上的扣点配合以实现叠合的精准性，而由这样的转子冲片叠合而成的铁芯会在其一侧留有凸起的扣点，当铁芯进行正反装时，可能出现相邻两个铁芯出现扣点对扣点的情况，在安装叠压转子铁芯时，扣点与扣点侧向抵接，导致铁芯发生偏移而形成斜极不良进而影响电机性能的情况。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的是提出一种分段斜极转子及永磁同步电机，旨在解决铁芯正反装时可能出现的扣点对扣点使铁芯发生偏移形成斜极不良的情况。
6.为实现上述目的，本实用新型提出一种分段斜极转子，其中，所述分段斜极转子包括转轴、转子铁芯以及两个端板，所述转轴沿左右方向延伸设置；所述转子铁芯包括多个呈圆柱状设置的铁芯，多个所述铁芯沿左右方向分布且套设在所述转轴的外围，每一所述铁芯上沿圆周方向均设有多个磁钢槽，每一所述铁芯由多个转子冲片叠压而成，所述转子冲片上设有定位凸起以使得叠压而成的所述铁芯的一侧具有突出的扣点，所述铁芯呈圆柱状设置；两个所述端板设置于所述转子铁芯的左右两端；多个所述铁芯中至少一部分所述铁芯的所述扣点设置在所述铁芯的左侧以形成正向铁芯组，另一部分所述铁芯的所述扣点设置在所述铁芯的右侧形成反向铁芯组；所述正向铁芯组与所述反向铁芯组叠合形成所述转子铁芯，且所述正向铁芯组与所述反向铁芯组相接处邻近的两个所述铁芯的所述磁钢槽沿所述转轴的周向错开一预设角度β。
7.可选地，相邻两个所述铁芯周向错开一定角度，且将多个所述铁芯的对应的一所述磁钢槽的中心线投影至所述端板时，相邻中心线间错开角度为预定磁极夹角α。
8.可选地，所述正向铁芯组中的所述铁芯从左至右顺时针或逆时针顺次偏转，所述反向铁芯组中的所述铁芯从左至右与所述正向铁芯组中的所述铁芯同向偏转，所述正向铁芯组与所述反向铁芯组相接触的两个所述铁芯错开角度为所述预设角度β。
9.可选地，所述预设角度β大于等于所述磁极夹角α
·
(n－2)，n为所述铁芯数量。
10.可选地，每一所述磁钢槽设置为沿所述铁芯直径方向对称设置的两段，且形成“v”型，所述磁钢槽内设置有磁钢。
11.可选地，所述铁芯的外周面凹设有多个沿所述转轴的轴向延伸的辅助槽。
12.可选地，所述转子冲片沿圆周方向设置有多个所述定位凸起。
13.可选地，所述定位凸起包括第一定位凸起以及第二定位凸起，所述第一定位凸起沿所述转子冲片的径向延伸设置，所述第二定位凸起沿所述转子冲片的切线方向延伸设置。
14.本实用新型还提供一种永磁同步电机，所述永磁同步电机包括定子与分段斜极转子，所述定子内圆周均匀设置有多个齿槽；所述分段斜极转子包括转轴、转子铁芯以及两个端板，所述转轴沿左右方向延伸设置；所述转子铁芯包括多个呈圆柱状设置的铁芯，多个所述铁芯沿左右方向分布且套设在所述转轴的外围，每一所述铁芯上沿圆周方向均设有多个磁钢槽，每一所述铁芯由多个转子冲片叠压而成，所述转子冲片上设有定位凸起以使得叠压而成的所述铁芯的一侧具有突出的扣点，所述铁芯呈圆柱状设置；两个所述端板设置于所述转子铁芯的左右两端；多个所述铁芯中至少一部分所述铁芯的所述扣点设置在所述铁芯的左侧以形成正向铁芯组，另一部分所述铁芯的所述扣点设置在所述铁芯的右侧形成反向铁芯组；所述正向铁芯组与所述反向铁芯组叠合形成所述转子铁芯，且所述正向铁芯组与所述反向铁芯组相接处邻近的两个所述铁芯的所述磁钢槽沿所述转轴的周向错开一预设角度β。
15.可选地，所述预定磁极夹角为2π/(齿槽数
·
铁芯数)。
16.本实用新型的技术方案中，多个铁芯沿左右方向分布且套设于所述转轴的外围，每一所述铁芯由多个设有定位凸起的转子冲片叠压而成，所述定位凸起用于所述转子冲片叠压时的定位，保证所述转子冲片叠压的精准度，使得所述铁芯的一侧具有定位凸起形成的扣点；多个所述铁芯叠合形成转子铁芯，所述转子铁芯的左右两端各设置有一端板，两个端板用于左右抵紧所述转子铁芯且左右穿设定位销以穿过所述转子铁芯对所述转子铁芯进行定位固定；多个所述铁芯中的一部分所述铁芯的所述扣点设置在所述铁芯的左侧以叠合形成正向铁芯组，另一部分所述铁芯的所述扣点设置在所述铁芯的右侧以叠合形成反向铁芯组，将所述扣点方向相同的所述铁芯叠合，不会出现扣点对扣点的情况，将所述正向铁芯组与所述反向铁芯组叠合至多会存在一处相邻所述铁芯的扣点对扣点的情况，按以上方式设置可减少扣点对扣点的可能性以减少扣点对扣点在叠合时所述扣点侧向抵接挤压造成的所述铁芯异常偏移对所述转子铁芯性能的影响，且所述正向铁芯组与所述反向铁芯组相接处邻近的两个所述铁芯的所述磁钢槽沿所述转轴的周向错开一预设角度β，以使得所述正向铁芯组与所述反向铁芯组在扣点对扣点时，相对的所述扣点错开一所述预设角度β，使得相对的所述扣点不会出现侧向抵接挤压的情况，而避免了所述铁芯的异常偏移以避免了影响所述转子铁芯的性能。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
18.图1为本实用新型提供的分段斜极转子的立体示意图；
19.图2为图1中的转子冲片的正视示意图；
20.图3为图1中的铁芯偏移角度示意图。
21.附图标号说明：
22.标号名称标号名称100分段斜极转子213扣点1转轴214磁钢槽2转子铁芯215辅助槽21铁芯3端板211转子冲片4正向铁芯组212定位凸起5反向铁芯组212a第一定位凸起6定位销212b第二定位凸起
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23.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
24.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、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
26.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
27.现有的转子铁芯作为电机至关重要的零部件，承担着导磁，连接转轴的作用，作为各种机械的动力源，将电能转化为机械能。永磁体不会根据电机的位置和状态更改磁性的强弱，所以圆周方向的运转过程中，磁钢的磁极对定子齿槽有不同的吸引力，大小不同的吸
引力将导致转子在旋转过程中转矩发生波动，从而导致运转时的振动和噪音，降低的措施是降低齿槽转矩来降低电机运行时的噪音和振动，其中，通过将每段铁芯进行一定偏移以形成转子斜极是重要的方案之一，而转子的斜极需要通过转子冲片的结构来实现。
28.转子斜极在目前比较通俗的做法是在铁芯上相对一沿直径方向的基准线设置多个偏转一定角度的定位孔，用以穿设定位销，当定位销穿设不同定位孔时实现铁芯的周向偏移以形成转子斜极。而因为偏转角度不同的铁芯需要设置不同偏转角度的定位孔，所需要不同种冲片，采用多种冲片需开发多种模具，开发费用高，所以目前采用了铁芯正反装的方式，使一定位孔在正反装时实现两种偏转角度，以实现减少模具降低成本的作用。
29.但是，由于铁芯由多个转子冲片叠合而成，为保证各转子冲片叠合时不发生偏移，会在转子冲片上冲压出凸起的用于定位的扣点，通过各转子冲片上的扣点配合以实现叠合的精准性，而由这样的转子冲片叠合而成的铁芯会在其一侧留有凸起的扣点，当铁芯进行正反装时，可能出现相邻两个铁芯出现扣点对扣点的情况，在安装叠压转子铁芯时，扣点与扣点侧向抵接，导致铁芯发生偏移而形成斜极不良进而影响电机性能的情况。
30.鉴于此，本实用新型提供一种分段斜极转子，图1至图3为本实用新型提供的所述分段斜极转子的一实施例，以下将结合具体的附图对所述分段斜极转子进行说明。
31.请参阅图1，所述分段斜极转子100包括转轴1、转子铁芯2以及两个端板3，所述转轴1沿左右方向延伸设置；所述转子铁芯2包括多个呈圆柱状设置的铁芯21，多个所述铁芯21沿左右方向分布且套设在所述转轴1的外围，每一所述铁芯21上沿圆周方向均设有多个磁钢槽214，每一所述铁芯21由多个转子冲片211叠压而成，所述转子冲片211上设有定位凸起212以使得叠压而成的所述铁芯21的一侧具有突出的扣点213，所述铁芯21呈圆柱状设置；两个所述端板3设置于所述转子铁芯2的左右两端；多个所述铁芯21中至少一部分所述铁芯21的所述扣点213设置在所述铁芯21的左侧以形成正向铁芯组4，另一部分所述铁芯21的所述扣点213设置在所述铁芯21的右侧形成反向铁芯组5；所述正向铁芯组4与所述反向铁芯组5叠合形成所述转子铁芯2，且所述正向铁芯组4与所述反向铁芯组5相接处邻近的两个所述铁芯21的所述磁钢槽214沿所述转轴1的周向错开一预设角度β。
32.本实用新型的技术方案中，多个铁芯21沿左右方向分布且套设于所述转轴1的外围，每一所述铁芯21由多个设有定位凸起212的转子冲片211叠压而成，所述定位凸起212用于所述转子冲片211叠压时的定位，保证所述转子冲片211叠压的精准度，使得所述铁芯21的一侧具有定位凸起212形成的扣点213；多个所述铁芯21叠合形成转子铁芯2，所述转子铁芯2的左右两端各设置有一端板3，两个端板3用于左右抵紧所述转子铁芯2且左右穿设定位销6以穿过所述转子铁芯2对所述转子铁芯2进行定位固定；多个所述铁芯21中的一部分所述铁芯21的所述扣点213设置在所述铁芯21的左侧以叠合形成正向铁芯组4，另一部分所述铁芯21的所述扣点213设置在所述铁芯21的右侧以叠合形成反向铁芯组5，将所述扣点213方向相同的所述铁芯21叠合，不会出现扣点对扣点的情况，将所述正向铁芯组4与所述反向铁芯组5叠合至多会存在一处相邻所述铁芯21的扣点对扣点的情况，按以上方式设置可减少扣点对扣点的可能性以减少扣点对扣点在叠合时所述扣点213侧向抵接挤压造成的所述铁芯21异常偏移对所述转子铁芯2性能的影响，且所述正向铁芯组4与所述反向铁芯组5相接处邻近的两个所述铁芯21的所述磁钢槽214沿所述转轴1的周向错开一预设角度β，以使得所述正向铁芯组4与所述反向铁芯组5在扣点213对扣点213时，相对的所述扣点213错开
一所述预设角度β，使得相对的所述扣点213不会出现侧向抵接挤压的情况，而避免了所述扣点213侧向挤压造成的所述铁芯21的异常偏移，从而避免影响所述转子铁芯2的性能。
33.需要注意的是，请参阅图1，所述铁芯21可以设置为三个、四个、五个或者六个，在本实施例中，所述铁芯21设置有六个，在保持定子数量一定的情况下，转子斜极的偏转角度为一个定子的角度跨距，将所述铁芯21的数量设置的越多，每段所述铁芯21偏移角度越小且构成的所述转子铁芯2越趋近平滑，减小谐波的效果越好；同时考虑到所述铁芯21的数量越多，所述铁芯21的设计越复杂，加工成本与安装成本高。将所述铁芯21的数量选取为六个，保证良好的减小谐波的效果的同时，控制了成本。
34.请参阅图1，相邻两个所述铁芯21周向错开一定角度，且将多个所述铁芯21的对应的一所述磁钢槽214的中心线投影至所述端板3时，相邻中心线间错开角度为预定磁极夹角α。每一所述铁芯21相对偏转一定角度，保证所述转子铁芯2通过定子的齿槽时，所述铁芯21逐一且均匀的通过齿槽，减小谐波的产生且保证产生谐波的稳定性；且所述铁芯21偏移的最大角度为一个定子齿槽的角度跨距，当所述转子铁芯2的所有所述铁芯21通过一齿槽，即马上进入下一齿槽，中间无间歇，同样保证产生谐波的稳定性。
35.请参阅图3，所述正向铁芯组4中的所述铁芯21从左至右顺时针或逆时针顺次偏转，所述反向铁芯组5中的所述铁芯21从左至右与所述正向铁芯组4中的所述铁芯21同向偏转，所述正向铁芯组4与所述反向铁芯组5相接触的两个所述铁芯21错开角度为所述预设角度β。将所述正向铁芯组4与所述反向铁芯组5的所述铁芯21按同一方向顺次偏转，以使得所述正向铁芯组4偏转最小的所述铁芯21与所述反向铁芯组5偏转最大的所述铁芯21相抵接或所述正向铁芯组4偏转最大的所述铁芯21与所述反向铁芯组5偏转最小的所述铁芯21相抵接，以保证所述预设角度β的最大化，使相互抵接的两个所述铁芯21存在扣点对扣点的情况也能保证偏移角度最大化而避免所述扣点213侧向抵接挤压而形成所述铁芯21的异常偏移。在本实施例中，所述转子铁芯2从左至右依次设置为所述反向铁芯组5：a段、b段以及c段，和所述正向铁芯组4：d段、e段以及f段，a段、b段以及c段所述铁芯21顺次顺时针偏转，d段、e段以及f段所述铁芯21同样顺次顺时针偏转，以a段所述铁芯21为基准，c段所述铁芯21顺时针偏转3α，d段所述铁芯21逆时针偏转α，f段所述铁芯21顺时针偏转4α，将所述反向铁芯组5中偏转最大的c段所述铁芯21与所述正向铁芯组4中偏转最小的d段所述铁芯21相邻叠合，使得扣点对扣点，但所述铁芯21相对偏转角度大，所述扣点213未抵接，不影响所述转子铁芯2的正常偏转角度。
36.请参阅图3，所述预设角度β大于等于所述预定磁极夹角α
·
(n－2)，n为所述铁芯21数量。所述铁芯21总偏移角度为所述预定磁极夹角α
·
(n－1)，依据所述转子冲片211的设计加工，当所述正向铁芯组4或所述反向铁芯组5其中一方同时具有偏转角度最大以及偏转角度最小的所述铁芯21时，所述预设角度β可设置为α
·
(n－2)；当所述正向铁芯组4与所述反向铁芯组5其中一方具有偏转角度最大的所述铁芯21另一方具有偏转角度最小的所述铁芯21时，所述预设角度β可设置为α
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(n－1)。在本实施例中，依据所述转子冲片211的设计加工，所述正向铁芯组4同时具有偏转角度最大的f段所述铁芯21以及偏转角度最小的d段所述铁芯21，所述预定角度β设置为所述预定磁极夹角α
·
(n－2)，即4α。当所述预定角度β设置为至少4α时即可避免扣点对扣点时所述扣点213侧向抵接挤压导致所述转子铁芯2异常偏移。
37.请参阅图2，每一所述磁钢槽214设置为沿所述铁芯21直径方向对称设置的两段，且形成“v”型，所述磁钢槽214内设置有磁钢。采用“v”型的所述磁钢槽214设计，磁路均匀，交轴电感较大，凸极比较大，磁阻转矩较大，节省永磁体材料，进一步降低永磁体用量以降低成本，提高电机的转矩密度和效率，对永磁体的磁极结构进行优化，使电机的交轴电感远大于直轴电感。
38.请参阅图1，所述铁芯21的外周面凹设有多个沿所述转轴1的轴向延伸的辅助槽215。使每一段的所述铁芯21所产生的转矩脉动和径向电磁力分别被抑制在较低的水平，降低了电机整体的转矩脉动和径向电磁力，有效抑制了电机振动噪声，从而得到更好的综合减振降噪效果。
39.请参阅图2，所述转子冲片211沿圆周方向设置有多个所述定位凸起212。所述转子冲片211由模具进行加工，精度较高且误差小，设置多个所述定位凸起212同时定位，可以提高定位精度且不会出现多个所述定位凸起212误差大导致定位冲突的问题，提高所述铁芯21叠合的精准度。
40.请参阅图2，所述定位凸起212包括第一定位凸起212a以及第二定位凸起212b，所述第一定位凸起212a沿所述转子冲片211的径向延伸设置，所述第二定位凸起212b沿所述转子冲片211的切线方向延伸设置。所述第一定位凸起212a用于定位限制所述转子冲片211沿轴向转动的偏移，所述第二定位凸起212b用于定位限制所述转子冲片211沿径向移动的偏移，所述第一定位凸起212a与所述第二定位凸起212b配合以增强所述定位凸起212的定位能力，避免所述转子冲片211叠合时发生偏移。
41.本实用新型还提出一种永磁同步电机，所述永磁同步电机包括定子以及所述分段斜极转子100，所述定子内圆周均匀设置有多个齿槽；所述分段斜极转子100的具体结构参考上述实施例。由于本永磁同步电机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
42.请参阅图3，所述预定磁极夹角α等于2π/(齿槽数
·
铁芯21数)。所述定子上设置有多个齿槽，在所述磁钢转动经过整个齿槽时，受力会出现波动，为减小波动幅度，即采用转子斜极的结构，将转动经过齿槽的所述磁钢分为多段，且多段所述磁钢逐一通过所述齿槽，同一时间各磁钢所处的位置状态不同，但多个所述磁钢覆盖整个所述齿槽以均衡所述磁钢在齿槽内各位置的受力，以达到分散受力降低波动的作用，故将所述预定磁极夹角α设置为一所述齿槽的角度跨距平分至各段所述铁芯21，以达到上述效果，即α＝2π/(齿槽数
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铁芯21数)。
43.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。