一种转子分段错极永磁电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机的技术领域，具体是一种转子分段错极永磁电机。


背景技术：

2.新能源电机逐渐的取代内燃机应用在不同的交通工具上，水上交通工具中小型轮船或者游船也开始采用新能源电机作为动力系统。传统的电机采用一字型磁钢粘贴在转子铁芯表面，一字型磁钢形成的磁通量较小，电机工作时齿槽转矩较大，电机的振动及噪音比较大；表贴式的磁钢安装不方便，不适用于高速旋转。
3.因此，需要解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型针对以上技术问题，提供一种转子分段错极永磁电机,其转子铁芯采用分段式的结构，永磁体采用多个磁钢形成的磁钢组合，永磁体镶嵌在转子铁芯内，相邻段转子铁芯内的磁钢组合错极设置，磁钢组合增加了磁通量，错极设置结构减小了齿槽转矩、振动及噪音；镶嵌的磁钢组合结构组装方便，并且有利于电机高速旋转。
5.为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
6.一种转子分段错极永磁电机，包括转子组件、定子组件和壳体组件，所述壳体组件具有壳体空腔固定所述定子组件；所述定子组件具有轴向设置的定子空腔，所述定子空腔内设置可旋转的转子组件；
7.所述转子组件包括若干段转子铁芯和若干磁钢组合，所述转子铁芯在轴向分段；所述磁钢组合由多个磁钢呈宽口的u型布置，若干所述磁钢组合镶嵌于所述转子铁芯圆柱靠外侧的磁钢槽内且其开口朝向外侧；所述磁钢组合在相邻段所述转子铁芯上错极布置。
8.上述永磁电机的转子铁芯采用分段式的结构，永磁体采用多个磁钢形成的磁钢组合，永磁体镶嵌在转子铁芯内，相邻段转子铁芯内的磁钢组合错极设置，磁钢组合增加了磁通量，错极设置结构减小了齿槽转矩、振动及噪音；镶嵌的磁钢组合结构组装方便，并且有利于电机高速旋转。
9.进一步所述壳体组件包括外壳本体、第一端盖和第二端盖，所述外壳本体内具有轴向往复的冷却通道；所述外壳本体一端设有所述第一端盖，另一端设有所述第二端盖；所述冷却通道与所述第一端盖和第二端盖之间密封连接。壳体组件由第一端盖和第二端盖固定在外壳本体两端构成，结构简单，组装方便，外壳本体上具有冷却通道带走定子组件上的热量，保证电机的散热及运行稳定。
10.进一步所述冷却通道包括进液口、出液口、若干轴向槽和若干连接槽；若干所述轴向槽间隔分布在所述外壳本体壁厚内；所述连接槽位于所述外壳本体的两端，所述连接槽连通相邻的两个所述轴向槽，所述连接槽在所述外壳本体同一端间隔设置，在两端上错开设置；所述进液口和出液口分别设置在相邻两个所述轴向槽对应的所述外壳本体外部，所述进液口和出液口对应的两所述轴向槽之间没有所述连接槽。冷却通道通过分布在外壳本
体壁厚内的轴向槽形成，轴向槽易于成型在外壳本体内，方便生产制造。
11.进一步所述外壳本体内壁设有定位台阶贴合所述定子组件的一端，所述定子组件另一端设有固定环压合，所述固定环通过所述第二端盖压紧固定；所述外壳本体内壁设有若干轴向凹槽，所述定子组件外壁设有若干轴向凸起，所述轴向凸起位于所述轴向凹槽内。定子组件通过外壳本体内的定位台阶和固定环轴向定位在壳体组件内，限制了定子组件的轴向移动，定子组件的轴向凸起位于外壳本体内的轴向凹槽内，限制了定子组件的旋转移动，定子组件被固定在壳体组件内。
12.进一步所述转子组件包括转轴，所述转子铁芯通过转子冲片叠装形成，所述转子冲片中心位置具有轴孔，所述转轴穿过所述轴孔设置，所述轴孔上设有凸起键连接所述转轴，所述凸起键两侧设有所述转轴安装的避空部。通过转子冲片叠装制造转子铁芯有利于减小涡流损耗，方便转子铁芯上磁钢槽及轴孔等结构的加工；转子铁芯轴孔上的凸起键相当于将转轴安装的平键集成到轴孔上，方便转轴的安装；由于转子铁芯通过转子冲片叠装而成，轴孔的精度不高，设置避空部有利于转轴的安装。
13.进一步所述壳体组件包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承分别固定在所述壳体组件的两端，所述转轴固定连接在所述第一轴承和第二轴承上。设置第一轴承和第二轴承方便转子组件在壳体组件上的旋转。
14.进一步所述转子铁芯分三段，一端为第一转子铁芯，中间为第二转子铁芯，另一端为第三转子铁芯。分段的转子铁芯结构实现相邻段转子铁芯内的磁钢组合错极设置，有利于降低齿槽转矩，减轻振动噪音，提高空载电动势正弦度、减低谐波；分三段使得制造和组装比较方便。
15.进一步所述磁钢组合由三个磁钢组成。三个磁钢组成的磁钢组合相对于单个的一字磁钢，增加磁通量，减低磁钢总的涡流损耗，改善气隙磁密波形。
16.进一步所述转子铁芯上所述磁钢组合中磁钢两侧设有隔磁桥。隔磁桥的作用是提高弱磁能力，增加调速范围；提高转子结构强度，有利于转子高速运行。
17.进一步所述轴孔上靠近所述凸起键的位置设有标记槽。标记槽的作用是安装时方便区分相邻段的转子铁芯，实现相邻段转子铁芯内的磁钢组合错极设置；转子冲片为一种结构，同一面朝向同一方向叠装形成转子铁芯，安装时相邻的另一个转子铁芯需要反面安装来实现磁钢组合的错极，通过标记槽的错位就可以看出来是否错极，方便转子铁芯的安装。
18.本实用新型与现有技术相比具有如下技术优点：
19.1、该永磁电机的转子铁芯采用分段式的结构，永磁体采用多个磁钢形成的磁钢组合，永磁体镶嵌在转子铁芯内，相邻段转子铁芯内的磁钢组合错极设置，u型磁钢组合增加了磁通量，错极设置结构减小了齿槽转矩、振动及噪音；镶嵌的磁钢组合结构组装方便，有利于电机高速旋转；
20.2、该永磁电机的转子铁芯通过转子冲片叠装制造有利于减小涡流损耗，方便转子铁芯上磁钢槽、轴孔及标识槽结构的加工；转子铁芯轴孔上的凸起键相当于将轴安装的平键集成到轴孔上，方便轴的安装；由于转子铁芯通过转子冲片叠装而成，轴孔的精度不高，设置避空部有利于轴的安装；通过标记槽的错位就可以看出来是否错极，方便转子铁芯的安装；
21.3、该永磁电机的壳体组件内具有轴向往复的冷却通道，冷却通道通过分布在外壳本体壁厚内的轴向槽形成，轴向槽易于成型在外壳本体内，方便生产制造。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例的立体图；
23.图2是图1的爆炸图；
24.图3是图1的剖视图；
25.图4是图2中外壳本体的立体图；
26.图5是图4中外壳本体另一端的立体图；
27.图6是图2中转子铁芯的立体图；
28.图7是图2中转子铁芯内磁钢组合的立体图；
29.图8是图6中转子铁芯的转子冲片一表面的正视图；
30.图9是图8中转子冲片另一表面的正视图。
具体实施方式
31.下面将结合附图中的实施例对本实用新型作进一步地详细说明。
32.如图1至9所示，本实用新型的转子分段错极永磁电机实施例。
33.如图1、图2及图3所示，转子分段错极永磁电机包括转子组件100、定子组件200和壳体组件300，壳体组件300具有壳体空腔310固定定子组件200；定子组件200具有轴向设置的定子空腔210，定子空腔210内设置可旋转的转子组件100。
34.如图6及图7所示，转子组件100包括若干段转子铁芯110和若干磁钢组合120，转子铁芯110在轴向分段；磁钢组合120由多个磁钢121呈宽口的u型布置，若干磁钢组合120镶嵌于转子铁芯110圆柱靠外侧的磁钢槽146内且其开口朝向外侧；磁钢组合120在相邻段转子铁芯110上错极布置。
35.该永磁电机的转子铁芯采用分段式的结构，永磁体采用多个磁钢形成的磁钢组合，永磁体镶嵌在转子铁芯内，相邻段转子铁芯内的磁钢组合错极设置，磁钢组合增加了磁通量，错极设置结构减小了齿槽转矩、振动及噪音；镶嵌的磁钢组合结构组装方便，并且有利于电机高速旋转。
36.如图1、图2及图3所示，壳体组件300包括外壳本体320、第一端盖330和第二端盖340。如图4及图5所示，外壳本体320内具有轴向往复的冷却通道350。如图2及图3所示，外壳本体320一端设有第一端盖330，另一端设有第二端盖340；冷却通道350与第一端盖330和第二端盖340之间密封连接。第一端盖330与外壳本体320之间设有第一密封垫331，第二端盖340与外壳本体320之间设有第二密封垫341。壳体组件由第一端盖和第二端盖固定在外壳本体两端构成，结构简单，组装方便，外壳本体上具有冷却通道带走定子组件上的热量，保证电机的散热及运行稳定。
37.如图4及图5所示，冷却通道350包括进液口351、出液口352、若干轴向槽353和若干连接槽354；若干轴向槽353间隔分布在外壳本体320壁厚内；连接槽354位于外壳本体320的两端，连接槽354连通相邻的两个轴向槽353，连接槽354在外壳本体320同一端间隔设置，在两端上错开设置；进液口351和出液口352分别设置在相邻两个轴向槽353对应的外壳本体
320外部，进液口351和出液口352对应的两轴向槽353之间没有连接槽354。如图4及图5所示，外壳本体320壁厚内均匀分布十二个轴向槽353，靠近第一端盖330的端面具有五个连接槽354，另一端面具有六个连接槽354。冷却通道通过分布在外壳本体壁厚内的轴向槽形成，轴向槽易于成型在外壳本体内，方便生产制造。电机工作时，冷却液从进液口进入，轴向来回流过外壳本体的轴向槽，最后从出液口流出，冷却液将定子组件产生的热量带走。
38.如图2、图3及图4所示，外壳本体320内壁设有定位台阶321贴合定子组件200的一端，定子组件200另一端设有固定环360压合，固定环360通过第二端盖340压紧固定；外壳本体320内壁设有三个均布的轴向凹槽322，定子组件200外壁设有三个均布的轴向凸起220，轴向凸起220位于轴向凹槽322内。定子组件通过外壳本体内的定位台阶和固定环轴向定位在壳体组件内，限制了定子组件的轴向移动，定子组件的轴向凸起位于外壳本体内的轴向凹槽内，限制了定子组件的旋转移动，定子组件被固定在壳体组件内。其中定子组件包括定子铁芯和绕制在定子铁芯上的线圈绕组。
39.如图2及图3所示，转子组件100包括转轴130。如图6、图8及图9所示，转子铁芯110通过转子冲片140叠装形成，转子冲片140中心位置具有轴孔141，转轴130穿过轴孔141设置，轴孔141上设有凸起键142连接转轴130，凸起键142两侧设有转轴130安装的避空部143。通过转子冲片叠装制造转子铁芯有利于减小涡流损耗，方便转子铁芯上磁钢槽及轴孔等结构的加工；转子铁芯轴孔上的凸起键相当于将转轴安装的平键集成到轴孔上，方便转轴的安装；由于转子铁芯通过转子冲片叠装而成，轴孔的精度不高，设置避空部有利于转轴的安装。
40.如图3所示，转轴130的一端设置轴台阶131定位在转子铁芯110的一端，转轴130的另一端通过螺母锁紧在转子铁芯110的另一端，限制了转轴130在转子铁芯110内的轴向移动。
41.如图2及图3所示，壳体组件300包括第一轴承370和第二轴承380，第一轴承370和第二轴承380分别固定在壳体组件300的两端，转轴130固定连接在第一轴承370和第二轴承380上。设置第一轴承370和第二轴承380方便转子组件100在壳体组件300上的旋转。如图3所示，第一轴承370和第二轴承380为滚珠球轴承，分别包括内圈和外圈。第一端盖330具有轴承孔固定第一轴承370的外圈，第一端盖330的轴承孔具有内台阶贴合第一轴承370外圈的一端面，第一轴承370的内圈穿过转轴130定位在转轴130的台阶上。第二端盖340具有轴承孔固定第二轴承380的外圈，第二轴承380的内圈穿过转轴130的端部并定位在转轴130的台阶上，第二端盖340外侧固定轴承端盖342，其间设有弹簧圈压紧第二轴承380的外圈。
42.如图6所示，转子铁芯110分三段，一端为第一转子铁芯111，中间为第二转子铁芯112，另一端为第三转子铁芯113。转子结构为十二极，第一转子铁芯111、第二转子铁芯112和第三转子铁芯113分别具有十二个磁钢槽146，该磁钢槽146包括三段槽。分段的转子铁芯结构实现相邻段转子铁芯内的磁钢组合错极设置，有利于降低齿槽转矩，减轻振动噪音，提高空载电动势正弦度、减低谐波；分三段使得制造和组装比较方便。另外为了生产的方便，可以将每段转子铁芯的厚度做成同一厚度，中间的第二转子铁芯还可以再分段，其内部的磁钢组合不需要错极设置。
43.如图7所示，磁钢组合120由三个磁钢121组成，转子铁芯110的圆周方向具有十二组磁钢组合120。第一转子铁芯111内轴向具有两段磁钢组合120，第二转子铁芯112内轴向
具有四段磁钢组合120，第三转子铁芯113内轴向具有两段磁钢组合120。三个磁钢121组成的磁钢组合120相对于单个的一字磁钢121，增加磁通量，减低磁钢121总的涡流损耗，改善气隙磁密波形。第一转子铁芯111内的磁钢组合120与第二转子铁芯112内的磁钢组合120错极角度为2.5
°
,第二转子铁芯112内的磁钢组合120与第三转子铁芯113内的磁钢组合120错极角度为2.5
°
，第一转子铁芯111内的磁钢组合120与第三转子铁芯113内的磁钢组合120没有错极。
44.如图2及图3所示，转子铁芯110两端设有第一挡板150和第二挡板160限位转子铁芯110两端的磁钢组合120，第一挡板150和第二挡板160盖住转子铁芯110两端的整个端面，其分别安装在转轴130上，第一挡板150通过螺母锁紧，第二挡板160通过转轴130上的轴台阶131压紧。
45.如图6、图8及图9所示，转子铁芯110上磁钢组合120中磁钢121两侧设有隔磁桥144，三个磁钢121的磁钢组合120具有四个隔磁桥144。隔磁桥的作用是提高弱磁能力，增加调速范围；提高转子结构强度，有利于转子高速运行。
46.如图6、图8及图9所示，轴孔141上的凸起键142有两个，每个凸起键142两侧均设有轴安装的避空部143，凸起键142和避空部143分别关于中心对称设置。两个对称的凸起键增强轴安装后的稳定性，有利于电机的高速旋转。
47.如图8及图9所示，轴孔141上靠近凸起键142的位置设有标记槽145。标记槽145的作用是安装时方便区分相邻段的转子铁芯110，实现相邻段转子铁芯110内的磁钢组合120错极设置；转子冲片140为一种结构，同一面朝向同一方向叠装形成转子铁芯110，安装时相邻的另一个转子铁芯110需要反面安装来实现磁钢组合120的错极，通过标记槽145的错位就可以看出来是否错极，方便转子铁芯110的安装。
48.如图6、图8及图9所示，转子铁芯110上轴孔141与磁钢槽146之间设有若干减重孔147，减重孔147可以减轻转子铁芯110的重量便于制造和组装。
49.以上所举实施例仅用来方便说明该实用新型的内容，并非对其作形式上的限制；任何所属技术领域中具有公知常识者，在不脱离本实用新型所提技术特征及相似特征的范畴，利用该实用新型所揭示技术内容所作出局部更改或修饰的等效实施例，均属于本实用新型的保护范围。