[发明专利]一种组合式永磁转子

说明书

一种组合式永磁无刷电机转子，包括矩形的磁钢片、扇形的极铁芯、三角形的轭铁芯、转子毂和锁紧销。其特征在于磁钢片同极相向地嵌合在扇形极铁芯的两边构成一个磁极，若干对N磁极和S磁极交替与轭铁芯相连，如此多对磁极和轭部铁芯依次串联组合成环形结构，扇形极铁芯的榫头与转子毂的榫槽紧密扣合，轭铁芯置于N磁极和S磁极之间的三角形空间内，在轭铁芯和转子毂之间加入楔形结构消除全部装配间隙，上述零件被锁固成为整体；这种组合转子坚固耐用，既具有永磁体内置的优点，能在气隙获得较高的正弦慈密；又使磁钢片南北极间没有磁桥联通，漏磁通损失少，并且节省材料，容易制造，适合用于制造比功率大的高效节能电机。

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其是永磁无刷电机转子的设计与制造。

背景技术

近年来，永磁无刷电机的应用日益广泛，技术不断进步，为了提高比功率，电机设计趋于高速化，转子的设计逐步由磁钢表贴式、嵌入式、转为内嵌式IPM结构。尤其是电动汽车用PMSM驱动电机，为了形成高磁密的气隙磁场，内置由多片磁钢组合成磁极嵌入转子铁芯的设计成为主流,如宝马i3的驱动电机“二字形”横置2层内嵌磁钢片磁极结构以及丰田Prius-Ⅲ代“V”形对称斜置2片内嵌磁极结构。最近公开的丰田Prius-Ⅳ新一代混合动力主驱电机进一步采用“深V形” 2片形对称斜置加1片中间横置组成的3片磁极的设计（图1）。虽然其中细节还包含了丰田工程师的专业精神，但总体上这种“V”形排列及变化形式，是早已被设计人员熟知的方案，进一步研究发现仍有不足之处。

但是，迄今为止的设计中，这种磁片对称斜置的转子叠片，都是整体的环形圆片，这种圆片转子存在如下缺点：

1、转子磁路上必然存在磁极部和磁轭部，为了使铁芯各部分磁极部和磁轭部连接起来成为一体，磁钢片南北极间不可避免的形成磁桥（10），但磁桥会在磁钢片南北极间构成磁路，考虑到结构强度，磁桥截面不能太小，由于铁芯材料磁导率很高，磁阻有限，因此不可避免会产生较大短路磁通，降低了磁钢片的使用效果，磁通损失达10%～20%；例如极弧长度为31.4，气隙磁密为0.9T，每集有3个1mm宽的磁桥，磁桥饱和漏磁密为2T，则磁通损失为（3×1×2）/（31.4×0.9）=21.2%；

2、圆形冲片使材料利用率非常低。

因此，有必要提出一种新的设计以克服存在的缺点。更好满足电机运行平稳、高速高效、结构可靠、材料节省、制造容易的要求。

发明内容

一种组合式永磁转子，至少包括磁钢片和铁芯极部、铁芯轭部、转子毂；其特征在于铁芯的极部和轭部在组合之前是互相分离的零件，称为极铁芯（2）和轭铁芯（3），极铁芯的数量等于轭铁芯的数量等于极数（2p），磁钢片同极相向地嵌合在扇形的极铁芯的两边构成磁极，若干对N磁极和S磁极交替与轭铁芯相连，依次串联组合成环形结构；扇形的极铁芯（2）的榫头（5）与转子毂（4）的榫槽（6）紧密扣合，轭铁芯（3）置于N磁极和S磁极之间的三角形空间内，在轭铁芯（3）和转子毂（4）之间加入楔形构件消除全部装配间隙，从而使上述零件被锁固成为整体，整个转子利用古老的榫铆结构和锲形结构牢固的锁固而成。

所述极铁芯（2）由扇形硅钢冲片叠扣而成，扇形的极铁芯圆弧面向定子形成气隙；极铁芯上还有对称斜置的两个长方形槽（2.2），斜槽之间相对成45°~150°夹角，主磁钢片（1）镶嵌其中，同极相向，构成一个磁极，极铁芯近似成扇形，弧长略占一个极距；极铁芯扇面上可以设置更多较小的长方形孔，用于镶嵌更多的磁钢片以形成需要的气隙磁场；极铁芯扇形柄部设置为榫头（5），榫头（5）和转子毂（4）上的梯形榫槽（6）榫合连接，榫头中间有孔，插入钢销可消除榫合间隙。

所述轭铁芯（3）为近似等边三角柱形，三角形顶端朝向气隙，其夹角等于长方形斜槽夹角与极距角之差，使两面（3.1）可与长方形斜槽内磁钢片（1）紧密贴合，轭铁芯底面与转子毂（4）外表面配合。轭铁芯可用硅钢片叠成，也可用铁基软磁复合材料（SMC）采用粉末冶金工艺制作。