转子组件和盘式电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种转子组件和具有该转子组件的盘式电机。


背景技术：

2.轴向磁场电机又称为盘式电机，其转子组件的转子盘体上需安装永磁体，为了能够可靠地固定永磁体，目前的转子盘体大多设计得比较复杂，以提高对永磁体的有效定位，但这样会影响转子组件的装配效率。


技术实现要素：

3.本实用新型的一个目的在于提出一种转子组件，该转子组件结构简单，可以提高装配效率。
4.本实用新型的另一目的在于提出一种盘式电机，该盘式电机包括前述的转子组件。
5.根据本实用新型实施例的转子组件，包括底盘和多个磁钢，所述底盘上设有多个安装槽，多个所述安装槽沿所述底盘的周向间隔排布；多个所述磁钢与多个所述安装槽相对应，且每个所述磁钢均嵌入对应的所述安装槽内，每相邻的两个所述磁钢之间构造出第一凹槽，所述第一凹槽内填充有粘接层，所述粘接层分别与所述底盘以及对应的所述磁钢相连。
6.根据本实用新型实施例的转子组件，该转子组件结构简单，可以提高装配效率。
7.另外，根据本实用新型上述实施例的转子组件，还可以具有如下附加的技术特征：
8.可选地，所述底盘包括底板、第一凸台、第二凸台和第三凸台，所述第一凸台与所述底板相连，并呈沿所述底板的周向延伸的环形；所述第二凸台与所述底板相连，并呈环绕于所述第一凸台外侧的环形；所述第三凸台与所述底板相连，并连接于所述第一凸台和所述第二凸台之间，所述第三凸台包括沿所述底板的周向间隔排布的多个，且相邻的两个所述第三凸台之间构造出所述安装槽。
9.可选地，所述第一凸台相对于所述安装槽底面的高度尺寸，与所述磁钢的厚度尺寸相同。
10.可选地，所述第二凸台相对于所述安装槽底面的高度尺寸，与所述磁钢的厚度尺寸相同。
11.可选地，所述第三凸台相对于所述安装槽底面的高度尺寸，小于所述磁钢的厚度尺寸。
12.可选地，在从所述第一凸台到所述第二凸台的方向上，所述第三凸台的宽度尺寸逐渐增大。
13.可选地，所述底盘呈环形板状，所述第一凸台连接于所述底盘的内周沿，所述第二凸台连接于所述底盘的外周沿，所述第三凸台沿所述底盘的径向延伸。
14.可选地，所述底盘上设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述安装槽分别设于所述底盘的相对两侧面，且所述第二凹槽与所述安装槽间隔开，所述第二凹槽与所述安装槽沿所述底盘的厚度方向相对。
15.可选地，在所述底盘的厚度方向上的投影中，所述第二凹槽的沿所述底盘周向的两侧边，均位于所述安装槽的内侧。
16.可选地，所述第二凹槽的横截面呈梯形，所述横截面垂直于所述底盘(10)的径向方向。
17.可选地，所述第二凹槽(102)的内底面的宽度尺寸与开口的宽度尺寸的比值小于1且不小于1/2。
18.可选地，所述第二凹槽(102)的内底面的宽度尺寸大于0毫米且不大于16毫米。
19.可选地，所述第二凹槽(102)的开口的宽度尺寸大于16毫米且不大于32毫米。
20.可选地，所述安装槽呈扇形，且所述磁钢与所述安装槽的形状和尺寸相适配，所述磁钢与所述安装槽过盈配合、过渡配合或间隙配合。
21.根据本实用新型实施例的盘式电机，包括根据前述的转子组件。由于采用了前述的转子组件，能够简化转子组件的结构，提高装配效率。
附图说明
22.图1是本实用新型一个实施例的转子组件的爆炸示意图。
23.图2是本实用新型一个实施例的转子组件的底盘的局部示意图。
24.图3是本实用新型一个实施例的转子组件的底盘的局部示意图。
25.图4是本实用新型一个实施例的转子组件的底盘的局部示意图。
26.图5是本实用新型一个实施例的转子组件中底盘与磁钢配合的局部示意图。
27.图6是本实用新型一个实施例的转子组件的底盘的另一方向上的局部示意图。
28.图7是本实用新型一个实施例的转子组件的底盘上第二凹槽的示意图。
29.图8为本实用新型实施例的电机中，第二凹槽的内底面在不同宽度尺寸下所对应的电机转矩的关系曲线图。
30.图9为本实用新型实施例的电机中，第二凹槽的开口在不同宽度尺寸下所对应的电机转矩的关系曲线图。
31.附图标记：转子组件100，底盘10，底板11，第一凸台121，第二凸台122，第三凸台123，第一凹槽101，第二凹槽102，安装槽103，磁钢20，第二凹槽的内底面的宽度尺寸l1，第二凹槽的开口的宽度l2.
具体实施方式
32.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.如图1至图4，根据本实用新型实施例的转子组件100，包括底盘10和多个磁钢20，底盘10上设有多个安装槽103，多个安装槽103沿底盘10的周向间隔排布。多个磁钢20与多
个安装槽103相对应，且每个磁钢20均嵌入对应的安装槽103内，从而实现对磁钢20的周向定位，也就是说，在转子组件100发生转动时，通过磁钢20与底盘10的配合，能够保证磁钢20与底盘10的相对位置稳定，提高底盘10与磁钢20之间配合的稳定性和结构强度。每相邻的两个磁钢20之间构造出第一凹槽101，第一凹槽101内填充有粘接层(图中未示出)，粘接层分别与底盘10以及对应的磁钢20相连，而通过粘接层连接底盘10和多个磁钢20，能够实现磁钢20在转子组件100的轴向方向的定位，提高磁钢20与底盘10之间连接的稳定性。
34.根据本实用新型实施例的转子组件100，该转子组件100结构简单，利用粘接层即可实现将磁钢20稳定地安装到底盘10上，保证了磁钢20与底盘10之间连接的稳定性，还可以在不需要另外设置盖板的情况下，完成磁钢20与底盘10的稳定装配。而且通过将粘接层设置于第一凹槽101内，在保证磁钢20的稳定固定的情况下，能够避免磁钢20与底盘10之间产生非必要的气隙，提高转子组件100的性能。
35.另外，还需要说明的是，由于转子组件100可以沿着其轴线进行旋转，因此，磁钢20相对于底盘10沿轴线方向的力相对较小，因此，通过粘接层就能够很好地实现磁钢20与底盘10之间的稳定连接。另外，在转子组件100转动的过程中，磁钢20会具有一定的离心力，因此，可以在磁钢20的外侧设置凸台结构来维持磁钢20的稳定性，而磁钢20的内侧可以不设置凸台结构。当然，为了提高磁钢20安装的稳定性，并且优化转子组件100的性能，也可以在磁钢20的内侧设置凸台结构。当然，还可以在底盘10上设置凹陷还构造出前述的安装槽103，这样，多个安装槽103的内侧壁或外侧壁等可以设置成不平齐的形式。
36.如图1至图4，在本实用新型的一些实施例中，底盘10包括底板11、第一凸台121、第二凸台122和第三凸台123，第一凸台121与底板11相连，并呈沿底板11的周向延伸的环形，第二凸台122与底板11相连，并呈环绕于第一凸台121外侧的环形。第三凸台123与底板11相连，并连接于第一凸台121和第二凸台122之间，第三凸台123包括沿底板11的周向间隔排布的多个，且相邻的两个第三凸台123之间构造出安装槽103。通过第一凸台121、第二凸台122和第三凸台123的组合，能够在底板11上构造出安装槽103，从而可以通过第一凸台121、第二凸台122和第三凸台123实现磁钢20的稳定安装。另外，能够保证转子组件100的性能稳定。
37.如图4，第一凸台121相对于安装槽103底面的高度尺寸，与磁钢20的厚度尺寸相同。第二凸台122相对于安装槽103底面的高度尺寸，与磁钢20的厚度尺寸相同。从而可以实现对磁钢20的稳定限位，而且还能够减小磁钢20与底盘10之间的气隙，优化转子组件100的性能。
38.当然，也可以将第一凸台121和第二凸台122设置成低于或高于磁钢20的表面，而且第一凸台121的高度与第二凸台122的高度可以相同、也可以不相同。
39.如图4，第三凸台123相对于安装槽103底面的高度尺寸，小于磁钢20的厚度尺寸。从而可以方便相邻的两个磁钢20之间构造出第一凹槽101，以便于容纳粘接层。
40.如图4，在本实用新型的一些实施例中，在从第一凸台121到第二凸台122的方向上，第三凸台123的宽度尺寸逐渐增大。从而可以提高托盘的结构强度，并可以较好地与磁钢20配合，提高转子组件100的性能。
41.如图1，底盘10呈环形板状，第一凸台121连接于底盘10的内周沿，第二凸台122连接于底盘10的外周沿，第三凸台123沿底盘10的径向延伸。可以简化底盘10的结构，方便底
盘10的成型。
42.如图1所示为本实用新型的转子组件100的结构示意图，包括多个磁钢20和底盘10两部分。多个磁钢20可以采用磁性能较好的钕铁硼材料制成，底盘10可以为结构钢盘状。如图4所示，磁钢20放置在底盘10的磁钢20槽内。两个相邻的磁钢20槽之间设置了第三凸台123，由于底盘10为导磁的结构钢，第三凸台123厚度过大会导致磁钢20的漏磁严重，因此第三凸台123的厚度要小于磁钢20的厚度。底盘10的内圈和外围处分别设置了第一凸台121和第二凸台122，第一凸台121和第二凸台122的厚度与磁钢20的厚度一致。第一凸台121和第二凸台122的作用是对磁钢20进行限位同时方便安装。图4为磁钢20安装的示意图，磁钢20放置在磁钢20槽后会形成第一凹槽101，为进一步固定磁钢20防止在转子组件100高速旋转时掉落，需要在第一凹槽101内注入粘接层(例如环氧树脂)直至填满第一凹槽101，注塑完成转子组件100形成整体，通过注塑可以防止磁钢20在电机运行时受轴向力沿轴向窜动。
43.图7为转子组件100的磁密三维分布示意图，图7中颜色越深的位置磁密值越低，从图7可看出底盘10与磁钢20接触的位置磁密值明显较低，并且越接近磁钢20中心处的磁密值越低。将底盘10中磁密低的部分去掉，即不会显著的降低电机转矩输出，又可以减轻转子组件100重量。
44.如图5，底盘10上设有第二凹槽102，第二凹槽102与安装槽103分别设于底盘10的相对两侧面，且第二凹槽102与安装槽103间隔开，第二凹槽102与安装槽103沿底盘10的厚度方向相对。通过设置第二凹槽102，能够减轻底盘10的重量，达到转子组件100减重的目的，而且将第二凹槽102与安装槽103间隔开，能够避免或减少对磁场密度的影响，保证转子组件100的性能。
45.可选地，在底盘10的厚度方向上的投影中，第二凹槽102的沿底盘10周向的两侧边，均位于安装槽103的内侧。从而可以进一步地降低对磁场密度的影响，提高转子组件100的性能。
46.如图5和图6，第二凹槽102的横截面呈梯形，其中第二凹槽102的横截面，是指以垂直于底盘10的径向方向的平面截取第二凹槽102获得的截面。或者说，第二凹槽102沿底盘10的径向延伸，以垂直于第二凹槽102的平面截取第二凹槽102获得的截面。通过将第二凹槽102的横截面设置为提醒，可以达到更大的减重效果。
47.另外，第二凹槽102的内底面的宽度尺寸l1与第二凹槽102的开口的宽度l2之间的比值为l1/l2，该比值l1/l2小于1且不小于1/2，该比值l1/l2在[1/2,1)的范围内。从而可以有效地增大第二凹槽102的尺寸，以实现对底盘更好的减重。当然，根据实际情况，也可以将比值l1/l2设置为大于1或小于1/2，例如将比值l1/l2设置为2，则第二凹槽102呈内部宽度大于开口宽度的形状；又例如，比值l1/l2还可以设置为等于1，此时第二凹槽102的横截面不再是梯形，也就是说，本技术中将第二凹槽102设置为梯形是本实用新型的实施方式，并非是对本实用新型保护范围的限制，第二凹槽102的横截面还可以为弧面形状等，而且如前所述，第二凹槽102可以设置为沿底盘10的径向延伸，另外，第二凹槽102也可以设置为沿曲线、折线等延伸。
[0048]
另外，也可以将第二凹槽102的内底面的宽度尺寸l1，可以设置为大于0毫米且不大于16毫米，也就是说l1在(0,16毫米]的范围内。可选地，第二凹槽102的开口的宽度尺寸l2，可以设置为大于16毫米且不大于32毫米，也就是说，l2在(16毫米,32毫米]的范围内。根
据底盘10的形状和尺寸的不同，可以根据实际选择第二凹槽102的形状，通过设置第二凹槽102在不影响转子组件100性能的前提下，能够有效地降低底盘10的重量，进而减小具有该转子组件100的电机的重量。
[0049]
图6所示为底盘10第二凹槽102示意图，第二凹槽102整体呈等边梯形体，具体开槽的深度形状依据有限元软件的仿真优化结果进行设计。通过底盘10开设第二凹槽102，可以提高转子组件100材料的利用率，提高电机的功率密度。第二凹槽102的局部细节如图6所示，梯形下底边的宽度(即第二凹槽102的内底面的宽度尺寸)设为l1、梯形上底边的宽度(即第二凹槽102的开口的宽度尺寸)设为l2，对l1、l2进行参数化建模仿真。依据转子组件100结构强度l1可选的范围是0～16mm，l2的范围是16～32mm。图8、9分别为上下底边宽度和电机转矩的关系曲线，宽度增加电机转矩逐渐减小。根据具体电机的转矩要求，通过图8和图9的关系曲线，即可选择出合适的l1、l2值。
[0050]
如图1至图4，在本实用新型的一些实施例中，安装槽103呈扇形，且磁钢20与安装槽103的形状和尺寸相适配，磁钢20与安装槽103过盈配合、过渡配合或间隙配合。
[0051]
本实用新型的转子组件100可以只包括了底盘10和多个磁钢20，可以取消掉固定盖，本实用新型的底盘10开设了第二凹槽102，且第二凹槽102为底盘10非气隙端面，不会因为开槽导致转矩性能下降。底盘10与多个磁钢20接触部位设置了凸台，多个凸台同时对磁钢20起到固定限位的作用。多个磁钢20不再采用分段式结构，降低了工艺和装配难度。多个磁钢20不再通过螺栓固定，磁钢20安装在底盘10内再通过粘接层灌封，使转子形成整体。
[0052]
根据本实用新型实施例的盘式电机，包括根据前述的转子组件100。
[0053]
根据本实用新型实施例的盘式电机，由于采用了前述的转子组件100，能够简化转子组件100的结构，提高装配效率，利用粘接层即可实现将磁钢20稳定地安装到底盘10上，保证了磁钢20与底盘10之间连接的稳定性，还可以在不需要另外设置盖板的情况下，完成磁钢20与底盘10的稳定装配。而且通过将粘接层设置于第一凹槽101内，在保证磁钢20的稳定固定的情况下，能够避免磁钢20与底盘10之间产生非必要的气隙，提高转子组件100的性能。
[0054]
转子组件100与机壳、转轴的固定方式采用常规结构，因此不在此专利中详细描述。
[0055]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0056]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0057]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技
术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0058]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0059]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0060]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。