一种高功率密度低损耗拼块转子结构、制造方法及电机

本发明涉及电机转子加工，具体为一种高功率密度低损耗拼块转子结构、制造方法及电机。

背景技术：

1、永磁同步电机具有高效率、高功率/转矩密度、体积小、重量轻等优势，在诸多领域取代了传统的感应电机、电励磁同步电机，其中，内置式转子永磁电机由于其能利用磁阻转矩，高速弱磁能力强，永磁体利用率高、成本较低的优点，在航空航天、轨道交通、工业驱动等领域得到了广泛应用。

2、现有技术中，一般的转子冲片都是根据电机性能而特定设计的，不能满足不同的性能需求及噪音标准。随着不同应用需求的改变，需要完全推翻前期已有加工成本，重新制造所需零部件，转子方案难以调整，现有转子冲片的通用性不足，不能同时适用于不同的性能需求，使得冲片研发和生产周期加长，也增加了物料管控、采购成本和工艺复杂性。

3、现有技术中，转子冲片直接安装在转轴上，转子冲片中的漏磁场容易在转轴上面形成电动势，进而产生轴电流，电腐蚀轴承。

4、除了常规转子永磁电机，在新出现的磁场调制电机、转子游标电机、磁齿轮电机中，转子铁心存在较大损耗，如何进一步抑制损耗成为技术难题。

5、此外，现有技术生产统一型号不同分段数量以及不同斜极角度的铁心时，需要设计多种冲片结构，然后通过将不同冲片结构的铁心分段叠装在转轴上，工艺繁杂，通用性差，加工容错率低，降低了生产效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高功率密度低损耗拼块转子结构、制造方法及电机，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括一个或多个转子极模块、非导磁转子支架、永磁体、转轴和转子端部压板，所述转子极模块设有榫卯结构，可通过榫卯结构拼接组成环形；所述转子极模块通过榫卯链接的方式固定安装在非导磁转子支架上；

3、所述转子极模块与非导磁转子支架接触面喷涂绝缘材料；

4、所述多组转子极模块接触的截面喷涂绝缘材料。

5、一种高功率密度低损耗拼块转子的制造方法，用于上述的一种高功率密度低损耗拼块转子结构的制造，包括以下步骤：

6、步骤一、型材铣削加工出环形的非导磁转子支架毛胚，内孔上预留有与转轴配合安装的限位凸台；

7、步骤二、将环形的非导磁转子支毛胚外沿进一步加工出与转子极模块数量一致的榫卯结构凹槽；

8、步骤三、通过线切割、激光切割或冲压的方式加工出转子极模块所需的硅钢片冲片，之后通过叠压形成转子极模块；

9、步骤四、将转子极模块截面均匀喷涂绝缘材料，通过榫卯结构拼接组成环形，之后固定安装在非导磁转子支架上；

10、步骤五、加工与转子外径一致的转子端部压板，压在拼接组成环形的转子极模块端部；

11、步骤六、将步骤1-5制作成的转子组件通过热套方式固定在转轴上，形成完整的电机转子。

12、优选的，所述转子极模块数量等于2p/m，p为转子极数，且转子极数为2n，n=1、2、3…，m为2p的约数。

13、优选的，所述非导磁转子支架为非导磁材料制成，上面设有与转子极模块相配合的榫卯结构；

14、所述非导磁转子支架轴向可分多段，各段之间在周向互差θ度。

15、优选的，所述转子极模块内部设有一层或多层永磁体槽，所述永磁体槽内部安装有永磁体，所述永磁体与永磁体槽间缝隙涂抹有高强度胶水；

16、所述永磁体由一块或者多块永磁体轴向、周向、径向永磁体胶粘而成；

17、相邻两极下的永磁体充磁方式相反或者相同。

18、优选的，所述转子极模块内部设有定位孔，所述转子极模块组成的环形转子铁心端部有转子端部压板，所述转子端部压板上设有限位凸台与转子极模块上的定位孔配合固定安装。

19、优选的，所述所述非导磁转子支架上设有限位凸块，转轴对应位置设有凹槽，两者互相配合防止非导磁转子支架发生滑动。

20、优选的，所述转子极模块设置的永磁体槽为单层或者多层，可采用v字形、spoke形、弧形、一字形。

21、一种电机，包括如上所述的一种高功率密度低损耗拼块转子。

22、优选的，所述所述高功率密度低损耗拼块转子的外部安装有绕组，且绕组的外部连接有定子，所述定子的外部连接有电机外壳、且电机外壳的一端安装有后壳，所述后壳带动内部安装有风扇叶，且风扇叶的一侧设置有拨动板，所述拨动板的上端设置有滚动轴，且滚动轴的上端连接有升降板，所述升降板的上端连接有活塞板，且活塞板的外部连接有收容腔，所述收容腔的一侧连接有第一单向阀，且第一单向阀远离收容腔的一侧连接有管道，所述收容腔的另一侧连接有第二单向阀，且第二单向阀远离收容腔的一些连接有散热管道。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1.本发明所采用的技术方案是将完整的转子拆分成一个或多个转子极模块和非导磁转子支架，可采用拼块结构，可充分利用硅钢片板材，提高了材料利用率。转子极模块、非导磁转子支架与转子端部压板均具有限位、安装作用的榫卯结构，提升了安装效率和机械强度。转子铁心采用拼块结构，各转子极块之间、转子极与转子极模块之间均有绝缘涂层，降低了转子部分损耗，提高了电机效率。可便携拆装，适配不同结构转子极模块，通过替换转子极实现产品的升级换代，可实现电机功率密度的提升，不需要重新制作转轴等零配件，提升了转子通用性，节约了材料和成本，提高了生产效率。

25、2.本发明电机工作时，转子结构进行转动工作，这时转子结构会带动拨动板转动，从而对滚动轴向上推动，使活塞板向上移动，把收容腔内部的冷却油推入到散热管道中，然后通过风扇叶的转动对散热管道散热，使冷却油回流到电机外壳中，对设备进行散热，当拨动板转动离开后，升降板依靠重力会带动活塞板下移，从而通过管道把电机外壳内部的冷却油吸入到收容腔中，从而形成循环，便于设备对电机外壳内部进行冷却。

技术特征：

1.一种高功率密度低损耗拼块转子结构，包括一个或多个转子极模块（1）、非导磁转子支架（2）、永磁体（3）、转轴（5）和转子端部压板（6），其特征在于，所述转子极模块（1）设有榫卯结构，可通过榫卯结构拼接组成环形；所述转子极模块（1）通过榫卯链接的方式固定安装在非导磁转子支架（2）上；

2.一种高功率密度低损耗拼块转子的制造方法，用于权利要求1所述的一种高功率密度低损耗拼块转子结构的制造，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种高功率密度低损耗拼块转子结构，其特征在于，转子极模块（1）数量等于2p/m，p为转子极数，且转子极数为2n，n=1、2、3…，m为2p的约数。

4.根据权利要求1所述的一种高功率密度低损耗拼块转子结构，其特征在于，非导磁转子支架（2）为非导磁材料制成，上面设有与转子极模块（1）相配合的榫卯结构；

5.根据权利要求1所述的一种高功率密度低损耗拼块转子结构，其特征在于，转子极模块（1）内部设有一层或多层永磁体槽，所述永磁体槽内部安装有永磁体（3），所述永磁体（3）与永磁体槽间缝隙涂抹有高强度胶水；

6.根据权利要求1所述的一种高功率密度低损耗拼块转子结构，其特征在于，转子极模块（1）内部设有定位孔（4-1），所述转子极模块（1）组成的环形转子铁心端部有转子端部压板（6），所述转子端部压板（6）上设有限位凸台（4-2）与转子极模块（1）上的定位孔（4-1）配合固定安装。

7.根据权利要求1所述的一种高功率密度低损耗拼块转子结构，其特征在于，所述非导磁转子支架（2）上设有限位凸块，转轴（5）对应位置设有凹槽，两者互相配合防止非导磁转子支架（2）发生滑动。

8.根据权利要求1所述的一种高功率密度低损耗拼块转子结构，其特征在于，转子极模块（1）设置的永磁体槽为单层或者多层，可采用v字形、spoke形、弧形、一字形。

9.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1、3-8任意一项所述的一种高功率密度低损耗拼块转子。

10.根据权利要求9所述的一种电机，其特征在于，所述高功率密度低损耗拼块转子的外部安装有绕组（20），且绕组（20）的外部连接有定子（30），所述定子（30）的外部连接有电机外壳（40）、且电机外壳（40）的一端安装有后壳（140），所述后壳（140）带动内部安装有风扇叶（50），且风扇叶（50）的一侧设置有拨动板（150），所述拨动板（150）的上端设置有滚动轴（110），且滚动轴（110）的上端连接有升降板（100），所述升降板（100）的上端连接有活塞板（90），且活塞板（90）的外部连接有收容腔（80），所述收容腔（80）的一侧连接有第一单向阀（70），且第一单向阀（70）远离收容腔（80）的一侧连接有管道（60），所述收容腔（80）的另一侧连接有第二单向阀（120），且第二单向阀（120）远离收容腔（80）的一些连接有散热管道（130）。

技术总结本发明涉及电机转子加工技术领域，具体为一种高功率密度低损耗拼块转子结构、制造方法及电机，包括设有限位槽的非导磁转子支架，一个或多个转子极模块，永磁体、转子端部压板和转轴。所述多组转子极模块接触面喷涂绝缘材料，多组转子极模块可通过榫卯结构拼接组成环形，非导磁转子支架与转轴采用过盈配合安装方式。采用上述结构后，与现有转子永磁型电机相比，降低了漏磁、转矩波动，降低了转子部分损耗，有效抑制了轴电流，提高了电机的效率和功率密度；可以方便适配不同外径和不同拓扑结构的转子极模块，可适用于不同电机的性能需求，大大提升了转子冲片的通用性，缩减了开发和制造周期，改善了物料管控、采购成本和工艺复杂性。技术研发人员：于雯斐,孙军建,孙玉彤,花为,班堃,胡正席,阚乃杰,季润寰,何永军,韩学培受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/11/21