本實用新型涉及盤式電機，具體涉及軸向磁通永磁盤式電機中使用的轉(zhuǎn)子。屬于電機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

通常的盤式電機是由單個定子和所對應(yīng)的轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子和定子都呈扁而平的盤狀結(jié)構(gòu)，電機也是扁平形狀。盤式永磁電機結(jié)合了永磁電機和軸向磁場電機的特點，具有軸向尺寸短、結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高、轉(zhuǎn)動慣量小等優(yōu)點。尤其是無鐵芯盤式電機，因其中無鐵芯重量輕、體積小、損耗小、噪聲低、振動小等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。

目前，永磁盤式電機的轉(zhuǎn)子大多由永久磁鋼和轉(zhuǎn)子軛鐵組成，磁鋼通過粘結(jié)或者采用螺釘緊固的方法安裝在軛鐵上，形成電機的永磁轉(zhuǎn)子。電機在工作過程中轉(zhuǎn)子的永久磁鋼和軛鐵都會產(chǎn)生磁損耗，轉(zhuǎn)子會發(fā)熱，采用粘結(jié)的方法在轉(zhuǎn)子發(fā)熱或長期使用后存在磁鋼脫落的危險；而采用螺釘緊固的方法也由于永久磁鋼材料一般都比較脆，容易導(dǎo)致磁鋼脆裂，由其是高速時，影響轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)強度。

由于前述的缺點和不足，盤式永磁電機在高速電機中應(yīng)用受到極大的限制，主要表現(xiàn)為：在轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動時，因離心力的作用不但磁鋼容易脫落，由于質(zhì)量分布不均勻，甚至使轉(zhuǎn)子本體發(fā)生翹曲變形，嚴重時可使電機報廢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述存在的問題，本發(fā)明公開了盤式電機轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子本體盤體上有偶數(shù)個永磁單元在盤體上沿圓周均布，相鄰永磁單元的磁極向相反，每個永磁單元含有一個至若干個磁單體，永磁單元內(nèi)的磁單體安裝時極性相同；另在轉(zhuǎn)子本體盤體外周加裝碳纖維加強箍。旨在為盤式永磁運用于高速電機，而提供了一種制作簡單、成本較低、運行可靠的解決方案。

本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

盤式電機轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子本體和永磁單元，轉(zhuǎn)子本體為呈圓盤狀的盤體，盤體中心有供轉(zhuǎn)軸穿過的通孔，永磁單元嵌入轉(zhuǎn)子本體內(nèi)并沿盤體圓周均勻分布，永磁單元的磁極向與盤體軸向相同，轉(zhuǎn)子本體外周設(shè)有束縛盤體的圓環(huán)狀外箍；外箍的外周還設(shè)有加強箍，加強箍采用碳纖維材料。

外箍與轉(zhuǎn)子本體為一體加工成形的；所述加強箍具體是在外箍的外周開設(shè)有圓環(huán)狀加強箍容納槽，碳纖維材料在加強箍容納槽內(nèi)緊密纏繞形成加強箍。

盤體上設(shè)有偶數(shù)個沿盤體圓周均勻分布的供永磁單元嵌入轉(zhuǎn)子本體內(nèi)的容納腔，永磁單元固定在容納腔內(nèi)，盤體上相鄰永磁單元的磁極向相反。

在轉(zhuǎn)子本體的盤體上開設(shè)有網(wǎng)格，網(wǎng)格的形狀可以是圓形、多邊形、由盤體的圓周和徑線構(gòu)成的經(jīng)緯格或其他對稱形狀；網(wǎng)格可以為貫穿盤體的通孔或是不貫穿盤體的小格；所述永磁單元容納腔是由一組網(wǎng)格組成的區(qū)域，所述永磁單元由該區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格中容納的磁極向相同的永磁磁單體組成；網(wǎng)格的大小可以按盤體大小或永磁單元大小具體確定，盤體上在容納腔之間也可開設(shè)網(wǎng)格，以減輕轉(zhuǎn)子本體的盤體的質(zhì)量。網(wǎng)格為圓形或多邊形時，永磁單元區(qū)域內(nèi)多個網(wǎng)格按蜂房式分布；網(wǎng)格以六角形蜂巢格為佳。

容納腔或永磁單元的橫截面呈圓形、扇形、環(huán)形、多邊形或其他形狀。

永磁單元容納腔的深度不超過轉(zhuǎn)子本體厚度二分之一，永磁單元的厚度與磁塊容納腔的深度相等，即永磁單元外表面與轉(zhuǎn)子本體表面平齊；永磁單元的磁單體通過螺釘或容納腔與轉(zhuǎn)子本體固定。另外一種結(jié)構(gòu)是，永磁單元容納腔的深度與轉(zhuǎn)子本體厚度相同，即容納腔為貫穿轉(zhuǎn)子本體的通孔，永磁單元的厚度與轉(zhuǎn)子本體厚度相等，永磁單元兩側(cè)外表面與轉(zhuǎn)子本體表面平齊；永磁單元的磁單體通過容納腔邊沿向內(nèi)突起的內(nèi)凸沿固定。

轉(zhuǎn)子本體盤體上開設(shè)有貫穿轉(zhuǎn)子本體的通風(fēng)葉孔；通風(fēng)葉孔沿周向均勻分布，通風(fēng)葉孔與轉(zhuǎn)子本體的盤體表面夾角為銳角，通風(fēng)葉孔還與轉(zhuǎn)子本體的徑向夾角也為銳角；通風(fēng)葉孔連接有引流風(fēng)槽，引流風(fēng)槽在相鄰永磁單元容納腔的間隙處從通風(fēng)葉孔處向外延伸，延伸路徑可為弧線或直線，但延伸邊緣不超過圓環(huán)狀外箍的內(nèi)圓周；引流風(fēng)槽為轉(zhuǎn)子本體表面開設(shè)的淺槽，引流風(fēng)槽不貫穿轉(zhuǎn)子本體，通風(fēng)葉孔的形狀可以是圓形、橢圓或矩形等有利于推動內(nèi)部氣流流動的形狀。

轉(zhuǎn)子本體的盤體與永磁單元由鐵氧體、釹鐵硼制成一體的盤狀體，在設(shè)定的區(qū)域充磁構(gòu)成永磁單元。在轉(zhuǎn)子本體的盤體一側(cè)設(shè)有覆蓋永磁體的導(dǎo)磁盤，導(dǎo)磁盤與轉(zhuǎn)子本體固定，導(dǎo)磁盤可以采用鐵片等導(dǎo)磁材料制成。

由若干轉(zhuǎn)子沿軸向疊加組裝構(gòu)成多級軸向聯(lián)裝轉(zhuǎn)子。

所述轉(zhuǎn)子本體用合金鋁或鈦合金制造。

本發(fā)明可以取得如下的技術(shù)效果：

采用轉(zhuǎn)子本體外周設(shè)有束縛盤體的圓環(huán)狀外箍結(jié)構(gòu)的永磁轉(zhuǎn)子，盤體外沿的變形得到一定程度的遏制，在外箍外周邊再加裝上采用碳纖維材料的加強箍，使得轉(zhuǎn)子盤體在中高速旋轉(zhuǎn)過程中，翹曲變形現(xiàn)象得到解決。而在盤體上開設(shè)網(wǎng)格來容納永磁體，將單個永磁體改為由一組小的磁單體組成，每個永磁單元分解為多個小磁單體，每個磁單體分別被盤體束縛，通過蜂巢網(wǎng)格受力最佳結(jié)構(gòu)，分解一個大磁塊時磁塊本體徑向外邊沿受力壓碎的弊病，使得在原有的基礎(chǔ)上圓形單磁塊受力面積小，進而采用條形結(jié)構(gòu)的磁塊增大了徑向外沿磁鐵與盤體的接觸面積、減小磁條的徑向距離、使磁條徑向外沿受到高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力降低到最小，將每個磁條的離心力消耗在外邊的格柵上,但是條形磁條結(jié)構(gòu)又降低了磁盤的徑向拉力。克服了單個磁塊只有外沿點接觸和螺絲孔受力會導(dǎo)致磁塊外沿壓碎和固定螺絲孔處開裂，同時克服了增加轉(zhuǎn)速壓碎磁塊的問題。尤其是解決了盤式電機雖然有優(yōu)異的電氣性能卻不能用于高速的傳統(tǒng)問題，從而在克服了傳統(tǒng)電機由于直徑大高轉(zhuǎn)數(shù)時線速度太高離心力太大、永磁體太脆導(dǎo)致永磁體損壞而無法在高速下使用的缺點。另一方面，分布有葉孔盤體，實際上形成了個簡易的風(fēng)機葉輪，可以很好地推動電機內(nèi)部的氣流流動，對電機的各部件都有明顯的降溫作用。本發(fā)明是在現(xiàn)有電機的結(jié)構(gòu)形狀基礎(chǔ)上，增加了加強箍、網(wǎng)格形狀和蜂巢式分布磁體，使得離心力分解，結(jié)構(gòu)簡單，提高了高速運行等級、而且安全可靠，可用于大功率高速電機。

附圖說明

圖1 永磁單元容納腔半倍于盤體厚度的實施例示意圖；

圖2 是圖1的后視示意圖；

圖3 永磁單元半倍于盤體厚度、未加裝碳纖維加強箍時的剖視示意圖；

圖4 永磁單元橫截面呈圓形、開設(shè)通風(fēng)葉孔的實施例示意圖；

圖5 永磁單元容納腔貫穿轉(zhuǎn)子本體的實施例剖視示意圖；

圖6 是圖5的局部放大示意圖，突出顯示了內(nèi)凸沿和碳纖維加強箍；

圖7 永磁單元呈扇形的轉(zhuǎn)子示意圖；

圖8 多級軸向聯(lián)裝轉(zhuǎn)子的軸向剖視示意圖；

圖9 網(wǎng)格為六角形或圓形蜂巢格分布、永磁單元呈長方形的示意圖；

圖10 圖9基礎(chǔ)上容納腔之間盤體也可不開設(shè)網(wǎng)格；

圖11 網(wǎng)格為經(jīng)緯格、磁塊區(qū)域呈扇形時的示意圖；

圖12 是圖11的局部放大示意圖，突出顯示了磁單體和長條網(wǎng)格；

圖13 永磁單元區(qū)為三個圓形磁塊蜂窩式分布的示意圖

圖14 盤體一側(cè)設(shè)有覆蓋永磁體的導(dǎo)磁盤的示意圖

圖中標記分別表示：

1—盤狀轉(zhuǎn)子本體盤體，2—圓環(huán)狀外箍，3—軸套，4—加強箍容納槽，5—碳纖維加強箍，6—永磁單元，7—永磁單元容納腔，8—螺釘，9—內(nèi)凸沿，10—引流風(fēng)槽，11—通風(fēng)葉孔，61—永磁磁單體，71—網(wǎng)格。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例1 永磁塊厚度半倍于轉(zhuǎn)子本體

如附圖1、2、3所示，盤式電機轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子本體和永磁單元，轉(zhuǎn)子本體為呈圓盤狀的盤體1，永磁單元呈圓形永磁塊6，盤體中心有供轉(zhuǎn)軸穿過的通孔和軸套3，轉(zhuǎn)子本體開設(shè)有容納腔7供永磁塊6嵌入轉(zhuǎn)子本體內(nèi)，永磁塊的磁極向與盤體1軸向相同，轉(zhuǎn)子本體外周設(shè)有束縛盤體的圓環(huán)狀外箍2；外箍的外周還設(shè)有加強箍5，加強箍可采用碳纖維材料；

外箍2與轉(zhuǎn)子本體1為一體加工成形的；所述加強箍5具體是，在外箍2的外周開設(shè)有圓環(huán)狀加強箍容納槽4，碳纖維材料在加強箍容納槽內(nèi)緊密纏繞形成加強箍5；

轉(zhuǎn)子本體盤體上有偶數(shù)個永磁塊及磁塊容納腔沿圓周均勻分布，相鄰永磁塊的磁極相反。

磁塊容納腔7的深度不超過轉(zhuǎn)子本體厚度二分之一，永磁塊6的厚度與磁塊容納腔7的深度相等，即永磁塊外表面與轉(zhuǎn)子本體表面平齊；永磁塊通過螺釘8與轉(zhuǎn)子本體固定。

磁塊容納腔7及永磁塊6的數(shù)量，根據(jù)電機的實際需要設(shè)定為偶數(shù)，如2、4、6、8等。還可以為1塊多級永磁環(huán)6和1個磁環(huán)容納腔，構(gòu)成整體的磁環(huán)，磁環(huán)可充磁成N個偶數(shù)極。

如圖4，在本實施例中，還可以在轉(zhuǎn)子本體盤體上開設(shè)有貫穿轉(zhuǎn)子本體的通風(fēng)葉孔；通風(fēng)葉孔沿周向均勻分布，通風(fēng)葉孔與轉(zhuǎn)子本體的盤體表面夾角為銳角，通風(fēng)葉孔還與轉(zhuǎn)子本體的徑向夾角也為銳角；通風(fēng)葉孔連接有引流風(fēng)槽，引流風(fēng)槽在相鄰永磁單元容納腔的間隙處從通風(fēng)葉孔處向外延伸，延伸路徑可為弧線或直線，但延伸邊緣不超過圓環(huán)狀外箍的內(nèi)圓周；引流風(fēng)槽為轉(zhuǎn)子本體表面開設(shè)的淺槽，引流風(fēng)槽不貫穿轉(zhuǎn)子本體，通風(fēng)葉孔的形狀可以是圓形、橢圓或矩形等有利于推動內(nèi)部氣流流動的形狀。

優(yōu)點是：制造簡單、成本低，可用于中高轉(zhuǎn)速的電機。

實施例2 永磁塊與轉(zhuǎn)子本體厚度相同

基本構(gòu)造與實施例1相似，不同之處主要在于多個電機軸向組合、強制通風(fēng)使用使電機功率密度更大。

如圖5、6所示，本體用合金鋁或鈦合金制造，永磁單元容納腔7的深度與轉(zhuǎn)子本體1厚度相同，即磁塊容納腔為貫穿轉(zhuǎn)子本體的通孔，永磁塊6的厚度與轉(zhuǎn)子本體1厚度相等，永磁塊兩側(cè)外表面與轉(zhuǎn)子本體表面平齊；磁塊容納腔邊沿有向內(nèi)突起的內(nèi)凸沿9用于固定永磁塊6；

如圖4所示，轉(zhuǎn)子本體盤體上開設(shè)有貫穿轉(zhuǎn)子本體的通風(fēng)葉孔11；通風(fēng)葉孔沿周向均勻分布，通風(fēng)葉孔與轉(zhuǎn)子本體的盤體表面夾角為銳角，通風(fēng)葉孔還與轉(zhuǎn)子本體的徑向夾角也為銳角；通風(fēng)葉孔連接有引流風(fēng)槽10，引流風(fēng)槽在相鄰磁塊的間隙處從通風(fēng)葉孔處向外延伸，延伸路徑可為弧線或直線，但延伸邊緣不超過圓環(huán)狀外箍的內(nèi)圓周；引流風(fēng)槽為轉(zhuǎn)子本體表面開設(shè)的淺槽，引流風(fēng)槽不貫穿轉(zhuǎn)子本體，通風(fēng)葉孔的形狀可以是圓形、橢圓或矩形等有利于推動內(nèi)部氣流流動的形狀。

優(yōu)點是：分布有通風(fēng)葉孔的盤體，實際上形成了個簡易的風(fēng)機葉輪，可以很好地推動電機內(nèi)部的氣流流動，對電機的各部件都有明顯的降溫作用?？啥鄠€電機軸向組合、強制通風(fēng)使用使電機功率密度更大。

實施例3 永磁單元橫截面呈扇形

如圖7所示，不同于實施例2之處是：永磁單元容納腔及永磁單元的橫截面呈扇形，當然也可以呈環(huán)形或其他形狀。另一不同之處在于，此實施例，未開設(shè)通風(fēng)葉孔和引流風(fēng)槽。其它結(jié)構(gòu)同實施例2相同或相似。

優(yōu)點是：增大了永磁單元的面積和磁通量使功率更大，容納腔及永磁塊的橫截面為矩形陣列，分散了磁塊的受力。

實施例4 永磁單元容納腔是由一組蜂巢網(wǎng)格組成的區(qū)域

如圖9所示，與實施例1或2不同之處在于：

在轉(zhuǎn)子本體的盤體上開設(shè)有網(wǎng)格71，網(wǎng)格的形狀可以是六角形蜂巢格或圓形及其他對稱形狀；網(wǎng)格可以為貫穿盤體的通孔或是不貫穿盤體的小格，網(wǎng)格不貫穿盤體時，盤體的兩個表面上均開設(shè)網(wǎng)格，但兩個表面上開設(shè)的網(wǎng)格在形狀、大小及分布位置等空間位置要素均是對稱的；

在盤體上開設(shè)網(wǎng)格后，劃定六個區(qū)域作為六個永磁單元的容納腔7，該六個區(qū)域沿盤體圓周均勻分布，所述永磁單元的容納腔7實際上是由一組網(wǎng)格組成的相對獨立的區(qū)域。

在劃定的區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格中置有永磁磁單體61，同一區(qū)域內(nèi)的永磁磁單體磁極向相同，則所述永磁單元6實際上是由該區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格中容納的永磁磁單體61組成；在永磁單元容納腔7區(qū)域外，兩個相鄰區(qū)域之間的盤體上也可開設(shè)網(wǎng)格，以減輕轉(zhuǎn)子本體的盤體的質(zhì)量。

本實施例在制作時，可以在轉(zhuǎn)子盤體上均勻開設(shè)六角形蜂巢網(wǎng)格或圓孔為加工優(yōu)選，當然該網(wǎng)格還可以是幾何對稱的其他形狀，之后按六個角度方向劃出六個相對獨立的區(qū)域，在各個區(qū)域內(nèi)分別填充磁單體后，構(gòu)成六個永磁單元矩陣，同一區(qū)域內(nèi)磁單體磁極向一致，相鄰區(qū)域的磁極向相反。網(wǎng)格的大小可以按盤體大小或永磁單元大小要求具體確定。

優(yōu)點是：使永磁磁塊分解為若干個小的磁單體，通過蜂巢網(wǎng)格分解一個大磁塊時磁塊本體徑向外邊沿受力被壓碎的弊病。

實施例5 永磁單元容納腔各自區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格對稱分布

如圖10所示，基本結(jié)構(gòu)與實施例4相同，不同之處在于，各區(qū)域內(nèi)六角形蜂巢網(wǎng)格對稱分布，而不同區(qū)域內(nèi)的六角形蜂巢網(wǎng)格不一定對稱；區(qū)域和永磁塊數(shù)量可以不為六個的偶數(shù)，圖中永磁單元數(shù)量為八個。

在盤體上開設(shè)網(wǎng)格71時，是依據(jù)區(qū)域和永磁單元的數(shù)量，在盤體周向上均勻設(shè)定相應(yīng)偶數(shù)數(shù)量的區(qū)域，各區(qū)域內(nèi)的六角形或圓形蜂巢網(wǎng)格按各自的徑向?qū)ΨQ分布，該區(qū)域的徑向是指該區(qū)域在盤體上分布位置的角度方向。但作為構(gòu)成永磁單元容納腔的相對獨立區(qū)域在盤體上是按周向均勻分布。

優(yōu)點是：使磁極塊分解為若干個小磁單體，通過蜂巢網(wǎng)格分解一個大磁塊時磁塊本體徑向外邊沿受力壓碎的弊病，并且保留了每個磁極間的格柵徑向貫通，增加了轉(zhuǎn)子徑向拉力，可使電機的工作線速度更高。

實施例6 永磁單元容納腔是由一組經(jīng)緯網(wǎng)格組成的區(qū)域

基本結(jié)構(gòu)與實施例4相同，不同之處在于，網(wǎng)格71的形狀為經(jīng)緯格。

如圖11所示，在轉(zhuǎn)子本體的盤體上開設(shè)有網(wǎng)格，網(wǎng)格的形狀是由盤體的圓周和徑線構(gòu)成的經(jīng)緯格。

本實施例在制作時，可以在轉(zhuǎn)子盤體上按間隔相等的距離劃出同心圓周、按周向均勻劃出徑向線條，由同心圓周和徑向線條分割形成經(jīng)緯格。然后，按偶數(shù)個角度方向劃出偶數(shù)個相對獨立的區(qū)域，在各個區(qū)域內(nèi)分別填充磁單體后，構(gòu)成偶數(shù)個永磁單元，同一區(qū)域內(nèi)磁單體磁極向一致，相鄰區(qū)域的磁極向相反。

優(yōu)點是：條形的磁塊增大了徑向外沿磁鐵與盤體的接觸面積、減小磁條的徑向距離、使磁條徑向外沿受到高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力降低到最小。

實施例7 永磁單元容納腔各區(qū)域內(nèi)為圓形網(wǎng)格

如圖13所示，基本結(jié)構(gòu)與實施例5相似，不同之處在于，采用每若干個相同徑的圓形孔為一組作為區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格構(gòu)成各永磁單元的容納腔，圖中表現(xiàn)的是每個容納腔區(qū)域內(nèi)有三個圓形網(wǎng)格；各容納腔區(qū)域內(nèi)的圓形網(wǎng)格對稱式蜂巢式矩陣分布，永磁單元數(shù)量為偶數(shù)。圓形網(wǎng)格內(nèi)置永磁單體，同一區(qū)域內(nèi)的永磁單體磁極向相同。在盤體一側(cè)設(shè)有覆蓋永磁塊的導(dǎo)磁盤，導(dǎo)磁盤與轉(zhuǎn)子本體固定，導(dǎo)磁盤可以采用鐵片等導(dǎo)磁材料制成。

優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡、磁柱體積圓形而且相同單容易批量制造，降低成本。

如圖8所示，以上各實施例中，還可由若干永磁轉(zhuǎn)子盤體沿軸向疊加組裝構(gòu)成多級軸向聯(lián)裝轉(zhuǎn)子，以增加電機功率。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，并非因此局限本發(fā)明的專利范圍，故凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明的保護范圍。