一种励磁转子结构、混合励磁电机及汽车的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种励磁转子结构、混合励磁电机及汽车。


背景技术：

2.电动汽车对电机驱动系统的基本要求是效率高、转矩质量比大和调速范围宽。混合励磁电机同时具有类似于永磁同步电机效率高和电励磁电机气隙磁通可调的特点，使其成为车用驱动电机到的一种重要选择。混合励磁电机里面的转子包括永磁转子和励磁转子，目前，为了使磁场在励磁转子中传播时，能够符合相关的路径需求，励磁转子铁芯上需要设置一些凸台结构以提供磁场传播路径，而励磁转子在装配至电机的转轴上后，在高速旋转时，这些凸台结构可能会在离心力下断裂，最终影响混合励磁电机的性能。


技术实现要素：

3.本发明旨在在保证性能的前提下改善励磁转子的结构强度。
4.为解决上述问题，本发明提供一种励磁转子结构，包括背板、励磁转子铁芯和磁体，所述背板的中央设置有轴套，所述背板的轴向一端面沿周向凸出设置有多个防脱凸键，所述励磁转子铁芯包括中环部铁芯和分体部铁芯，所述中环部铁芯套设于所述轴套上，所述中环部铁芯的周侧沿周向凸出设置有多个延伸部铁芯，所述分体部铁芯朝向所述背板的一侧设置有防脱凹槽，所述分体部铁芯设置于相邻的两个所述延伸部铁芯之间，且所述磁体设置于所述分体部铁芯与所述延伸部铁芯之间，所述防脱凹槽与所述防脱凸键相适配。
5.本发明提供的一种励磁转子结构，相较于现有技术，具有但不局限于以下技术效果：
6.该励磁转子结构可以和永磁转子结构共同用于混合励磁电机中，该励磁转子结构具体可以通过背板中央的轴套安装于转轴上，励磁转子结构的外侧是固定在机壳上的永磁定子，同时该励磁转子结构中的励磁转子铁芯远离背板的一端是励磁定子。在混合励磁电机的一种磁通路径中，磁场由安装在分体部铁芯和延伸部铁芯之间的磁体提供，磁感线从n极到s极之间的路径依次是分体部铁芯端面的第一凸台结构、与第一凸台结构对应的励磁定子、与励磁定子对应的中环部铁芯端面的第二凸台结构、与第一凸台结构相邻的延伸部铁芯，而且，由于分体部铁芯与延伸部铁芯没有直接的连接关系，也就是说分体部铁芯与延伸部铁芯周向之间是隔断的，如此，在磁体提供的这种磁通路径中，磁场不会从第一凸台结构直接向延伸部铁芯漏磁，相比传统的励磁转子结构，磁体提供的磁场的利用率更高，混合励磁电机的性能更强；并且，当励磁转子结构与转轴高速旋转时，由于分体部铁芯的防脱凹槽是与背板的防脱凸键配合的，防脱凸键可以在径向上限制分体部铁芯移动，即，分体部铁芯不会在离心力下断裂脱离原位置，相应地，分体部铁芯端面的第一凸台结构也不容易断裂，该励磁转子结构具有较高的磁场利用率的同时，还具有较高的结构强度。
7.进一步地，所述背板的轴向一端面沿周向凸出设置有多个加强凸键，所述加强凸
键与所述防脱凸键对应设置，所述防脱凸键包括第一凸键和第二凸键，所述第二凸键的两端分别与所述第一凸键和所述加强凸键连接。
8.进一步地，相邻的两个加强凸键之间具有一个所述延伸部铁芯，且所述延伸部铁芯的周向两端分别抵接对应的所述加强凸键。
9.进一步地，所述加强凸键沿所述背板的周向延伸，所述第二凸键沿所述背板的径向延伸，所述第一凸键沿所述背板的周向延伸，当所述防脱凹槽与所述防脱凸键配合时，所述加强凸键的径向两端分别抵接所述中环部铁芯和所述分体部铁芯。
10.进一步地，所述轴套的内壁凸出设置有第一轴向凸键，以用于与转轴表面的第一轴向键槽配合；和/或，所述轴套的外壁凸出设置有第二轴向凸键，所述中环部铁芯的内圈设置有与所述第二轴向凸键配合的第二轴向键槽。
11.进一步地，所述中环部铁芯、所述延伸部铁芯以及所述分体部铁芯远离所述背板的一端面分别设置有多个第一环形槽，和/或，所述延伸部铁芯和所述分体部铁芯远离所述背板轴线的一侧分别设置有多个第二环形槽。
12.进一步地，所述分体部铁芯朝向所述延伸部铁芯的位置分别设置有第一凸筋和第二凸筋，所述延伸部铁芯朝向所述分体部铁芯的位置分别设置有第三凸筋和第四凸筋，所述第三凸筋与所述第一凸筋对应设置，所述第四凸筋与所述第二凸筋对应设置，所述磁体安装于所述第一凸筋、所述第二凸筋、所述第三凸筋和所述第四凸筋之间。
13.进一步地，所述背板和所述轴套均由隔磁材质制成。
14.本发明还提供一种混合励磁电机，包括如前所述的励磁转子结构。
15.由于所述混合励磁电机的技术改进和技术效果与所述励磁转子结构一样，因此不再对所述混合励磁电机赘述。
16.本发明还提供一种汽车，包括如前所述的混合励磁电机。
17.由于所述汽车的技术改进和技术效果与所述混合励磁电机一样，因此不再对所述汽车赘述。
附图说明
18.图1为本发明实施例的励磁转子结构一种视角下的结构示意图；
19.图2为本发明实施例的背板的结构示意图；
20.图3为本发明实施例的励磁转子铁芯的结构示意图；
21.图4为本发明实施例的励磁转子铁芯与磁体配合的结构示意图；
22.图5为本发明实施例的励磁转子结构另一种视角下的结构示意图；
23.图6为本发明实施例的励磁转子结构又一种视角下的结构示意图。
24.附图标记说明：
25.1、背板；11、防脱凸键；111、第一凸键；112、第二凸键；12、加强凸键；13、背板槽；2、轴套；21、第一轴向凸键；22、第二轴向凸键；3、励磁转子铁芯；31、中环部铁芯；311、第二轴向键槽；312、第二凸台结构；32、延伸部铁芯；321、第三凸筋；322、第四凸筋；33、分体部铁芯；331、防脱凹槽；332、第一凸筋；333、第二凸筋；334、第一凸台结构；3341、阻挡凸点；4、磁体；51、第一环形槽；52、第二环形槽；6、阻挡块。
具体实施方式
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
27.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.参见图1-3，本发明实施例的一种励磁转子结构，包括背板1、励磁转子铁芯3和磁体4，所述背板1的中央设置有轴套2，所述背板1的轴向一端面沿周向凸出设置有多个防脱凸键11，所述励磁转子铁芯3包括中环部铁芯31和分体部铁芯33，所述中环部铁芯31套设于所述轴套2上，所述中环部铁芯31的周侧沿周向凸出设置有多个延伸部铁芯32，所述分体部铁芯33朝向所述背板1的一侧设置有防脱凹槽331，所述分体部铁芯33设置于相邻的两个所述延伸部铁芯32之间，且所述磁体4设置于所述分体部铁芯33与所述延伸部铁芯32之间，所述防脱凹槽331与所述防脱凸键11相适配。
29.本实施例中，该励磁转子结构可以和永磁转子结构共同用于混合励磁电机中，该励磁转子结构具体可以通过背板1中央的轴套2安装于转轴上，励磁转子结构的外侧是固定在机壳上的永磁定子，同时该励磁转子结构中的励磁转子铁芯3远离背板1的一端是励磁定子，而传统的励磁转子铁芯3中的第一凸台结构334可以设置在本发明的分体部铁芯33远离背板1的一端，传统的励磁转子铁芯3中的第二凸台结构312可以设置在中环部铁芯31远离背板1的一端，进而励磁转子铁芯3通过第一凸台结构334和第二凸台结构312与励磁定子之间传播磁场，以满足设定的磁通路径。具体地，在混合励磁电机的一种磁通路径中，磁场由安装在分体部铁芯33和延伸部铁芯32之间的磁体4提供，磁感线从n极到s极之间的路径依次是分体部铁芯33端面的第一凸台结构334、与第一凸台结构334对应的励磁定子、与励磁定子对应的中环部铁芯31端面的第二凸台结构312、与第一凸台结构334相邻的延伸部铁芯32，而且，由于分体部铁芯33与延伸部铁芯32没有直接的连接关系，也就是说分体部铁芯33与延伸部铁芯32周向之间是隔断的，如此，在磁体4提供的这种磁通路径中，磁场不会从第一凸台结构334直接向延伸部铁芯32漏磁，相比传统的励磁转子结构，磁体4提供的磁场的利用率更高，混合励磁电机的性能更强；并且，当励磁转子结构与转轴高速旋转时，由于分体部铁芯33的防脱凹槽331是与背板1的防脱凸键11配合的，防脱凸键11可以在径向上限制分体部铁芯33移动，即，分体部铁芯33不会在离心力下断裂脱离原位置，相应地，第一凸台结构334可以一体成型于分体部铁芯33上，分体部铁芯33端面的第一凸台结构334也不容易因离心力而断裂，该励磁转子结构具有较高的磁场利用率的同时，还具有较高的结构强度。
30.其中，励磁转子铁芯3通过第一凸台结构334和第二凸台结构312与励磁定子之间传播磁场，可以理解的是，第一凸台结构334与励磁定子之间的轴向间距极小，比如是2mm，第二凸台结构312与励磁定子之间的轴向间距极小，比如是2mm，如此，第一凸台结构334与励磁定子之间可以传播磁场，励磁定子与第二凸台结构312之间也可以传播磁场，同时又不妨碍励磁转子结构相对励磁定子的转动。
31.需要说明的是，第二凸台结构312由于是设置在中环部铁芯31上，而中环部铁芯31套设于轴套2上，所以中环部铁芯31不会在离心力下断裂，而中环部铁芯31端部的第二凸台
结构312也不存在断裂的可能。
32.其中，第一凸台结构334是沿分体部铁芯33的周向延伸，第二凸台结构312沿中环部铁芯31的周向延伸。磁体4可以是可以是任何磁体4。
33.其中，轴套2可以一体成型于背板1的中央，一体成型的方式不限于注塑、铸造、机加工等；轴套2和背板1也可以分别单独成型，单独成型后，轴套2在固定于背板1中央的孔中，固定方式可以是焊接、熔融等。轴套2的一端是伸出背板1的一侧，用于安装中环部铁芯31，轴套2的另一端与背板1的另一侧平齐，如此，背板1另一侧可以与永磁转子抵接，而不会被轴套2妨碍。
34.参见图1-3，可选地，所述轴套2的内壁凸出设置有第一轴向凸键21，所述转轴上的表面设置有与所述第一轴向凸键21配合的第一轴向键槽；和/或，所述轴套2的外壁凸出设置有第二轴向凸键22，所述中环部铁芯31的内圈设置有与所述第二轴向凸键22配合的第二轴向键槽311。
35.本实施例中，轴套2的内壁设置有第一轴向凸键21，转轴上则设置有与之配合的第一轴向键槽，用于使该励磁转子结构与转轴同步旋转，传递扭矩。
36.轴套2的外壁设置有第二轴向凸键22，中环部铁芯31的内圈则设置与之配合的第二轴向凸键22，实现中环部铁芯31与轴套2一起转动，传递扭矩。
37.当然，在其他实施例中，轴套2的内壁可以设置第一轴向键槽，而是在转轴上设置第一轴向凸键；轴套2的外壁可以设置第二轴向键槽，而是在中环部铁芯31的内圈设置第二轴向凸键。
38.参见图2，可选地，所述背板1的轴向一端面沿周向凸出设置有多个加强凸键12，所述加强凸键12与所述防脱凸键11对应设置，所述防脱凸键11包括第一凸键111和第二凸键112，所述第二凸键112的两端分别与所述第一凸键111和所述加强凸键12连接。
39.本实施例中，防脱凸键11是凸出设置于背板1上的，除此之外，背板1上还凸出设置有加强凸键12，该加强凸键12与防脱凸键11可以为一体结构，可以提高防脱凸键11的结构强度，保证在离心力下，分体部铁芯33不会将防脱凸键11折断。防脱凸键11整体可呈t字型结构，其包括第一凸键111和第二凸键112，相应地，分体部铁芯33上的防脱凹槽331也是呈t字型结构，当然，不排除防脱凸键11整体呈l型或其它形状。
40.加强凸键12与所述防脱凸键11对应设置，指的是一个加强凸键12可以对应两个甚至更多个防脱凸键11，或者一个加强凸键12对应一个防脱凸键11，如图2所示，一个加强凸键12对应两个防脱凸键11。
41.可选地，相邻的两个加强凸键12之间具有一个所述延伸部铁芯32，且所述延伸部铁芯32的周向两端分别抵接对应的所述加强凸键12。
42.本实施例中，多个延伸部铁芯32沿中环部铁芯31的周侧呈环形分布，且相邻的两个延伸部铁芯32相对的一端分别抵接在加强凸键12的两端，如此，加强凸键12不仅可以起到加强防脱凸键11结构强度的作用，还可以在周向上抵接延伸部铁芯32，防止延伸部铁芯32在旋转时因切向力而与中环部之间的夹角处发生变形。
43.参加图2和图6，可选地，所述加强凸键12沿所述背板1的周向延伸，所述第二凸键112沿所述背板1的径向延伸，所述第一凸键111沿所述背板1的周向延伸，当所述防脱凹槽331与所述防脱凸键11配合时，所述加强凸键12的径向两端分别抵接所述中环部铁芯31和
所述分体部铁芯33。
44.本实施例中，延伸部铁芯32以及分体部铁芯33的形状都可以为扇形状，并且，加强凸键12、第一凸键111都为沿背板1周向延伸的凸键，第二凸键112为沿背板1径向延伸的凸键，当分体部铁芯33的t字型的防脱凹槽331与t字型的防脱凸键11配合后，分体部铁芯的径向一端也抵接于加强凸键12径向一端，加强凸键12径向另一端可以抵接于中环部铁芯31的周侧壁，如此，使该励磁转子铁芯3的铁芯尽可能布满在背板1上，提高能量密度，只有延伸部铁芯32与分体部之间用于安装磁体4的间隔空间，以及分体部铁芯33与中环部铁芯31之间留有布置加强凸键12的空间。
45.另外，延伸部铁芯32以及分体部铁芯33的形状都为扇形状，并且，加强凸键12、第一凸键111都为沿背板1周向延伸的凸键，第二凸键112为沿背板1径向延伸的凸键，还具有方便加工成型的优点。
46.参见图3，可选地，所述中环部铁芯31、所述延伸部铁芯32以及所述分体部铁芯33远离所述背板1的一端面分别设置有多个第一环形槽51，和/或，所述延伸部铁芯32和所述分体部铁芯33远离所述背板1轴线的一侧分别设置有多个第二环形槽52。
47.本实施例中，由于中环部铁芯31的端面设置有第二凸台，第一环形槽51则具体是设置在第二凸台的端面，除此之外，第二环形槽52还设置在延伸部铁芯32远离背板1中心的一侧(也就是延伸部铁芯32的周侧面)，第二环形槽52还设置在分体部铁芯33远离背板1中心的一侧(也就是分体部铁芯33的周侧面)，通过环形槽的设置，可以降低电机工作时的涡流损耗，提高电机工作效率。
48.参见图3-4，可选地，所述分体部铁芯33朝向所述延伸部铁芯32的位置分别设置有第一凸筋332和第二凸筋333，所述延伸部铁芯32朝向所述分体部铁芯33的位置分别设置有第三凸筋321和第四凸筋322，所述第三凸筋321与所述第一凸筋332对应设置，所述第四凸筋322与所述第二凸筋333对应设置，所述磁体4安装于所述第一凸筋332、所述第二凸筋333、所述第三凸筋321和所述第四凸筋322之间。
49.本实施例中，第一凸筋332、第二凸筋333、第三凸筋321和第四凸筋322围合形成磁钢槽，以用于安装磁体4，磁体4径向一端由第一凸筋332和第三凸筋321限位，磁体4径向另一端由第二凸筋333和第四凸筋322限位，保证磁体4在离心力下不会脱落。
50.其中，参见图4-5，第一凸台结构334的周向端部可以设置有阻挡凸点3341，用于在轴向上限位磁体4的一端，背板1设置有与磁钢槽对应的背板槽13，磁体4可以穿过背板槽13后安装于磁钢槽中，直至抵接阻挡凸点3341，背板槽13中可以再安装阻挡块6，用于轴向上限位磁体4另一端。永磁转子与该励磁转子结构的背板1抵接后，也轴向抵接阻挡块6。
51.可选地，所述背板1和所述轴套2均由隔磁材质制成。
52.本实施例中，背板1和轴套2可以是任何不导磁或低导磁材料，主要目的是阻碍磁路传播，防止励磁转子铁芯3中的磁场通过转轴漏磁，或者向背板1另一侧的永磁转子方向漏磁。
53.本发明另一实施例的一种混合励磁电机，包括如前所述的励磁转子结构。
54.由于所述混合励磁电机的技术改进和技术效果与所述励磁转子结构一样，因此不再对所述混合励磁电机赘述。
55.本发明再一实施例的一种汽车，包括如前所述的混合励磁电机。
56.由于所述汽车的技术改进和技术效果与所述混合励磁电机一样，因此不再对所述汽车赘述。
57.术语“第一”和“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”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
58.虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种励磁转子结构，其特征在于，包括背板(1)、励磁转子铁芯(3)和磁体(4)，所述背板(1)的中央设置有轴套(2)，所述背板(1)的轴向一端面沿周向凸出设置有多个防脱凸键(11)，所述励磁转子铁芯(3)包括中环部铁芯(31)和分体部铁芯(33)，所述中环部铁芯(31)套设于所述轴套(2)上，所述中环部铁芯(31)的周侧沿周向凸出设置有多个延伸部铁芯(32)，所述分体部铁芯(33)朝向所述背板(1)的一侧设置有防脱凹槽(331)，所述分体部铁芯(33)设置于相邻的两个所述延伸部铁芯(32)之间，且所述磁体(4)设置于所述分体部铁芯(33)与所述延伸部铁芯(32)之间，所述防脱凹槽(331)与所述防脱凸键(11)相适配。2.根据权利要求1所述的励磁转子结构，其特征在于，所述背板(1)的轴向一端面沿周向凸出设置有多个加强凸键(12)，所述加强凸键(12)与所述防脱凸键(11)对应设置，所述防脱凸键(11)包括第一凸键(111)和第二凸键(112)，所述第二凸键(112)的两端分别与所述第一凸键(111)和所述加强凸键(12)连接。3.根据权利要求2所述的励磁转子结构，其特征在于，相邻的两个所述加强凸键(12)之间具有一个所述延伸部铁芯(32)，且所述延伸部铁芯(32)的周向两端分别抵接对应的所述加强凸键(12)。4.根据权利要求2所述的励磁转子结构，其特征在于，所述加强凸键(12)沿所述背板(1)的周向延伸，所述第二凸键(112)沿所述背板(1)的径向延伸，所述第一凸键(111)沿所述背板(1)的周向延伸，当所述防脱凹槽(331)与所述防脱凸键(11)配合时，所述加强凸键(12)的径向两端分别抵接所述中环部铁芯(31)和所述分体部铁芯(33)。5.根据权利要求1所述的励磁转子结构，其特征在于，所述轴套(2)的内壁凸出设置有第一轴向凸键(21)，以用于与转轴表面的第一轴向键槽配合；和/或，所述轴套(2)的外壁凸出设置有第二轴向凸键(22)，所述中环部铁芯(31)的内圈设置有与所述第二轴向凸键(22)配合的第二轴向键槽(311)。6.根据权利要求1所述的励磁转子结构，其特征在于，所述中环部铁芯(31)、所述延伸部铁芯(32)以及所述分体部铁芯(33)远离所述背板(1)的一端面分别设置有多个第一环形槽(51)，和/或，所述延伸部铁芯(32)和所述分体部铁芯(33)远离所述背板(1)轴线的一侧分别设置有多个第二环形槽(52)。7.根据权利要求1所述的励磁转子结构，其特征在于，所述分体部铁芯(33)朝向所述延伸部铁芯(32)的位置分别设置有第一凸筋(332)和第二凸筋(333)，所述延伸部铁芯(32)朝向所述分体部铁芯(33)的位置分别设置有第三凸筋(321)和第四凸筋(322)，所述第三凸筋(321)与所述第一凸筋(332)对应设置，所述第四凸筋(322)与所述第二凸筋(333)对应设置，所述磁体(4)安装于所述第一凸筋(332)、所述第二凸筋(333)、所述第三凸筋(321)和所述第四凸筋(322)之间。8.根据权利要求1所述的励磁转子结构，其特征在于，所述背板(1)和所述轴套(2)均由隔磁材质制成。9.一种混合励磁电机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的励磁转子结构。10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求9所述的混合励磁电机。

技术总结
本发明提供了一种励磁转子结构、混合励磁电机及汽车，涉及电机技术领域，励磁转子结构包括背板、励磁转子铁芯和磁体，背板的中央设置有轴套，轴套用于安装于转轴上，背板的轴向一端面沿周向凸出设置有多个防脱凸键，励磁转子铁芯包括中环部铁芯和分体部铁芯，中环部铁芯套设于轴套上，中环部铁芯的周侧沿周向凸出设置有多个延伸部铁芯，分体部铁芯朝向背板的一侧分别设置有防脱凹槽，分体部铁芯设置于相邻的两个延伸部铁芯之间，且磁体设置于分体部铁芯与延伸部铁芯之间，防脱凹槽与防脱凸键相适配。该励磁转子结构具有较高的磁场利用率的同时，还具有较高的结构强度。还具有较高的结构强度。还具有较高的结构强度。


技术研发人员：李国俊 张胜川
受保护的技术使用者：无锡星驱动力科技有限公司
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/10/15