磁钢定位结构、电机以及磁钢定位结构的安装工装

技术领域

本发明涉及电机结构设计技术领域，尤其涉及一种磁钢定位结构、一种电机以及一种磁钢定位结构的安装工装。

背景技术

对于中间定子、两边转子的盘式电机转子盘，或者单定子单转子的盘式电机转子盘，在转子盘结构中，均需要将磁钢固定安装在背铁上。由于磁钢在背铁上的位置需要进行定位，现有技术中一般的做法是在背铁表面加工定位凸台等定位结构，然而，该定位凸台结构增加了背铁的加工难度及加工成本。

因此，如何在实现磁钢定位的同时降低背铁的加工难度和成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磁钢定位结构，该磁钢定位结构无需在背铁表面加工凸台，并且能够对磁钢进行轴向定位和周向定位。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述磁钢定位结构的电机以及一种磁钢定位结构的安装工装。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种磁钢定位结构，包括转子背铁、磁钢压板和外周定位环，多个所述磁钢压板沿周向均布固定于所述转子背铁的表面，所述转子背铁设有与多个磁钢压板一一对应的压板固定孔，相邻所述磁钢压板之间形成供磁钢沿所述转子背铁的径向由外向内插入的磁钢安装槽，所述磁钢压板的朝向所述磁钢安装槽的侧面设有用于限制所述磁钢相对所述转子背铁沿轴向移动的轴向限位结构，所述外周定位环位于所述磁钢压板与所述磁钢沿所述转子背铁的径向的外周。

本发明方案提供的磁钢定位结构的使用方法为：磁钢压板通过连接件与压板固定孔连接固定于转子背铁的表面上，再将磁钢从外侧插入固定到相邻磁钢压板之间的磁钢安装槽中，最后将外周定位环固定在磁钢压板和磁钢的外圈。相邻的磁钢压板对磁钢夹持作用并实现磁钢在转子背铁的周向上的定位，磁钢压板侧面的轴向限位结构实现磁钢在转子背铁轴向的定位，外周定位环则在转子背铁的径向上约束磁钢，以抵抗转子高速旋转的离心力。

优选地，所述轴向限位结构为所述磁钢压板的侧面形成的轴向限位面，相邻两个所述磁钢压板的所述轴向限位面与所述转子背铁的表面共同形成截面为楔形的所述磁钢安装槽，所述磁钢安装槽的截面宽度由槽底至槽口方向逐渐缩小。

优选地，所述磁钢安装槽的槽宽沿所述转子背铁的径向由外向内逐渐缩小。

优选地，所述转子背铁设有环形定位台阶，所述环形定位台阶位于各个所述磁钢压板在所述转子背铁径向的内圈位置，并且所述磁钢压板的端部抵接于所述环形定位台阶的外周。

优选地，所述磁钢压板的用于抵接所述环形定位台阶的一端的端面为与所述环形定位台阶的外周贴合的圆弧面。

优选地，所述压板固定孔为螺纹孔，所述磁钢压板通过压板螺钉固定于所述压板固定孔。

优选地，所述外周定位环为碳纤维环。

本发明具有以下有益效果：

1)本发明方案提供的磁钢定位结构可以实现磁钢在转子背铁轴向、周向和径向的定位，保证转子的结构稳固；

2)本发明方案取消了现有转子背铁表面的凸台结构，只需通过加工压板固定孔即可实现磁钢压板的固定，大大降低了转子背铁的加工难度和制造成本。

本发明还提供了一种包括上述磁钢定位结构的电机。该电机产生的有益效果的推导过程与上述磁钢定位结构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

本发明还提供了一种磁钢定位结构的安装工装，用于如上所述的磁钢定位结构的安装定位，包括：

压板定位环，所述压板定位环用于固定每相邻两个所述磁钢压板之间的相对位置，所述压板定位环包括与各个所述磁钢压板一一对应的第一压板定位结构，每个所述磁钢压板设有与所述第一压板定位结构限位配合的第二压板定位结构，所述第二压板定位结构与所述压板固定孔在所述转子背铁的径向上存在预设距离；

工装定位结构，所述工装定位结构用于定位所述压板定位环与所述转子背铁的相对位置。

优选地，所述压板定位环的一侧端面设有与各个所述磁钢压板一一对应的定位凸台，所述定位凸台位于所述磁钢压板在所述转子背铁径向的外端位置，所述第一压板定位结构为设置于所述定位凸台上的定位凸缘，所述第二压板定位结构为开设于所述磁钢压板在所述转子背铁径向的外端的定位槽，所述定位凸缘与所述定位槽卡接配合并限制所述磁钢压板与所述压板定位环在所述转子背铁周向上的相对转动。

优选地，所述转子背铁的外周设有环形的工装定位台阶，所述压板定位环固定于所述工装定位台阶的台阶面上，所述工装定位结构包括定位销和设置于所述工装定位台阶上的第一工装定位孔以及设置于所述压板定位环上的第二工装定位孔。

本发明方案提供的磁钢定位结构的安装工装可以将各个磁钢压板快速准确地固定在转子背铁上，从而保证磁钢顺利插入到磁钢安装槽中，简化了磁钢的安装定位过程，保证了定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中的转子盘与安装工装组装状态的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中的转子盘的分解结构示意图；

图3为本发明具体实施例中的安装工装的定位组装示意图；

图4为本发明具体实施例中的磁钢的组装过程示意图；

图5为本发明具体实施例中的磁钢定位结构的安装工装的结构示意图；

图6为本发明具体实施例中的压板定位环的定位凸台及定位凸缘结构示意图；

图7为本发明具体实施例中的磁钢压板结构示意图。

图1至图7中：

1-转子背铁、11-第一工装定位孔、12-压板固定孔、2-磁钢、3-磁钢压板、31-定位槽、32-螺钉孔、33-圆弧面、34-轴向限位面、4-压板定位环、41-第二工装定位孔、42-定位凸台、43-定位凸缘、5-压板螺钉、6-外周定位环、7-环形定位台阶。

具体实施方式

本发明方案提供一种磁钢定位结构，该磁钢定位结构无需在转子背铁表面加工凸台等定位结构，简化了转子背铁的结构和加工难度，并且能够对磁钢进行轴向定位和周向定位以及径向定位。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图7，图1至图3分别为本发明具体实施例中的转子盘与安装工装组合状态的结构示意图、转子盘的分解结构示意图以及安装工装的定位组装示意图；图4为本发明具体实施例中的磁钢的组装过程示意图；图5为本发明具体实施例中的磁钢定位结构的安装工装结构示意图；图6为本发明具体实施例中的压板定位环的定位凸台及定位凸缘结构示意图；图7为本发明具体实施例中的磁钢压板结构示意图。

为了在实现磁钢定位的同时降低背铁的加工难度和成本，本发明提供了一种磁钢定位结构，包括转子背铁1、磁钢压板3和外周定位环6，多个磁钢压板3沿周向均布固定于转子背铁1的表面，转子背铁1设有与多个磁钢压板3一一对应的压板固定孔12，相邻磁钢压板3之间形成供磁钢2沿转子背铁1的径向由外向内插入的磁钢安装槽，磁钢压板3的朝向磁钢安装槽的侧面设有用于限制磁钢2相对转子背铁1沿轴向移动的轴向限位结构，外周定位环6位于磁钢压板3与磁钢2沿转子背铁1的径向的外周。

本发明方案提供的磁钢定位结构的使用方法为：磁钢压板3通过压板螺钉5等连接件与压板固定孔12连接固定于转子背铁1的表面上，再将磁钢2从外侧插入固定到相邻磁钢压板3之间的磁钢安装槽中，最后将外周定位环6固定在磁钢压板3和磁钢2的外圈。相邻的磁钢压板3对磁钢2夹持作用并实现磁钢2在转子背铁1的周向上的定位，磁钢压板3侧面的轴向限位结构实现磁钢2在转子背铁1轴向的定位，外周定位环6则在转子背铁1的径向上约束磁钢2，以抵抗转子高速旋转的离心力，防止磁钢2从磁钢安装槽中脱出。

需要说明的是，本发明方案中在磁钢压板3的侧面设计有轴向限位结构，当磁钢2插入到两个钢压板3之间的磁钢安装槽中时，轴向限位结构能够限制磁钢2相对转子背铁1轴向上的移动，具体的，轴向限位结构可以设计为倾斜的限位面结构，两侧的限位面结构可以使磁钢安装槽形成槽底大且槽口小的楔形限位槽，同时，将磁钢2的两侧面设计为与磁钢压板3的侧面贴合的斜面，这样就可以实现磁钢2的轴向定位；或者在磁钢压板3的侧面设计有限位凸起，并在磁钢2的侧面设计有限位槽，限位凸起与限位槽卡接配合同样可以限制磁钢2相对转子背铁1轴向上发生移动，等等。本发明可以根据磁钢2的具体形状需求进行轴向限位结构的具体结构设计。在本发明一种优选实施例方案中，轴向限位结构为磁钢压板3的侧面形成的轴向限位面34，相邻两个磁钢压板3的轴向限位面34与转子背铁1的表面共同形成截面为楔形的磁钢安装槽，磁钢安装槽的截面宽度由槽底至槽口方向逐渐缩小，即，磁钢安装槽的两侧槽壁形成一个楔形配合面来压住磁钢2，防止磁钢2沿转子背铁1的轴向脱出。

优选地，磁钢安装槽的槽宽沿转子背铁1的径向由外向内逐渐缩小。如图3和图4所示，磁钢安装槽和磁钢2整体都呈类似扇形的结构，整体槽宽为外端大内端小，这样设计可以便于磁钢2从磁钢安装槽的外端向内端方向顺利插入固定，从而进一步方便了组装操作。

需要说明的是，转子背铁1通过压板固定孔12可以实现对磁钢压板3的定位，例如通过两个压板固定孔12可以实现将磁钢压板3固定在转子背铁1上，即，形成对磁钢压板3各个自由度的全部约束。不过，为了进一步减少对转子背铁1的加工步骤，本发明可以仅依靠一个压板固定孔12和其他定位结构组合使用来实现对磁钢压板3的固定约束。如图3和图4所示，转子背铁1还设有环形定位台阶7，环形定位台阶7位于各个磁钢压板3在转子背铁1径向的内圈位置，并且磁钢压板3的端部抵接于环形定位台阶7的外周。如此设置，当磁钢压板3仅依靠一个压板固定孔12连接于转子背铁1时，磁钢压板3还可以绕压板固定孔12的轴心相对转子背铁1进行转动，而将磁钢压板3的朝向转子背铁1中心的一端抵接于环形定位台阶7的外周时，由于环形定位台阶7可以限制磁钢压板3的旋转动作，从而就可以实现对磁钢压板3的固定约束。

需要说明的是，上述磁钢压板3的端部可以设计为多种结构形式，例如圆弧面、平面、椭圆弧面、V型面等等多种结构，通过对环形定位台阶7的外周面进行相应的匹配设计，就可以实现对磁钢压板3旋转自由度的约束，优选地，请参照图3和图4，环形定位台阶7的外周面为圆柱面，磁钢压板3的用于抵接环形定位台阶7的一端的端面为与环形定位台阶7的外周贴合的圆弧面33，即圆弧面33的曲率与环形定位台阶7的外周面的曲率相同，两者贴合抵接时，磁钢压板3就无法绕压板固定孔12的轴心相对转子背铁1发生旋转。

需要说明的是，本发明中的压板固定孔12可以设计为螺纹孔、盲孔或通孔等，还可以设计为方孔、截面为三角形或其他多边形的孔，用于将磁钢压板3固定于转子背铁1的连接件可以选用螺钉、销钉或棱柱杆等，优选地，本发明方案中的压板固定孔12为螺纹孔，磁钢压板3通过压板螺钉5固定于压板固定孔12，相应地，磁钢压板3上设有用于安装螺钉的螺钉孔32，如图7所示。

需要说明的是，外周定位环6的作用是在转子背铁1的外圆周方向上约束磁钢2，以抵抗转子高速旋转的离心力，防止磁钢2从磁钢安装槽中脱出，保证转子运转过程的安全性。外周定位环6可以选用金属材质或满足强度需求的高分子材质等，优选地，外周定位环6为碳纤维环。碳纤维环具有质量轻、强度高、易加工等优点。

本发明具有以下有益效果：

1)本发明方案提供的磁钢定位结构可以实现磁钢2在转子背铁1轴向、周向和径向的定位，保证转子的结构稳固；

2)本发明方案取消了现有转子背铁表面的凸台结构，只需通过加工压板固定孔12即可实现磁钢压板3的固定，大大降低了转子背铁1的加工难度和制造成本。

本发明还提供了一种包括上述磁钢定位结构的电机。该电机产生的有益效果的推导过程与上述磁钢定位结构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

需要说明的是，本发明方案提供的电机具体为盘式电机，具体可以为中间定子、两边转子的盘式电机，还可以为单定子单转子的盘式电机。

本发明还提供了一种磁钢定位结构的安装工装，用于如上所述的磁钢定位结构的安装定位，包括：

压板定位环4，压板定位环4用于固定每相邻两个磁钢压板3之间的相对位置，压板定位环4包括与各个磁钢压板3一一对应的第一压板定位结构，每个磁钢压板3设有与第一压板定位结构限位配合的第二压板定位结构，第二压板定位结构与压板固定孔12在转子背铁1的径向上存在预设距离；

工装定位结构，工装定位结构用于定位压板定位环4与转子背铁1的相对位置。

需要说明的是，上述第二压板定位结构与压板固定孔12在转子背铁1的径向上存在预设距离，其作用是当压板定位环4与磁钢压板3限位配合时保证磁钢压板3无法相对转子背铁1发生转动，从而保证了相邻两个磁钢压板3的间距和夹角为预设值，进而便于将形状相同的磁钢2可以顺利地插入任意相邻两个磁钢压板3之间的磁钢安装槽中。

需要说明的是，第一压板定位结构和第二压板定位结构可以设计为多种结构形式，例如设计为相互卡接配合的凸块和凹槽结构，或者设计为柱销和销孔结构，或者设计为限位型面配合结构等等。另外，压板定位环4还可以在磁钢压板3或转子背铁1的不同位置进行摆放以实现对磁钢压板3的安装定位，例如，当第一和第二压板定位结构设计为相互卡接配合的凸块和凹槽结构时，压板定位环4可以布置在转子背铁1的外圆周位置处并从外端对各个磁钢压板3进行定位；当第一和第二压板定位结构设计为柱销和销孔结构时，压板定位环4可以布置在所有磁钢压板3的上端面(即磁钢压板3的沿转子背铁1的轴向远离转子背铁1的一端的表面)的上方，此时可以通过在磁钢压板3的上端面开设销孔，然后利用压板定位环4自带的柱销与销孔配合以实现对磁钢压板3的定位，等等。

优选地，本发明方案中的压板定位环4的一侧端面设有与各个磁钢压板3一一对应的定位凸台42，定位凸台42位于磁钢压板3在转子背铁1径向的外端位置，第一压板定位结构为设置于定位凸台42上的定位凸缘43，第二压板定位结构为开设于磁钢压板3在转子背铁1径向的外端的定位槽31，定位凸缘43与定位槽31卡接配合并限制磁钢压板3与压板定位环4在转子背铁1周向上的相对转动。

需要说明的是，上述定位凸台42可以设置于压板定位环4的任一端面，即，当压板定位环4位于各个磁钢压板3的上端面上方时，定位凸台42位于压板定位环4的朝向转子背铁1的端面；当压板定位环4位于各个磁钢压板3的下端面下方时，定位凸台42位于压板定位环4的朝向磁钢压板3的端面上，即，位于压板定位环4的上端面。需要注意的是，无论采用上述哪种布置方案，压板定位环4均需要通过工装定位结构实现与转子背铁1之间的相对位置固定，这样才能对各个磁钢压板3的位置进行准确的约束定位。

如图1至图3所示，在一种优选方案中，转子背铁1的外周设有环形的工装定位台阶，压板定位环4固定于工装定位台阶的台阶面上，工装定位结构包括定位销和设置于工装定位台阶上的第一工装定位孔11以及设置于压板定位环4上的第二工装定位孔41。需要注意的是，为了保证磁钢2能够从外端顺利插入到磁钢安装槽中，压板定位环4安装于工装定位台阶后不能阻挡磁钢安装槽的外端开口，即，压板定位环4的厚度需要设计为小于等于工装定位台阶的高度，这样设计可以保证压板定位环4与转子背铁1相对固定后，压板定位环4的上端面处于磁钢压板3的下端面的下方，即，压板定位环4的上端面不会高出于磁钢压板3接触的转子背铁1的上表面，从而避让出磁钢安装槽的外端槽口。另外，当压板定位环4布置于各个磁钢压板3的上端面时也应该按照上述要求进行设计，即，保证压板定位环4的下端面不能阻挡磁钢安装槽的槽口。

上述压板定位环4的安装过程如下：先将各个磁钢压板3通过压板螺钉5连接到转子背铁1上，然后，将压板定位环4通过定位销固定到转子背铁1的工装定位台阶上，同时，将各个定位凸台42与各个磁钢压板3一一对应，并将定位凸缘43卡接到磁钢压板3的定位槽31中，此时，磁钢压板3的各个自由度均受到约束，从而完成了磁钢压板3相对转子背铁1的安装定位。然后，将各个磁钢2沿着转子背铁1的径向，由外向内推入到各个相邻磁钢压板3之间的磁钢安装槽中，最后，磁钢安装完毕后，取下压板定位环4，并在工装定位台阶对应的位置安装外周定位环6，至此，实现转子盘的装配。

本发明方案提供的磁钢定位结构的安装工装可以将各个磁钢压板3快速准确地固定在转子背铁1上，从而保证磁钢2顺利插入到磁钢安装槽中，简化了磁钢2的安装定位过程，保证了定位精度。

本发明提供的磁钢定位结构以及安装工装可以应用在中间定子、两边转子的盘式电机转子盘，还可以应用于单定子单转子的盘式电机转子盘。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。