CN219018558U - 一种用于环形永磁电机的模块化转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于环形永磁电机的模块化转子，包括：包括多个转子瓣(1)；每个转子瓣(1)相互连接构成一个完整的环形转子；采用螺栓将所述转子直接固定于球磨机滚筒的筒体法兰上，所述转子与筒体同轴；其中，每个转子瓣(1)包含转子支架组件和磁极铁芯组件；所述磁极铁芯组件包括若干个模块化的磁极铁芯(3)，磁极铁芯(3)固定在转子支架组件的转子支架(2)上。本实用新型采用分瓣式的若干个模块化设计，当使用过程中出现某一模块或多个模块出现损坏时，只要将机器停机检修，即可对损坏的模块进行维修或更换。这样能够提高排障的效率，节约维修成本。且转子在运输和安装时，模块化设计使得转子实现小型化，因此还便于运输和安装。

Description

一种用于环形永磁电机的模块化转子

技术领域

本实用新型涉及永磁电机技术领域，具体涉及一种用于环形永磁电机的模块化转子。

背景技术

永磁电机以永磁体提供励磁，使电机结构简单，降低了加工和装配费用，提高了电机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。永磁电机的旋转部分称为转子,主要由转轴、转子支架、转子铁芯和永磁体等组成。在转子铁芯上，镶嵌了永磁体，气隙磁场由永磁体产生，因为永磁体的固有特性，它经过预先磁化(充磁)后，不需要外加能量就能在周围空间建立磁场。

现有技术中，一般是在转子支架上安装转轴、转子铁芯和永磁体，相互配合，实现转矩输出。转轴作为机械传动中重要的零部件之一，其精度要求高，加工难度大，工艺流程复杂，不仅费时费工，而且生产安全性差，质量不稳定。在电机运行时，为了防止转轴沿轴向窜动，需要配套使用卡簧等零件对转轴进行固定，使得转子总装的生产工艺复杂化，增加生产成本，降低生产效率，而且在转轴上需要设置相应的卡簧槽口，容易降低转轴产品强度和刚度，不利于电机的稳定运行。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种用于环形永磁电机的模块化转子，包括多个转子瓣；每个转子瓣相互连接构成一个完整的环形转子；采用螺栓将所述转子直接固定于球磨机滚筒的筒体法兰上，所述转子与筒体同轴。

其中，每个转子瓣包含转子支架组件和磁极铁芯组件。所述磁极铁芯组件包括若干个模块化的磁极铁芯，磁极铁芯固定在转子支架组件的转子支架上。

其中，所述转子支架包括磁极安装板、腹板、加强腹板、筋板和连接板。所述磁极铁芯包括磁极冲片、固定键、铁芯压板、磁钢挡板、铁芯限位板和磁钢。

其中，所述磁极安装板的外圆表面设置有若干个通孔，通过六角法兰面螺栓将磁极铁芯安装在磁极安装板上。

其中，所述磁极安装板的两端面沿径向方向设置有径向骑缝销孔，用于安装径向骑缝销。

其中，所述腹板和加强腹板分别焊接于磁极安装板内表面两侧；其中，腹板位于磁极安装板的外圆表面止口的正下方，加强腹板端面与磁极安装板的端面对齐。

其中，所述加强腹板的两端面沿轴向方向设置有轴向骑缝销孔，用于安装轴向骑缝销。

其中，所述腹板和加强腹板之间设置有若干个筋板；所述连接板位于磁极安装板两端，用于将两个转子瓣装配连接。

进一步地，所述轴向骑缝销孔为半圆，与另一个加强腹板上同为半圆的轴向骑缝销孔相配合，构成的整圆的轴向骑缝销孔，轴向骑缝销安装在该整圆的轴向骑缝销孔中；所述径向骑缝销孔为半圆，与另一个磁极安装板上同为半圆的径向骑缝销孔相配合，构成的整圆的径向骑缝销孔，径向骑缝销即安装在该整圆的径向骑缝销孔中。

其中，所述加强腹板设置有环状矩形齿，方便后期安装磁极铁芯；所述腹板侧面开有若干个通孔，通过螺栓紧固件，将转子直接固定于球磨机滚筒的筒体法兰上。

其中，所述连接板表面设置有若干个锪孔；紧固件通过锪孔将两个转子瓣固定连接；且所述锪孔的孔口平面与孔中心线垂直，使紧固件的螺栓端面与连接板的表面保持良好接触。

其中，所述筋板沿径向方向每间隔10°呈发散状分布设置，该径向方向为与转子支架所受切应力的方向相同。

其中，所述磁极安装板的外圆表面还设置有定位止口；该定位止口用于在磁极安装板上安装磁极铁芯时进行定位，避免因磁极铁芯之间安装位置出现轴向偏差。

其中，磁极铁芯的前端侧和后端侧分别设置有铁芯压板；所述磁极冲片设有键槽，固定键设置在该键槽内。

所述磁极冲片在磁钢槽内设置有若干块磁钢，所述磁钢前后两端分别设置有磁钢挡板，所述磁钢挡板安装在所述铁芯压板上，所述磁钢挡板的外侧设置铁芯限位板。

所述固定键的主体上开设有若干个螺纹孔，和磁极安装板(201)外圆表面上的第一通孔一一对应。

其中，所述紧固件包括六角头螺栓、平垫圈、弹垫和螺母。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种用于环形永磁电机的模块化转子的总装配结构示意图。

图2为本实用新型提出的一种用于环形永磁电机的模块化转子的转子瓣结构示意图。

图3为本实用新型提出的一种用于环形永磁电机的模块化转子的转子支架结构示意图。

图4为本实用新型提出的一种用于环形永磁电机的模块化转子的磁极铁芯结构示意图。

图5为本实用新型提出的一种用于环形永磁电机的模块化转子的磁极冲片结构示意图。

图6为本实用新型提出的一种用于环形永磁电机的模块化转子的转子支架加工示意图。

图中：1、转子瓣；2、转子支架；201、磁极安装板；202、腹板；203、加强腹板；204、筋板；205、连接板；206、第一通孔；207、第二通孔；208、锪孔；209、定位止口；3、磁极铁芯；301、磁极冲片；302、磁极固定键；303、铁芯压板；304、磁钢挡板；305、铁芯限位板；306、磁钢；4、径向骑缝销；5、轴向骑缝销；6、紧固件；7、六角法兰面螺栓；8、径向骑缝销孔；9轴向骑缝销孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提出的一种用于环形永磁电机的模块化转子，包括多个转子瓣；每个转子瓣相互连接构成一个完整的环形转子；其中，构成完整环形转子的多个转子瓣的数量可根据情况而定，例如完整的环形转子由三等分的三个转子瓣组成；当然，也可以由四等分的四个转子瓣组成、五等分的五个转子瓣组成、六等分的六个转子瓣组成；以此类推。

为了更简洁地说明本实用新型，下面以三等分结构的三个转子瓣组成一个完成的转子为例进行说明。

如图1-3所示，模块化的转子包括三个模块化的转子瓣1；所有模块化的转子瓣1依次拼接构成一个完整的转子，取消传统的转轴以及与其配合连接的零部件，采用螺栓直接固定于球磨机滚筒的筒体法兰上，与筒体同轴。

每个转子瓣1的弧度为120°，每个转子瓣1包含转子支架组件和磁极铁芯组件。

磁极铁芯组件包括若干个模块化磁极铁芯3，磁极铁芯3固定在转子支架组件的转子支架2上构成一个转子瓣1。

所述转子支架2包括磁极安装板201、腹板202、加强腹板203、筋板204和连接板205。所述转子支架2拼成整圆之后，还需要加工磁极安装板201的外圆表面和止口，保证外圆表面和止口的圆度几何公差满足设计要求。

所述磁极安装板201的外圆表面设置有若干个第一通孔206，通过六角法兰面螺栓7将磁极铁芯3安装在磁极安装板201上；所述磁极安装板201的两端面沿径向方向设置有径向骑缝销孔8，用于安装径向骑缝销4。该径向骑缝销孔8为半圆，与另一个磁极安装板201上同为半圆的径向骑缝销孔8相配合，构成的整圆的径向骑缝销孔，径向骑缝销4即安装在该整圆的径向骑缝销孔中。

所述腹板202和加强腹板203，分别焊接于磁极安装板201内表面两侧。其中，腹板202位于磁极安装板201的外圆表面止口的正下方，加强腹板203端面与磁极安装板201的端面对齐。

所述腹板202侧面开有若干个第二通孔207，通过螺栓紧固件，将转子直接固定于球磨机滚筒的筒体法兰上。

所述加强腹板203设置有环状矩形齿，方便后期安装磁极铁芯3；加强腹板203的两端面沿轴向方向设置有轴向骑缝销孔9，用于安装轴向骑缝销5。该轴向骑缝销孔9为半圆，与另一个加强腹板203上同为半圆的轴向骑缝销孔9相配合，构成的整圆的轴向骑缝销孔，轴向骑缝销5即安装在该整圆的轴向骑缝销孔中。

所述腹板202和加强腹板203之间，设置有若干个筋板204，沿径向方向每间隔10°呈发散状分布设置，该径向方向为与转子支架所受切应力[τ]的方向相同。

所述连接板205位于磁极安装板201两端，表面设置有若干个锪孔208；紧固件6通过锪孔208将两个转子瓣1固定连接。并且锪孔208需要保证孔口平面与孔中心线垂直，使紧固件6的螺栓端面与连接板205的表面保持良好接触，连接更可靠。紧固件6包括六角头螺栓、平垫圈、弹垫和螺母。

参见图4，所述磁极铁芯3包括磁极冲片301、固定键302、铁芯压板303、磁钢挡板304、铁芯限位板305和磁钢306。

其中，磁极铁芯3是通过若干个扇形的磁极冲片301分段叠压、扣铆、紧固、焊接而成。为了提高磁极铁芯3的有效面积，使磁通密度减少，损耗降低。本实用新型中，磁极铁芯3的叠压系数不小于0.98。

继续参见图4，磁极铁芯3的前端侧和后端侧分别设置有铁芯压板303。所述磁极冲片301设有键槽，固定键302设置在该键槽内。所述磁极铁芯3叠压完成后，所述固定键302从键槽内穿过，所述固定键302的长度等于所述磁极铁芯3长度和铁芯压板303厚度之和。

所述磁极冲片301在磁钢槽内设置有若干块磁钢306，所述磁钢306前后两端分别设置有磁钢挡板304，所述磁钢挡板304安装在所述铁芯压板303上，所述磁钢挡板304的厚度与所述铁芯压板303的厚度相同，所述磁钢挡板304的外侧设置铁芯限位板305。

所述固定键302的主体上开设有若干个螺纹孔，该若干个螺纹孔和磁极安装板201外圆表面上的第一通孔206一一对应，其与磁极安装板201的外圆表面设置的定位止口209相互配合，用于安装六角法兰面螺栓7。优选的，所述磁极冲片301的两侧还分别设置有焊缝槽。焊缝槽用于将若干个磁极铁芯焊接固定。

磁极安装板201的外圆表面设置的定位止口209用于在磁极安装板201上安装磁极铁芯3时进行定位，避免因磁极铁芯3之间安装位置出现轴向偏差，从而导致出现转子磁路不平衡的问题，并且定位止口209还可以提高磁极铁芯3的装配效率，缩短生产周期。

所述转子瓣1拼成整圆之后，连接处用径向骑缝销4、轴向骑缝销5和紧固件6固定连接，按照紧固件安装规范中的力矩要求拧紧。

参见图6，由于转子瓣1之间存在着一对大小相等、方向相反的作用力F和反作用力F’，拼成整圆的转子如果存在装夹变形，那么在转子工作时将由于变形而无法平稳转动；因此，在多个转子支架2拼成整圆后安装磁极铁芯3之前，需要对连接构成一个完整整圆的转子支架2进行精加工，从而减小转子支架2的装夹变形。

精加工的方法是将拼成整圆的转子支架在车床上采用车刀对拼成整圆的转子支架的磁极安装板201的外圆表面和定位止口。具体而言，拼成整圆的转子支架在车床上以回转角速度为ω做回转运动，车刀以垂直于该回转运动切线的方向对磁极安装板201的外圆表面和定位止口进行加工，车刀的进给速度为v。通过这样的精加工，能够消除多个转子支架装配时产生的形位公差，从而快速找正回转中心O，以避免工件的形位公差超差。

本实用新型的转子应用于环形的大型永磁同步电机，转配完成的磁极铁芯环的直径大于1180mm。

综上所述，由于采用了上述技术，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中，转子的模块化分瓣设计，是将整圆的转子模块化等分为多个转子瓣。转子的模块化分瓣设计，分体式组装，减少了单块的体积和重量，提高材料利用率，降低生产制造成本，便于吊装和运输，提高装配效率，缩短生产周期。

本实用新型中，转子采用分瓣式的若干个模块化设计，每个模块分体式组装成一个完整的转子，当使用过程中出现某一个模块或多个模块出现损坏的情况时，只要将机器调整为检修模式使得机器停机，即可对损坏的模块进行维修或更换。如果仅仅只是一个模块出现损坏或故障，只要更换或维修该模块即可修复，这样能够极大的提高排障的效率，而且也能极大的节约维修的成本。而在转子的运输和安装过程中，模块化设计使得转子实现模块式的小型化，因此还便于运输和安装。

本实用新型中，转子的模块化分瓣设计，取消传统的转轴以及与其配合连接的零部件，降低转子总装的生产工艺难度，减少生产成本，提高生产效率。

本实用新型中，转子支架采用“圆周外弧形的磁极安装板板+两侧的腹板和加强腹板+筋板”的结构型式。筋板沿径向方向间隔10°呈发散状分布与转子支架所受切应力[τ]方向相同，结构更合理，受力更均匀，保证强度和刚度要求。

本实用新型中，转子支架连接处设置有径向骑缝销和轴向骑缝销。在装配时，将骑缝销卡在其中一个转子瓣的骑缝销孔中，再将另一个转子瓣的骑缝销孔卡在骑缝销上，起到了安装定位的作用。而且由于在径向和轴向上均设置了骑缝销，因此在径向上可以防止两个相连接的转子瓣移动，在轴向上可以防止两个相连的转子瓣转动，保证了整个转子的连接结构稳定可靠。

本实用新型中，将整个磁极铁芯沿圆周方向分为若干个模块化磁极铁芯，满足电机电磁性能要求，选用合理的冲片结构，提高硅钢片的利用率，降低铁芯和磁钢的装配工艺难度，减少磁钢的涡流损耗，提高电机的功率因数和效率，避免温升异常导致磁钢退磁。

本实用新型中，模块化磁极铁芯通过六角法兰面螺栓固定在转子支架上。六角法兰面螺栓安装面有防滑的齿纹，这样增大了螺母与工件的表面积接触，相比普通螺母加垫圈的组合，预紧力更大，链接更加牢固。

本实用新型中，连接板表面设置有若干个锪孔，保证孔口与孔中心线的垂直度，能使紧固件的螺栓端面与连接板保持良好接触，连接更可靠。

本实用新型中，磁极安装板外圆表面设置有定位止口，用于定位安装磁极铁芯，提高装配效率，缩短生产周期，避免因磁极铁芯之间安装位置的轴向偏差，出现转子磁路不平衡的问题。

本实用新型中，转子采用螺栓直接固定于球磨机滚筒的筒体法兰上。当给电机通电时转子转动，直接驱动球磨机筒体旋转实现研磨，取消了大齿圈和小齿轮，简化了中间的传动环节，避免了中间传动环节所带来的能量损耗、机械消耗以及润滑消耗，系统效率相对于现有技术可提高20％以上。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于环形永磁电机的模块化转子，包括：包括多个转子瓣(1)；每个转子瓣(1)相互连接构成一个完整的环形转子；采用螺栓将所述转子直接固定于球磨机滚筒的筒体法兰上，所述转子与筒体同轴；

其中，每个转子瓣(1)包含转子支架组件和磁极铁芯组件；

所述磁极铁芯组件包括若干个模块化的磁极铁芯(3)，磁极铁芯(3)固定在转子支架组件的转子支架(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于环形永磁电机的模块化转子，其特征在于：

所述转子支架(2)包括磁极安装板(201)、腹板(202)、加强腹板(203)、筋板(204)和连接板(205)；

所述磁极铁芯(3)包括磁极冲片(301)、固定键(302)、铁芯压板(303)、磁钢挡板(304)、铁芯限位板(305)和磁钢(306)。

3.根据权利要求2所述的一种用于环形永磁电机的模块化转子，其特征在于：

所述磁极安装板(201)的外圆表面设置有若干个第一通孔(206)，通过六角法兰面螺栓(7)将磁极铁芯(3)安装在磁极安装板(201)上；

所述磁极安装板(201)的两端面沿径向方向设置有径向骑缝销孔(8)，用于安装径向骑缝销(4)；

所述腹板(202)和加强腹板(203)分别焊接于磁极安装板(201)内表面两侧；其中，腹板(202)位于磁极安装板(201)的外圆表面止口的正下方，加强腹板(203)端面与磁极安装板(201)的端面对齐；

所述加强腹板(203)的两端面沿轴向方向设置有轴向骑缝销孔(9)，用于安装轴向骑缝销(5)；

所述腹板(202)和加强腹板(203)之间，设置有若干个筋板(204)；

所述连接板(205)位于磁极安装板(201)两端，用于将两个转子瓣(1)装配连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于环形永磁电机的模块化转子，其特征在于：

所述轴向骑缝销孔(9)为半圆，与另一个加强腹板(203)上同为半圆的轴向骑缝销孔(9)相配合，构成的整圆的轴向骑缝销孔，轴向骑缝销(5)安装在该整圆的轴向骑缝销孔中；所述径向骑缝销孔(8)为半圆，与另一个磁极安装板(201)上同为半圆的径向骑缝销孔(8)相配合，构成的整圆的径向骑缝销孔，径向骑缝销(4)即安装在该整圆的径向骑缝销孔中。

5.根据权利要求4所述的一种用于环形永磁电机的模块化转子，其特征在于：

所述加强腹板(203)设置有环状矩形齿，方便后期安装磁极铁芯(3)；

所述腹板(202)侧面开有若干个第二通孔(207)，通过螺栓紧固件，将转子直接固定于球磨机滚筒的筒体法兰上。

6.根据权利要求5所述的一种用于环形永磁电机的模块化转子，其特征在于：所述连接板(205)表面设置有若干个锪孔(208)；紧固件(6)通过锪孔(208)将两个转子瓣(1)固定连接；且所述锪孔(208)的孔口平面与孔中心线垂直。

7.根据权利要求6所述的一种用于环形永磁电机的模块化转子，其特征在于：所述筋板(204)沿径向方向每间隔10°呈发散状分布设置，该径向方向为与转子支架所受切应力的方向相同。

8.根据权利要求7所述的一种用于环形永磁电机的模块化转子，其特征在于：所述磁极安装板(201)的外圆表面还设置有定位止口(209)。

9.根据权利要求2所述的一种用于环形永磁电机的模块化转子，其特征在于：其中，磁极铁芯(3)的前端侧和后端侧分别设置有铁芯压板(303)；所述磁极冲片(301)设有键槽，固定键(302)设置在该键槽内；

所述磁极冲片(301)在磁钢槽内设置有若干块磁钢(306)，所述磁钢(306)前后两端分别设置有磁钢挡板(304)，所述磁钢挡板(304)安装在所述铁芯压板(303)上，所述磁钢挡板(304)的外侧设置铁芯限位板(305)；

所述固定键(302)的主体上开设有若干个螺纹孔，和磁极安装板(201)外圆表面上的第一通孔(206)一一对应。

10.根据权利要求5所述的一种用于环形永磁电机的模块化转子，其特征在于：所述紧固件包括六角头螺栓、平垫圈、弹垫和螺母。

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