本發(fā)明屬于電機，具體涉及一種利用軟磁材料、隔磁材料、取向硅鋼片等多相磁性材料構(gòu)建的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、在電機設(shè)計領(lǐng)域，材料的選型與應(yīng)用始終是決定電機性能優(yōu)劣的核心要素。傳統(tǒng)電機轉(zhuǎn)子設(shè)計大多依賴單一軟磁材料，其中硅鋼片應(yīng)用較為普遍。然而，伴隨電機應(yīng)用場景的不斷拓展以及性能標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)攀升，單一材料已難以應(yīng)對多元化的設(shè)計需求。

2、目前工程應(yīng)用中，硅鋼材料主要分為兩大體系：一類是各向同性的無取向硅鋼，其各方向的導(dǎo)磁性能基本一致；另一類是具有擇優(yōu)取向的硅鋼材料，沿軋制方向具有很高的磁導(dǎo)率和飽和磁感應(yīng)強度，但在非軋制方向存在明顯的性能衰減。由于電機運行過程中磁場方向具有動態(tài)變化特性，若鐵心整體統(tǒng)一采用取向硅鋼制造則會導(dǎo)致部分區(qū)域磁場流通方向與材料軋制方向不匹配，從而帶來磁導(dǎo)率波動、磁場利用率下降等不利后果。因此，為保證磁場傳導(dǎo)的穩(wěn)定性，現(xiàn)有電機設(shè)計普遍采用無取向的硅鋼材料。

3、此外，永磁電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅僅考慮轉(zhuǎn)子的電磁性能，還需要考慮高轉(zhuǎn)速帶來的離心應(yīng)力問題和轉(zhuǎn)子損耗帶來的發(fā)熱問題，這需要對鐵心材料的機械強度以及損耗特性提出要求。目前，用于制造轉(zhuǎn)子鐵心的各類軟磁材料在導(dǎo)磁性能、損耗特性、機械強度及成本價格等方面各有特點，但尚未出現(xiàn)一款軟磁材料能夠集優(yōu)異電磁性能、高機械強度及低成本等優(yōu)勢于一身，以滿足所有轉(zhuǎn)子設(shè)計的通用需求。

4、因此，迫切需要研發(fā)一種融合軟磁材料、隔磁材料、取向硅鋼片等多相磁性材料的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及其設(shè)計制造方法，通過精準(zhǔn)分析轉(zhuǎn)子不同區(qū)域的磁場特性，并匹配與之適配的材料，實現(xiàn)對電機全方位、多目標(biāo)的性能優(yōu)化，以填補現(xiàn)有技術(shù)的空白，推動電機技術(shù)的進一步發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種多相磁性材料并用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及制造方法，以解決現(xiàn)有電機材料選擇單一的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

2、一種多相磁性材料并用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子由若干轉(zhuǎn)子疊片依次疊置構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)子疊片包括位于中央的轉(zhuǎn)子軛和正偶數(shù)個圓周設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛外周的磁極鐵芯單元，轉(zhuǎn)子軛呈環(huán)形，轉(zhuǎn)子軛與正偶數(shù)個磁極鐵芯單元之間均形成第一磁體槽，任意相鄰兩個磁極鐵芯單元之間均通過極間件分隔開，極間件包括沿轉(zhuǎn)子疊片徑向由內(nèi)向外依次相抵設(shè)置的內(nèi)隔磁橋、導(dǎo)磁腹板和外隔磁橋，導(dǎo)磁腹板與兩側(cè)臨近的磁極鐵芯單元之間均形成第二磁體槽，若干內(nèi)隔磁橋的內(nèi)側(cè)與轉(zhuǎn)子軛抵接，轉(zhuǎn)子軛為軟磁材料構(gòu)件，磁極鐵芯單元為取向硅鋼材料構(gòu)件，構(gòu)成磁極鐵芯單元的取向硅鋼片沿轉(zhuǎn)子疊片的徑向軋制，外隔磁橋和內(nèi)隔磁橋為隔磁材料構(gòu)件，導(dǎo)磁腹板為軟磁材料構(gòu)件，轉(zhuǎn)子軛、若干內(nèi)隔磁橋、導(dǎo)磁腹板、若干外隔磁橋和若干磁極鐵芯單元拼接形成環(huán)形片狀的轉(zhuǎn)子疊片，第一磁體槽內(nèi)設(shè)有第一永磁體，第二磁體槽內(nèi)設(shè)有第二永磁體。

3、進一步的，外隔磁橋和內(nèi)隔磁橋為不銹鋼或鈦合金材料構(gòu)件。

4、進一步的，導(dǎo)磁腹板為硅鋼材料構(gòu)件。

5、本發(fā)明還提供了一種多相磁性材料并用的轉(zhuǎn)子制造方法，依托于上述一種多相磁性材料并用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，包括以下步驟：

6、步驟一、準(zhǔn)備厚度一致的軟磁材料、隔磁材料和取向硅鋼材料料片，通過沖壓或切割的方式，用軟磁材料料片加工轉(zhuǎn)子軛和若干導(dǎo)磁腹板，用隔磁材料料片加工若干外隔磁橋和內(nèi)隔磁橋，用取向硅鋼材料料片加工若干磁極鐵芯單元；

7、步驟二、將加工好的轉(zhuǎn)子軛、若干導(dǎo)磁腹板、若干外隔磁橋、若干磁極鐵芯單元和若干內(nèi)隔磁橋按部件位置擺列，并依次焊接相連，形成完整的轉(zhuǎn)子疊片；

8、步驟三、將若干轉(zhuǎn)子疊片沿軸向依次對齊疊壓，在第一磁體槽內(nèi)設(shè)置第一永磁體，在第二磁體槽內(nèi)設(shè)置第二永磁體，形成完整的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

9、本發(fā)明提供了第二種基于多相磁性材料的內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子由若干轉(zhuǎn)子疊片依次疊置構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)子疊片包括位于中央的轉(zhuǎn)子軛和正偶數(shù)個圓周設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛外周的磁極鐵芯單元，轉(zhuǎn)子軛呈環(huán)形，轉(zhuǎn)子軛與正偶數(shù)個磁極鐵芯單元之間均形成第一磁體槽，任意相鄰兩個磁極鐵芯單元之間均通過極間件分隔開，所述極間件包括導(dǎo)磁腹板，導(dǎo)磁腹板的內(nèi)端設(shè)有燕尾形凸起，轉(zhuǎn)子軛的外周處于任意相鄰兩個第一磁體槽之間處均設(shè)有燕尾形槽，若干燕尾形凸起與若干燕尾形槽一一對應(yīng)適配卡接，導(dǎo)磁腹板的外端設(shè)有傘狀凸起，磁極鐵芯單元的外周兩端分別設(shè)有倒角缺口，所述傘狀凸起分別與兩側(cè)相鄰的磁極鐵芯單元的倒角缺口適配卡接，導(dǎo)磁腹板與兩側(cè)臨近的磁極鐵芯單元之間分別設(shè)有第二磁體槽，轉(zhuǎn)子軛為軟磁材料構(gòu)件，磁極鐵芯單元為取向硅鋼材料構(gòu)件，構(gòu)成磁極鐵芯單元的取向硅鋼片沿徑向方向軋制，導(dǎo)磁腹板為軟磁材料構(gòu)件，轉(zhuǎn)子軛和若干磁極鐵芯單元通過若干導(dǎo)磁腹板卡接拼合形成環(huán)形片狀的轉(zhuǎn)子疊片，第一磁體槽內(nèi)設(shè)有第一永磁體，第二磁體槽內(nèi)設(shè)有第二永磁體，第二永磁體的一端與對應(yīng)所述傘形凸起之間形成隔磁間隙，第二永磁體的另一端與相鄰第一永磁體之間形成隔磁間隙，導(dǎo)磁腹板與兩端的所述隔磁間隙組成極間件。

10、本發(fā)明提供了第二種多相磁性材料并用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)制造方法，依托于上述第二種多相磁性材料并用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，包括以下步驟：

11、步驟一、準(zhǔn)備厚度一致的軟磁材料和取向硅鋼材料料片，通過沖壓或切割的方式，用軟磁材料加工轉(zhuǎn)子軛和若干導(dǎo)磁腹板，用取向硅鋼材料加工若干磁極鐵芯單元；

12、步驟二、先將加工好的轉(zhuǎn)子軛、若干導(dǎo)磁腹板和若干磁極鐵芯單元按部件位置依次卡接，形成完整的轉(zhuǎn)子疊片，再將若干轉(zhuǎn)子疊片沿軸向依次對齊疊壓，在第一磁體槽內(nèi)設(shè)有第一永磁體，在第二磁體槽內(nèi)設(shè)有第二永磁體，形成完整的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；或者先將若干轉(zhuǎn)子軛依次對齊疊壓，形成轉(zhuǎn)子軛模塊，將若干導(dǎo)磁腹板依次對齊疊壓，形成若干導(dǎo)磁腹板模塊，將若干磁極鐵芯單元依次對齊疊壓，形成若干磁極鐵芯模塊，再將轉(zhuǎn)子軛模塊、若干導(dǎo)磁腹板模塊和若干磁極鐵芯模塊按部件位置依次卡接，形成完整的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在第一磁體槽內(nèi)設(shè)有第一永磁體，在第二磁體槽內(nèi)設(shè)有第二永磁體。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

14、1、通過將軟磁材料、隔磁材料、取向硅鋼片等多相磁性材料在轉(zhuǎn)子不同區(qū)域的靈活應(yīng)用，根據(jù)轉(zhuǎn)子不同區(qū)域磁場的流通特點進行優(yōu)化布局，能夠有效解決轉(zhuǎn)子不同區(qū)域的特定問題。例如，在漏磁較大且應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)子磁橋區(qū)域應(yīng)用高機械強度隔磁材料，既提高了轉(zhuǎn)子的機械強度，又增強了磁場利用率；在磁場徑向流通的轉(zhuǎn)子磁極鐵心區(qū)域應(yīng)用具有高磁導(dǎo)率、低損耗特點的取向硅鋼材料，有限提高了磁場利用率，降低了轉(zhuǎn)子鐵心損耗；在磁場變化較平穩(wěn)的定轉(zhuǎn)子軛區(qū)域應(yīng)用價格實惠、性能普通的軟磁材料，基本不會對電機性能產(chǎn)生不利影響，卻能有效降低材料成本。這一設(shè)計使電機在不同工況下都能實現(xiàn)性能的優(yōu)化，增強了轉(zhuǎn)子的設(shè)計靈活性和制造經(jīng)濟性。

15、2、將轉(zhuǎn)子劃分為多個小塊區(qū)域并采用不同的材料，相當(dāng)于由若干小塊材料拼接而成。這種方式相比傳統(tǒng)的大塊材料應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢，在加工過程中更加靈活，能夠有效減少因材料尺寸不匹配導(dǎo)致的損耗和浪費?？梢杂行岣卟牧侠寐?，實現(xiàn)資源的節(jié)約，同時降低制造成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。