本實(shí)用新型涉及電機(jī)轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種可拆卸電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在“環(huán)境污染”和“能源危機(jī)”的雙重壓力下，開發(fā)節(jié)能環(huán)保的新能源汽車已成為當(dāng)今世界汽車工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。電機(jī)作為新能源汽車的關(guān)鍵零部件，是推動(dòng)新能源汽車發(fā)展的核心技術(shù)之一。隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高轉(zhuǎn)速、高性能電機(jī)成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

當(dāng)前新能源汽車電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)主要是由硅鋼片、磁鋼、轉(zhuǎn)軸、壓板等部件組成，其安裝方式為首先將硅鋼片沿軸向進(jìn)行堆疊，然后將磁鋼插入硅鋼片的磁槽中，最后兩端通過(guò)壓板進(jìn)行固定。

該結(jié)構(gòu)和安裝方式存在以下不足：

1、轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)受離心力影響，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變形和破壞，尤其是隔磁橋處存在斷裂的風(fēng)險(xiǎn)；

2、隔磁橋處若出現(xiàn)斷裂或磁鋼性能弱化后，由于轉(zhuǎn)子本體通過(guò)緊固圈的卡死的安裝方式，無(wú)法對(duì)轉(zhuǎn)子本體進(jìn)行拆卸，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的整體報(bào)廢；

3、為了使轉(zhuǎn)子滿足高轉(zhuǎn)速下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，往往進(jìn)行加寬隔磁橋的設(shè)計(jì)，其增加了磁鋼漏磁，降低了電機(jī)的性能；

4、磁鋼插入磁槽后僅通過(guò)緊固圈進(jìn)行軸向限位，徑向上并未壓緊，在電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鋼易發(fā)生松動(dòng)和抖動(dòng)。

如何設(shè)計(jì)出一種新的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)保證電機(jī)工作的穩(wěn)定性和安全性已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中隔磁橋容易斷裂且轉(zhuǎn)子整體無(wú)法拆卸的缺陷，提供一種可拆卸電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來(lái)解決上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種可拆卸電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子本體和轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有抵擋板,轉(zhuǎn)子本體包括轉(zhuǎn)子外圈和轉(zhuǎn)子內(nèi)圈，轉(zhuǎn)子外圈套在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈上，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈插在轉(zhuǎn)軸上，

所述轉(zhuǎn)子外圈的外表面設(shè)有若干個(gè)凹槽，凹槽與轉(zhuǎn)子外圈的軸向相平行，凹槽與轉(zhuǎn)子外圈兩端相接處均設(shè)有凹口，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的兩個(gè)端面均設(shè)有若干個(gè)凹?jí)K，凹?jí)K的位置與凹口一一對(duì)應(yīng)，在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子外圈之間且位于相鄰的凹槽之間均放置有磁鋼塊；

U形固定板包括直板，直板的兩端分別垂直安裝有卡板，直板的長(zhǎng)度與凹槽的長(zhǎng)度相同，卡板的厚度與凹?jí)K的深度相同， U形固定板插在轉(zhuǎn)子外圈上且直板位于凹槽內(nèi)、卡板插在凹口和凹?jí)K內(nèi)；壓板插在轉(zhuǎn)軸上，壓板與抵擋板基于轉(zhuǎn)子本體呈鏡像對(duì)應(yīng)，緊固螺母螺紋安裝在轉(zhuǎn)軸上，緊固螺母通過(guò)壓板將轉(zhuǎn)子本體抵在抵擋板上。

所述的凹槽和U形固定板的數(shù)量均為6個(gè)。

所述的轉(zhuǎn)軸為階梯軸，轉(zhuǎn)軸位于緊固螺母安裝處的直徑小于轉(zhuǎn)軸位于抵擋板安裝處的直徑。

所述的壓板與抵擋板均為圓形且兩者尺寸相同。

所述壓板的直徑大于轉(zhuǎn)子外圈的外徑。

有益效果

本實(shí)用新型的一種可拆卸電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比取消了隔磁橋的設(shè)計(jì)，將電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了可拆卸安裝。通過(guò)U形固定板、壓板和抵擋板的配合固定設(shè)計(jì)，增加了轉(zhuǎn)子的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，減少了磁鋼漏磁，保證了電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性和安全性。并根據(jù)力學(xué)分析給出了緊固螺母預(yù)緊扭矩的計(jì)算方法，克服了傳統(tǒng)的過(guò)盈配合無(wú)理論數(shù)據(jù)支撐的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子固定結(jié)構(gòu)的數(shù)字化、客觀化，保證了固定效果。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、添加U形固定板后，轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，以往作用在隔磁橋處的離心力全部由U形固定板承擔(dān)，大大增加了轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性；

2、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)完全取消了隔磁橋的布置，減少了磁鋼漏磁，提升了電機(jī)性能；

3、通過(guò)U形固定板、壓板和抵擋板，分別從徑向和軸向固定磁鋼，能夠防止其在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的抖動(dòng)和松動(dòng)，保證電機(jī)的穩(wěn)定性；

4、通過(guò)緊固螺母的安裝設(shè)計(jì)，不僅能夠?qū)D(zhuǎn)子進(jìn)行無(wú)損拆卸，還可以針對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速對(duì)緊固螺母的預(yù)緊力進(jìn)行量化確定，保證了固定效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的徑向剖視圖；

圖3是本實(shí)用新型的軸向剖視圖；

圖4為本實(shí)用新型所涉及的方法順序圖；

其中，1-轉(zhuǎn)子外圈、2-轉(zhuǎn)子內(nèi)圈、3-磁鋼塊、4- U形固定板、5-抵擋板、6-轉(zhuǎn)軸、7-緊固螺母、8-壓板、9-凹槽、11-直板、12-卡板、13-凹口、14-凹?jí)K。

具體實(shí)施方式

為使對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下：

如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型所述的一種可拆卸電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子本體和轉(zhuǎn)軸6，轉(zhuǎn)軸6上設(shè)有抵擋板5, 抵擋板5用于對(duì)轉(zhuǎn)子本體進(jìn)行限位。轉(zhuǎn)子本體包括轉(zhuǎn)子外圈1和轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2，轉(zhuǎn)子外圈1套在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2上，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2插在轉(zhuǎn)軸6上。

由于取消了隔磁橋的設(shè)計(jì)，在轉(zhuǎn)子外圈1的外表面設(shè)有若干個(gè)凹槽9，凹槽9用于安裝U形固定板4。凹槽9與轉(zhuǎn)子外圈1的軸向相平行，凹槽9與轉(zhuǎn)子外圈1兩端相接處均設(shè)有凹口13，凹口13用于卡板12的安裝，若在此沒有凹口13的設(shè)計(jì)，當(dāng)U形固定板4插在轉(zhuǎn)子外圈1上時(shí)，其卡板12無(wú)法插入凹?jí)K14中，因此為了配合卡板12在凹?jí)K14的插入，特采用凹口13的設(shè)計(jì)。

轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2的兩個(gè)端面均設(shè)有若干個(gè)凹?jí)K14，凹?jí)K14用于給U形固定板4的安裝提供安裝空間。凹?jí)K14的數(shù)量與凹口13相同，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2安裝在轉(zhuǎn)子外圈1內(nèi)時(shí)，凹?jí)K14的位置與凹口13一一對(duì)應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)配合安裝。

在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2與轉(zhuǎn)子外圈1之間且位于相鄰的凹槽9之間均放置有磁鋼塊3，相鄰的磁鋼塊3之間沒有隔磁橋的設(shè)計(jì)，將其徹底取消，相對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，能夠進(jìn)一步減少磁鋼漏磁，提升電機(jī)性能。轉(zhuǎn)子外圈1的凹槽9設(shè)計(jì)其可以采用下凹設(shè)計(jì)，即在轉(zhuǎn)子外圈1外圓表面的凹槽9不影響轉(zhuǎn)子外圈1內(nèi)圓表面，轉(zhuǎn)子外圈1內(nèi)圓表面按傳統(tǒng)的根據(jù)磁鋼塊3數(shù)量需要而設(shè)計(jì)成多邊形，即放置磁鋼塊3的轉(zhuǎn)子外圈1內(nèi)圓表面為平面，連接相鄰的兩個(gè)磁鋼塊3的轉(zhuǎn)子外圈1內(nèi)圓表面為曲面或平面；也可以將轉(zhuǎn)子外圈1的凹槽9設(shè)計(jì)成下陷結(jié)構(gòu)，即在轉(zhuǎn)子外圈1內(nèi)圓表面形成凹槽9所帶來(lái)的凸起結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)則取代了傳統(tǒng)的相鄰的兩個(gè)磁鋼塊3的轉(zhuǎn)子外圈1內(nèi)圓表面為曲面的設(shè)計(jì)，在轉(zhuǎn)子外圈1內(nèi)圓表面形成平面、凸起、平面、凸起的結(jié)構(gòu)形式，磁鋼塊3可以安裝在平面位置、橫向限位在兩個(gè)凸起設(shè)計(jì)之間。

U形固定板4包括直板11，直板11的兩端分別垂直安裝有卡板12，卡板12與直板11為一體結(jié)構(gòu)。直板11的長(zhǎng)度與凹槽9的長(zhǎng)度相同，使得直板11可以貼服的安裝在轉(zhuǎn)子外圈1上，卡板12的厚度與凹?jí)K14的深度相同，使得卡板12可以貼服的安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2上。U形固定板4插在轉(zhuǎn)子外圈1上且直板11位于凹槽9內(nèi)、卡板12插在凹口13和凹?jí)K14內(nèi)，通過(guò)U形固定板4將轉(zhuǎn)子外圈1和轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2兩者限定安裝在一起，替代了傳統(tǒng)的隔磁橋設(shè)計(jì)，在高速旋轉(zhuǎn)條件下，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的巨大的離心力全部由U形固定板承擔(dān)，大大增強(qiáng)了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。為了將轉(zhuǎn)子外圈1和轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2（轉(zhuǎn)子本體）安裝在轉(zhuǎn)軸6上，則采用壓板8的設(shè)計(jì)。壓板8插在轉(zhuǎn)軸6上，壓板8與抵擋板5基于轉(zhuǎn)子本體呈鏡像對(duì)應(yīng)，緊固螺母7螺紋安裝在轉(zhuǎn)軸6上，緊固螺母7通過(guò)壓板8將轉(zhuǎn)子本體抵在抵擋板5上，通過(guò)緊固螺母7的預(yù)緊力將壓板8和轉(zhuǎn)子本體抵在抵擋板5上。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中，通常采用壓圈與轉(zhuǎn)軸進(jìn)行過(guò)盈配合，從而壓緊轉(zhuǎn)子本體，并且轉(zhuǎn)子內(nèi)外圈不可分離，當(dāng)轉(zhuǎn)子內(nèi)部磁鋼等零部件出現(xiàn)問題時(shí)，由于拆卸困難，往往只能采用報(bào)廢或破壞拆解；本實(shí)用新型則巧妙的將螺母代替壓圈，螺紋連接代替過(guò)盈配合，并且轉(zhuǎn)子內(nèi)外圈可分離，使得轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的零部件便于拆卸和更換，大大節(jié)約了成本和時(shí)間。

通常凹槽9和U形固定板4的數(shù)量可以均選擇6個(gè)。同時(shí)為了方便緊固螺母7的安裝，轉(zhuǎn)軸6可以為階梯軸，轉(zhuǎn)軸6位于緊固螺母7安裝處的直徑小于轉(zhuǎn)軸6位于抵擋板5安裝處的直徑。為了壓板8和抵擋板5的固定效果和方便緊固螺母7預(yù)緊力的計(jì)算，壓板8與抵擋板5可以均為圓形且兩者尺寸相同，壓板8的直徑大于轉(zhuǎn)子外圈1的外徑。

在實(shí)際使用時(shí)，轉(zhuǎn)子外圈1、轉(zhuǎn)子內(nèi)圈2及磁鋼3通過(guò)U形固定板4進(jìn)行固定，擰緊轉(zhuǎn)軸6上的緊固螺母7，使壓板8與抵擋板5壓緊轉(zhuǎn)子本體的兩端。通過(guò)調(diào)整緊固螺母7的預(yù)緊扭力來(lái)控制壓板8、抵擋板5與U形固定板4之間的靜摩擦力大小，從而抵消轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的離心力并且保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如圖4所示，在此還提供一種可拆卸電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

第一步，計(jì)算轉(zhuǎn)子本體在最大轉(zhuǎn)速作用下，轉(zhuǎn)子本體作用在單個(gè)U形固定板4上的徑向力F_r。其計(jì)算公式如下：

，

其中：為轉(zhuǎn)子本體作用在單個(gè)U形固定板上的徑向力，M為單個(gè)磁鋼3與轉(zhuǎn)子外圈1的等效質(zhì)量，v為轉(zhuǎn)子本體的最高轉(zhuǎn)速，R₁為磁鋼3與轉(zhuǎn)子外圈1等效轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，為磁鋼3徑向中心線與抵擋板5徑向中心線的夾角。其中，單個(gè)磁鋼3與轉(zhuǎn)子外圈1的等效質(zhì)量M、轉(zhuǎn)子本體的最高轉(zhuǎn)速v、磁鋼3與轉(zhuǎn)子外圈1等效轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R₁、磁鋼3徑向中心線與抵擋板5徑向中心線的夾角通過(guò)實(shí)際測(cè)得或?qū)嶋H數(shù)據(jù)獲取即可。

第二步，根據(jù)施加的預(yù)緊扭矩T來(lái)計(jì)算軸向的預(yù)緊力F_z。其計(jì)算公式如下：

，

其中，為軸向預(yù)緊力，為緊固螺母7施加的預(yù)緊扭矩，為轉(zhuǎn)軸6的螺紋中徑，為轉(zhuǎn)軸6的螺紋升角，為轉(zhuǎn)軸6螺旋副的當(dāng)量摩擦角，為緊固螺母7與壓板8接觸面的摩擦系數(shù)，為緊固螺母7的環(huán)形支撐面外徑，為抵擋板5直徑。在此，T為施加的螺母上的預(yù)緊扭矩，為后續(xù)需要計(jì)算的變量，為通過(guò)預(yù)緊扭矩來(lái)計(jì)算得到的軸向預(yù)緊壓力，是中間變量，該計(jì)算步驟主要為建立與之間的關(guān)系，方便后續(xù)的迭代。

第三步，計(jì)算抵擋板5與U形固定板4之間靜摩擦力F_f。其計(jì)算公式如下：

，

其中，為抵擋板5與U形固定板4之間靜摩擦力，為抵擋板5與轉(zhuǎn)子本體的接觸面積，為抵擋板5與單個(gè)U形固定板4的接觸面積，為抵擋板5與U形固定板4之間的靜摩擦系數(shù)。在此，靜摩擦系數(shù)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的摩擦實(shí)驗(yàn)獲得也可以查詢相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，可以通過(guò)轉(zhuǎn)子外圓面積減去內(nèi)孔面積來(lái)獲得，就是沿軸向看U形固定板兩端卡板的矩形面積，如圖3，通過(guò)長(zhǎng)乘寬獲得。

第四步，基于方程式計(jì)算出施加緊固螺母7的預(yù)緊扭矩T的取值范圍。

轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)條件下，通過(guò)U形固定板4與壓板8、抵擋板5之間的靜摩擦力抵消離心力作用，保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，則需滿足，從而可以計(jì)算出施加的預(yù)緊扭矩T的取值范圍。即壓板8、抵擋板5兩者的靜摩擦力需大于轉(zhuǎn)子本體在最大轉(zhuǎn)速作用下，轉(zhuǎn)子本體作用在單個(gè)U形固定板4上的徑向力F_r，才能保證安裝的穩(wěn)定性。

因此，設(shè)定U形固定板4與抵擋板5、壓板8的靜摩擦力抵消離心力方程式，

方程式為。

本方法，首先聯(lián)立與的關(guān)系式和與的關(guān)系式，獲得與的關(guān)系，再根據(jù)力平衡條件，獲得最終的取值范圍。

基于方程式，計(jì)算出施加緊固螺母7的預(yù)緊扭矩T的取值范圍，其計(jì)算公式如下：

，

其中，為單個(gè)磁鋼3與轉(zhuǎn)子外圈1的等效質(zhì)量，為轉(zhuǎn)子本體的最高轉(zhuǎn)速，為磁鋼3與轉(zhuǎn)子外圈1等效轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，為磁鋼3徑向中心線與U形固定板4徑向中心線的夾角，為施加緊固螺母7的預(yù)緊扭矩，為轉(zhuǎn)軸6螺紋中徑，為轉(zhuǎn)軸6螺紋升角；為轉(zhuǎn)軸6螺旋副的當(dāng)量摩擦角，為緊固螺母7與壓板8接觸面的摩擦系數(shù)，為緊固螺母7的環(huán)形支撐面外徑，為壓板8中孔直徑，為壓板8與轉(zhuǎn)子本體的接觸面積，為壓板8與單個(gè)U形固定板4的接觸面積，為壓板8與U形固定板4之間的靜摩擦系數(shù)。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。