电机转子叠片入磁铁机构技术方案探讨

叶诗帱，金超群

浙江露通机电有限公司，浙江省绍兴市312000

摘要：电机转子叠片入磁铁机构是一种用于给电机转子加磁的装置，可以在电机运转时产生磁场，使得电机转子叠片被磁化，从而产生磁场并驱动电机运转。利用永磁体对叠片进行磁化，可以减少电机的电阻和损耗，提高电机的效率和性能。然而现有的装置存在工作效率低且性能不佳等问题。因此，现对电机转子叠片入磁铁机构技术方案进行探讨，创新点主要在于它不需要人工操作，且省时省力。

关键词：电机转子；电机技术；叠片；磁场；效率；

前言

电机转子叠片入磁铁机构是一种用于给电机转子叠片加磁的装置，它是现代电机技术的重要组成部分，可以提高电机的可靠性和效率，同时降低成本和能源消耗。通常，电机转子的叠片是由硅钢片或其他磁性材料制成的，叠片之间有空隙，这样可以减少涡流损耗和提高效率。在电机运行时，这些叠片需要被加磁，以便产生磁场并使电机正常运转。叠片入磁铁机构通常由一个或多个永磁体组成，这些永磁体被放置在电机转子周围的定子上，这些永磁体会产生磁场，磁场会穿过叠片，并使叠片被磁化。这样，叠片就能产生磁场，并驱动电机运转。这种装置的设计取决于电机的具体应用和性能要求。一些常见的设计包括单极磁铁、多极磁铁、杆形磁铁等。这些不同的设计可以适应不同的电机类型和应用场景，以达到更高的效率和性能。

此外值得注意的是，电机转子叠片入磁铁机构可以降低电机的成本和能源消耗。电机的成本和能源消耗是电机设计和制造的重要考虑因素。电机转子叠片入磁铁机构可以提高电机的效率和性能，从而降低电机的能源消耗和热量产生。同时，电机转子叠片入磁铁机构可以使用永磁体材料代替传统的铜线和电枢，从而降低电机的成本和制造难度。在实际应用中，电机转子叠片入磁铁机构已经被广泛应用于各种类型的电机中。例如，永磁同步电机、永磁直流电机、无刷直流电机等。此外在电动汽车、风力发电、机床等领域中，电机转子叠片入磁铁机构已经成为提高电机效率和性能的重要手段之一。

经过研究发现，在现有的装置设计中存在不足之处，当磁铁和转子叠片过长或磁铁与转子叠片对应槽的间隙偏小时，磁铁在吸入转子叠片后约有1/3露在转子叠片外，不能与转子叠片两端平齐，这就需操作工人再敲击磁铁使之与转子叠片两端平齐，这极大地影响了工作效率。因此，现对电机转子叠片入磁铁机构技术方案进行探讨，创新点在于它不需要人工操作，且省时省力。

1.国内外发展现状简介

电机转子叠片入磁铁机构是现代电机技术的重要组成部分，其发展历史可以追溯到20世纪初。在国内外，电机转子叠片入磁铁机构的研究一直处于不断发展和完善的状态。首先在国外，早期的电机转子叠片入磁铁机构往往采用单极磁铁和多极磁铁结构，但由于这些机构存在磁场不稳定、磁场波动大、磁力不平衡等问题，从而限制了其进一步应用和发展。但是，随着永磁体技术和计算机仿真技术的发展，研究人员开始关注杆形磁铁结构，并针对该结构进行了大量的仿真计算和试验验证。杆形磁铁结构具有磁场稳定、磁力平衡、磁场分布均匀等优点，已经成为现代电机转子叠片入磁铁机构的主流结构之一。其次在国内，电机转子叠片入磁铁机构的研究起步较晚，但近年来得到了迅速发展。随着永磁体和计算机技术的不断进步，国内的研究人员开始着重研究永磁体材料的优化和磁场分析技术的提高。同时，也有研究人员将电机转子叠片入磁铁机构与其他电机技术相结合，如磁阻电机和磁悬浮电机等，取得了一定的研究成果。

2.结构设计简介

如图1、图2所示，现设计的电机转子叠片入磁铁机构的结构主要包括第一气缸、第一支架、导磁铁组件、平台、第二支架以及第二气缸。其中，第一支架安装在平台的上方，第二支架安装在平台的下方，第一气缸活动安装在第一支架上，第二气缸活动安装在第二支架上，导磁铁组件一端安装在平台上，导磁铁组件另一端用于安装转子叠片，第一气缸用于与转子叠片活动抵靠，第二气缸用于与导磁铁组件内地磁铁活动抵靠，第一气缸和第二气缸同轴运动。此外，还包括光电组件，主要由控制器、光纤开关、光栅发射器以及光栅接收器组成，光纤开关用于与转子叠片对应设置，光栅发射器和光栅接收器对称设置在第一支架靠近转子叠片的一端，控制器分别与光纤开关、光栅发射器、光栅接收器、第一气缸以及第二气缸连接。另外，导磁铁组件则包括导磁铁柱和导轨，导轨沿导磁铁柱周向均匀分布，导轨内设有磁铁，磁铁包括南极磁铁和北极磁铁，南极磁铁和北极磁铁间隔设置。导磁铁柱包括柱体、导向槽和安装槽，导向槽沿柱体的周向间隔设置，且导向槽与导轨一一对应，导向槽与磁铁相配合，安装槽设置在柱体的端部，且安装槽与导向槽连通，转子叠片安装在安装槽内。最后，第二气缸连接有推板，推板与导向槽活动配合，第二气缸远离平台一端的外壁上设有磁感应开关，第二气缸内部具有活塞，活塞设有与磁感应开关相互感应的磁环。

3.装置设计原理分析

装置的转子叠片上具有与磁铁匹配的卡槽，片磁铁自动吸入转子叠片卡槽内，但仍有约1/3的磁铁露在卡槽之外，此时第一气缸向着平台运动，即向下运动直至压在转子叠片的上方，防止转子叠片被第二气缸顶飞，第二气缸向着平台运动，即向上运动直至将导磁铁组件内的磁铁完全顶入卡槽，使磁铁与转子叠片平齐，不需要人工操作，省时省力。第一气缸、第二气缸同轴运动，确保第一气缸能作用到转子叠片上，第二气缸都能够将磁铁顶入转子叠片。光纤开关对着转子叠片的位置，用于检测转子叠片是否放入导磁铁组件中，当转子叠片放入导磁铁组件中，同时操作人员的手挡住光栅发射器发出的光，光栅接收器未收到信号，第一气缸和第二气缸均处于静止，当操作人员的手离开后，光栅接收器收到信号，控制器接收到光栅接收器以及光纤开关的信息，控制器控制第一气缸和第二气缸相对运动，确保操作人员的安全。

另外，导磁铁组件包括导磁铁柱和导轨，导轨沿导磁铁柱周向均匀分布，导轨内设有磁铁。磁铁包括南极磁铁和北极磁铁，南极磁铁和北极磁铁间隔设置，使南极磁铁和北极磁铁在相互磁力吸引下自动向中间靠近导磁体柱。导磁铁柱包括柱体、导向槽和安装槽，导向槽沿柱体的周向间隔设置，且导向槽与导轨一一对应，导向槽与磁铁相配合，安装槽设置在柱体的端部，且安装槽与导向槽连通，转子叠片安装在安装槽内。磁铁进入导向槽，转子叠片安装在安装槽内，磁铁被吸入转子叠片内。第二气缸连接有推板，推板与导向槽配合。推板将进入导向槽的磁铁向上推入转子叠片。第二气缸远离平台一端的外壁上设有磁感应开关，第二气缸内部设有活塞，活塞设有与磁感应开关相互感应的磁环。入磁铁工作前，机构处于待机状态，此时磁铁被第二气缸上推板顶出导向槽约12毫米左右，便于转子叠片上的卡槽与磁铁一一对应配合。

第二气缸体外的磁感应开关感应到气缸，PLC控制的电磁阀将第二气缸的进排气阀同时关闭，使第二气缸止运动。此时将转子叠片放入导磁铁组件中被光纤开关检测到，同时操作人员的手挡住光栅发射器发出的光，光栅接收器未收到信号，机器所有动作均处于静止，当操作人员的手离开后，光栅接收器收到信号，第一气缸气阀打开，第一气缸下行压住转子叠片，接着第二气缸进排气阀打开，第二气缸再次上升，将磁铁顶至与转子叠片平齐，此时第一气缸上升回到原位，第二气缸回到原位时，活塞上的磁环被最下端的磁感应开关检测到信号，进排气阀稍关闭（关闭时长可设置），此时推板已离开磁铁底端，后面待顶磁铁瞬向中心移动靠近导磁铁柱，第二气缸的进排气阀打开，第二气缸再上升的同时将已就位的下一片磁铁顶出导向槽约毫米完成一个循环后待机。

4.应用领域分析

电机转子叠片入磁铁机构是现代电机技术的重要组成部分，已经被广泛应用于各种类型的电机中。首先，电机转子叠片入磁铁机构在电动汽车领域中的应用越来越广泛。随着全球对环境污染和能源安全性的关注不断增强，电动汽车已经成为未来汽车发展的重要趋势。电机作为电动汽车的核心驱动部件，其效率和性能对汽车的续航里程和使用寿命有着重要的影响。电机转子叠片入磁铁机构可以有效提高电机的效率和性能，从而降低电动汽车的能耗和排放。目前，永磁同步电机和无刷直流电机是电动汽车中常用的电机类型，这些电机均采用了电机转子叠片入磁铁机构来提高其效率和性能。其次，电机转子叠片入磁铁机构还被广泛应用于风力发电领域。随着全球对清洁能源的需求不断增加，风力发电已经成为一种重要的清洁能源形式。风力发电机采用的是永磁同步发电机，其转子叠片入磁铁机构可以提高发电机的效率和性能，从而提高风力发电的利用效率。同时，电机转子叠片入磁铁机构还可以提高风力发电机的启动性能和运行稳定性，从而提高风能的利用率。最后，电机转子叠片入磁铁机构还被广泛应用于机床领域，机床是制造业的重要设备之一，其精度和效率对产品的质量和生产效率有着重要的影响。机床中常用的电机类型包括步进电机、伺服电机等，这些电机均采用了电机转子叠片入磁铁机构来提高其精度和效率。电机转子叠片入磁铁机构可以提高电机的转矩和控制精度，从而提高机床的运行效率和精度。

结语

电机转子叠片入磁铁机构在现代电机技术中的作用非常重要。其可以提高电机的效率和性能，降低电机的成本和能源消耗，同时还可以提高电机的启动性能和运行稳定性。未来，随着能源需求和环保要求的不断提高，电机转子叠片入磁铁机构的作用将会更加重要。

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