[發明專利]一種徑向式永磁同步電機轉子結構

有效

• 申請號: 201210019622.X
• 申請日: 2012-01-22
• 公開（公告）號: CN102545434A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 方攸同;馬子魁;盧琴芬;黃曉艷;馬吉恩;張建承;陳威
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/28
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 趙芳;徐關壽

技術領域

本發明涉及一種徑向式永磁同步電機的轉子結構，尤其涉及一種用于高速鐵路列車永磁牽引電機的永磁體內置徑向式永磁電機轉子。

背景技術

電機是以磁場為媒介進行機械能和電能相互轉換的電磁裝置。為了在電機內部建立進行機電能量轉換所必需的氣隙磁場，可以有兩種方法。一種是在電機繞組內通以電流來產生磁場，例如普通的直流電機和同步電機。這種電勵磁的電機既需要有專門的繞組和相應的裝置，又需要不斷提供給能量以維持電流流動；另一種是由永磁體產生磁場。由于永磁材料的固有特性，它經過預先磁化（充磁）以后，不再需要外加能量就能在其周圍空間建立磁場，即所謂的永磁電機。

與傳統勵磁電機相比，永磁同步電機具有結構簡單、損耗小、功率因數高、效率高、功率密度高、起動力矩大、溫升低、輕量化等顯著特點。隨著稀土永磁材料（特別是釹鐵硼永磁材料）磁性性能的不斷提高和完善以及價格的逐步降低，永磁電機研究開發逐步成熟，使永磁電機在國防、工農業生產和日常生活等方面獲得了越來越廣泛的應用。

永磁同步電機是依靠安裝在轉子上的永久磁鐵產生磁場的電動機，定子結構與普通同/異步電動機基本相同，即由硅鋼片疊壓構成的定子鐵心和嵌在定子鐵心槽內的定子線圈組成，定子線圈的連接使三相交流電產生旋轉磁場。轉子由轉子鐵心和永磁體構成，這是永磁電機與其他類型電機的主要區別，轉子磁路結構是永磁電機的關鍵技術所在。轉子磁路結構不同，則電動機的運行性能、控制策略、制造工藝和使用場合也不同。

按照永磁體在轉子上位置的不同，永磁同步電機的轉子磁路一般可分為表面式、內置式和爪極式等三種。表面式轉子磁路結構簡單、制造成本低，但轉子表面無法安放啟動繞組，因而無異步啟動能力。內置式轉子的永磁體位于轉子內部，按永磁體磁化方向與轉子旋轉方向的相互關系，內置式轉子磁路結構又可分為徑向式、切向式和混合式三種。與表面式轉子相比，永磁體內置式轉子可對機械強度較低的永磁體進行保護。

但上述類型的轉子均存在機械強度低不足、轉子表面渦流損耗嚴重等缺點，無法滿足高轉速、大功率、大直徑永磁牽引電機轉子的要求。

中國專利申請201010513307.3號披露了一種大功率永磁電機轉子，采用永磁體內嵌式結構，轉子由沿軸向的至少兩個轉子單元構成，每個轉子單元相鄰兩極永磁體之間的鐵心上開設有沿轉子軸向的隔磁凹槽，相鄰的轉子單元之間設有不導磁材料制成的隔板，轉子單元兩端設有端板，至少兩個轉子單元通過軸向定位拉緊螺栓進行固定。

這種永磁電機轉子存在以下缺點：1、轉子極靴受到的離心力由端板、隔板和定位拉緊螺栓共同承擔，也就是說固定轉子單元的定位拉緊螺栓需要承受彎矩，當轉子高速旋轉時，離心力很大，容易造成定位拉緊螺栓被離心力折斷，也就是說，該轉子不適用于高速旋轉的電機。2、雖然在鐵心開設有隔磁凹槽，但是相鄰的永磁體之間的鐵心仍然存在連接部分，相鄰兩極的永磁體磁場容易通過永磁體之間鐵心的連接部分直接連通而造成漏磁，也就是說，該結構無法避免漏磁且漏磁量嚴重。3、隔板設置于相鄰的兩個轉子單元之間，隔板的厚度占用了轉子沿軸向的有效長度；當轉子采用的轉子單元的數目較多且轉子隔板較厚時，轉子的有效長度將急劇減小，從而影響轉子的電磁性能。

發明內容

為克服現有技術的上述缺點，本發明提供了一種機械強度高，適用于高速旋轉電機的徑向式永磁同步電機轉子結構。

一種徑向式永磁同步電機轉子結構，包括轉軸，與轉軸固定連接的轉子鐵心，套置于轉子鐵心外的永磁體，位于永磁體外用于合理分布磁場并對永磁體起到保護作用的轉子極靴，和分別位于轉子鐵心兩端的左端板和右端板；

其特征在于：兩個端板之間設有多個由非導磁材料制成的轉子隔板，轉子極靴之間相互獨立，轉子極靴與轉子隔板間隔分布，轉子隔板將轉子沿軸向分隔為多個轉子單元，每個轉子單元中轉子極靴的兩個端面分別與相鄰的轉子隔板的端面貼緊，每個轉子單元中一個轉子極靴對應于一個永磁體；轉子隔板呈圓環形，轉子鐵心和永磁體穿過轉子隔板中的圓形通孔，轉子鐵心的外側面均勻分布有多個支撐翼板，支撐翼板與轉子隔板間隙配合；左端板、轉子極靴、轉子隔板和右端板貫穿有拉緊螺栓，拉緊螺栓沿軸向鎖緊左右端板和左右端板之間的轉子極靴與轉子隔板。

進一步，支撐翼板的頂面呈與轉子隔板適配的圓弧形，所有支撐翼板的頂面位于同一個圓周上。

進一步，轉子鐵心呈棱柱體，一個永磁體緊貼于轉子鐵心的一個側面上，永磁體與支撐翼板間隔設置，永磁體與支撐翼板之間有間隙，支撐翼板與轉子鐵心之間通過圓弧過渡。

進一步，轉子鐵心內均勻地分布有多個減重通孔。