[發明專利]一種混合式永磁同步電動機轉子

無效

• 申請號: 201210260226.6
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102769347A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 岳群生
• 申請（專利權）人: 岳群生
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及永磁同步電動機，具體是一種混合式永磁同步電動機轉子。

背景技術

永磁同步電動機由定子和轉子組成。永磁同步電動機的轉子的磁路結構可分為徑向磁路結構、切向磁路結構、混合式磁路結構。在現有技術中，采用混合式磁路結構的轉子普遍存在如下問題：一、轉子的機械強度低。二、轉子的漏磁系數大。三、其未能根據反向磁場在轉子中作用的規律以及徑向永磁體的特性來進行徑向永磁體的優化設計，因而導致電機的成本較高。

具體分析如下：如圖1所示，采用混合式磁路結構的轉子包括鋼軸1和轉子鐵芯2；轉子鐵芯2斷面均勻分布有偶數個徑向永磁體槽3和偶數個周向永磁體槽4；轉子鐵芯2內圈壓裝于鋼軸1表面；徑向永磁體槽3頂部與轉子鐵芯2外圓之間構成偶數個隔磁磁橋5；各個徑向永磁體槽3內均安裝有徑向永磁體6；各個周向永磁體槽4內均安裝有周向永磁體9。由圖1可知：轉子鐵芯與鋼軸的緊配合的力來自轉子鐵芯的內環。轉子處于靜態時，其隔磁磁橋不受力。也就是說，轉子處于靜態時，其內各部件（不含鋼軸）沒有抱緊的力。當轉子受到較大的扭矩作用時，全部扭矩都會作用在幾個隔磁磁橋上。由于隔磁磁橋的作用是減少漏磁，因而其通常設計為薄板狀，其抗彎曲能力較差，因此電機長期正反向運行勢必導致隔磁磁橋處發生疲勞破壞。在設計上述采用混合式磁路結構的轉子時，所有徑向永磁體均設計為具有相同的性能參數（通常指剩磁、內稟矯頑力等）。這種設計是基于如下假設進行的：反向磁場在轉子內部永磁體各點的作用是一樣的。然而在工程實際中經常出現這樣的現象：與轉子外圓接近的徑向永磁體，當受到電機負載起動或過載失步時所出現的大電流反向磁場的沖擊就出現退磁現象，而離轉子外圓較遠的徑向永磁體就沒有出現退磁現象。這種現象表明：反向磁場在轉子內部永磁體各點的作用是不一樣的。換言之，反向磁場對轉子內部永磁體各點的作用與該點到圓心的距離有關：該點離圓心的愈近，反向磁場對該點的作用愈弱，反之則相反。根據這一結論可以得出：現有永磁同步電動機轉子未能根據反向磁場在轉子中作用的規律以及徑向永磁體的特性來進行徑向永磁體的優化設計，因而導致電機的成本較高。基于上述分析，針對現有技術中采用混合式磁路結構的轉子機械強度低、漏磁系數大、以及導致電機成本較高的問題，有必要發明一種全新的永磁同步電動機轉子。

發明內容

本發明為了解決現有永磁同步電動機轉子機械強度低、漏磁系數大、以及導致電機成本較高的問題，提供了一種混合式永磁同步電動機轉子。

本發明是采用如下技術方案實現的：一種混合式永磁同步電動機轉子，包括鋼軸和轉子鐵芯；轉子鐵芯斷面均勻分布有偶數個徑向永磁體槽；各個徑向永磁體槽內均安裝有徑向永磁體；鋼軸上按極性均勻分布有偶數個瓦形永磁體，相鄰兩個瓦形永磁體的極性不同，且相鄰兩個瓦形永磁體之間留有間隙；各個徑向永磁體槽的內端均留有開口，且各個開口分別與各個間隙相對應；轉子鐵芯內圈壓裝于各個瓦形永磁體外側面。

工作時，瓦形永磁體構成徑向磁路，徑向永磁體槽內的徑向永磁體構成切向磁路，二者共同構成混合磁路。瓦形永磁體作為鋼軸和轉子鐵芯之間的連接部件，起到了防止徑向永磁體槽內的徑向永磁體在底部的漏磁的作用，同時又為轉子提供了磁通。徑向永磁體槽內側留有開口的作用如下：其一，將現有轉子中的隔磁磁橋的數目減少了三分之二，即相當于減少了三分之二的漏磁，由此可以適當減少徑向永磁體的用量，降低電機制造成本。其二，改變了轉子內部的受力狀態。由于減少了現有技術轉子中位于轉子鐵芯內側的隔磁磁橋，鋼軸與轉子鐵芯之間緊配合的力全部來自力T，如圖4所示。由于力T全部作用于轉子鐵芯外側，通過設計適當的鋼軸與轉子鐵芯之間的配合公差，使得力T足夠大，將轉子內各部件抱緊形成一剛體。此時作用于轉子上的扭矩即完全分解在轉子的各個部位。作用于隔磁磁橋上的主要是拉力，其扭矩幾乎為零。因此，在滿足同樣機械強度的前提下，與現有轉子中的隔磁磁橋相比，本發明所述的一種混合式永磁同步電動機轉子的隔磁磁橋可以設計得更薄，其漏磁更少，由此可以進一步減少永磁體的用量，進一步降低電機制造成本。基于上述過程，本發明所述的一種混合式永磁同步電動機轉子有效解決了現有永磁同步電動機轉子機械強度低、漏磁系數大的問題。