[發明專利]一種切向式永磁同步電動機轉子

無效

• 申請號: 201210260227.0
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102780293A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 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;H02K21/02
• 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，具體是一種切向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，采用切向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永磁體的特性來進行永磁體的優化設計，因而導致電機的成本較高。

具體分析如下：如圖1、圖2所示，采用切向磁路結構的轉子包括鋼軸1和轉子鐵芯2；轉子鐵芯2端面均勻分布有偶數個徑向永磁體槽3；鋼軸1表面壓裝有非導磁套4；轉子鐵芯2內圈壓裝于非導磁套4外表面；各個徑向永磁體槽3內均安裝有永磁體5；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6。下面結合圖1、圖2進行分析：如圖1所示，鋼軸和轉子鐵芯之間為緊配合。隔磁磁橋的數目是轉子極數的兩倍以上，隔磁磁橋起到防止漏磁的作用，又是漏磁的通道。如圖2所示，力T1T2、T3T4共同構成了轉子鐵芯對鋼軸的壓力，力N則是鋼軸對轉子鐵芯的支承反作用力。在轉子受到扭矩后，鋼軸與轉子鐵芯之間會有摩擦力出現以阻止二者相對轉動，此時力T3T4對轉子內各部件起到抱合作用。由于鋼軸與轉子鐵芯緊配合的力主要來自力T1T2，力T3T4是轉子鐵芯發生變形后才出現的力，因而通過受力分析與計算可知：力T3T4遠小于力T1T2。由于力T3T4較小，在扭矩達到一定程度時不能將轉子內各部件抱得很緊，便會有較大的扭矩集中在轉子的幾個隔磁磁橋上。由于隔磁磁橋從減少漏磁的角度通常設計為薄板狀，其抗彎曲能力較差，因此電機在長期的正反向運行中就會出現疲勞損壞。在設計上述采用切向磁路結構的轉子時，所有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，反向磁場在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永磁體的特性來進行永磁體的優化設計，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切向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，提供了一種切向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：一種切向式永磁同步電動機轉子，包括鋼軸和轉子鐵芯；轉子鐵芯端面均勻分布有偶數個徑向永磁體槽；鋼軸表面壓裝有非導磁套；轉子鐵芯內圈壓裝于非導磁套外表面；各個徑向永磁體槽內均安裝有永磁體；各個徑向永磁體槽的內端均留有開口。

工作時，徑向永磁體槽內端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二分之一，即相當于減少了二分之一的漏磁，由此可以適當減少永磁體的用量，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內側的隔磁磁橋，使得力T1T2降為零，鋼軸與轉子之間緊配合的力全部來自力T3T4，如圖5所示。由于力T3T4全部作用于轉子外側，通過設計適當的鋼軸與轉子鐵芯之間的配合公差，使得力T3T4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，由于隔磁磁橋的體積通常不到轉子體積的千分之一，分解到隔磁磁橋上的扭矩便不到作用于轉子上的扭矩的千分之一，因此隔磁磁橋所受到的主要是拉力。由于隔磁磁橋是塑性材料，此材料的機械性能是抗拉不抗扭或彎。因此，在滿足同樣機械強度的前提下，與現有永磁同步電動機轉子中的隔磁磁橋相比，本發明所述的一種切向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，本發明所述的一種切向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。