[實用新型]徑向式永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220028118.1
• 申請日: 2012-01-22
• 公開（公告）號: CN202634108U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬子魁;方攸同;黃曉艷;馬吉恩;盧琴芬;張建承;陳威
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 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(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 趙芳;徐關(guān)壽

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種徑向式永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種用于高速鐵路列車永磁牽引電機(jī)的永磁體內(nèi)置徑向式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)

電機(jī)是以磁場為媒介進(jìn)行機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置。為了在電機(jī)內(nèi)部建立進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換所必需的氣隙磁場，可以有兩種方法。一種是在電機(jī)繞組內(nèi)通以電流來產(chǎn)生磁場，例如普通的直流電機(jī)和同步電機(jī)。這種電勵磁的電機(jī)既需要有專門的繞組和相應(yīng)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(chǎn)生磁場。由于永磁材料的固有特性，它經(jīng)過預(yù)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(jī)。

與傳統(tǒng)勵磁電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、損耗小、功率因數(shù)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）磁性能的不斷提高和完善以及價格的逐步降低，永磁電機(jī)研究開發(fā)逐步成熟，使永磁電機(jī)在國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等方面獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。

永磁同步電機(jī)是依靠安裝在轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵產(chǎn)生磁場的電動機(jī)，定子結(jié)構(gòu)與普通同/異步電動機(jī)基本相同，即由硅鋼片疊壓構(gòu)成的定子鐵心和嵌在定子鐵心槽內(nèi)的定子線圈組成，定子線圈的連接使三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心和永磁體構(gòu)成，這是永磁電機(jī)與其他類型電機(jī)的主要區(qū)別，轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)是永磁電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)所在。轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)不同，則電動機(jī)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(zhuǎn)子上位置的不同，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路一般可分為表面式、內(nèi)置式和爪極式等三種。表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但轉(zhuǎn)子表面無法安放啟動繞組，因而無異步啟動能力。內(nèi)置式轉(zhuǎn)子的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，按永磁體磁化方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的相互關(guān)系，內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又可分為徑向式、切向式和混合式三種。與表面式轉(zhuǎn)子相比，永磁體內(nèi)置式轉(zhuǎn)子可對機(jī)械強(qiáng)度較低的永磁體進(jìn)行保護(hù)。

但上述類型的轉(zhuǎn)子均存在機(jī)械強(qiáng)度不足、轉(zhuǎn)子表面渦流損耗嚴(yán)重等缺點，無法滿足高轉(zhuǎn)速、大功率、大直徑永磁牽引電機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)子，采用永磁體內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子由沿軸向的至少兩個轉(zhuǎn)子單元構(gòu)成，每個轉(zhuǎn)子單元相鄰兩極永磁體之間的鐵心上開設(shè)有沿轉(zhuǎn)子軸向的隔磁凹槽，相鄰的轉(zhuǎn)子單元之間設(shè)有不導(dǎo)磁材料制成的隔板，轉(zhuǎn)子單元兩端設(shè)有端板，至少兩個轉(zhuǎn)子單元通過軸向定位拉緊螺栓進(jìn)行固定。

這種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子存在以下缺點：1、轉(zhuǎn)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(dān)，也就是說固定轉(zhuǎn)子單元的定位拉緊螺栓需要承受彎矩，當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，離心力很大，容易造成定位拉緊螺栓被離心力折彎，也就是說，該轉(zhuǎn)子不適用于高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。2、雖然在鐵心開設(shè)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(jié)構(gòu)無法避免漏磁且漏磁嚴(yán)重。3、隔板設(shè)置于相鄰的兩個轉(zhuǎn)子單元之間，隔板的厚度占用了轉(zhuǎn)子沿軸向的有效長度；當(dāng)轉(zhuǎn)子采用的轉(zhuǎn)子單元的數(shù)目較多且轉(zhuǎn)子隔板較厚時，轉(zhuǎn)子的有效長度將急劇減小，從而影響轉(zhuǎn)子的電磁性能。

實用新型內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本實用新型提供了一種機(jī)械強(qiáng)度高，適用于高速旋轉(zhuǎn)電機(jī)的徑向式永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

徑向式永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)軸，固定于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子鐵心，套置于轉(zhuǎn)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(hù)作用的轉(zhuǎn)子極靴，和分別位于轉(zhuǎn)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(shè)有多個由非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)子隔板，轉(zhuǎn)子極靴之間相互獨立，轉(zhuǎn)子極靴與轉(zhuǎn)子隔板間隔分布，轉(zhuǎn)子隔板將轉(zhuǎn)子沿軸向分隔為多個轉(zhuǎn)子單元，每個轉(zhuǎn)子單元中轉(zhuǎn)子極靴的兩個端面分別與相鄰的轉(zhuǎn)子隔板的端面貼緊，每個轉(zhuǎn)子單元中一個轉(zhuǎn)子極靴對應(yīng)于一個永磁體；轉(zhuǎn)子隔板上設(shè)有允許轉(zhuǎn)子鐵心和永磁體貫穿的通孔，左端板、轉(zhuǎn)子極靴、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子極靴與轉(zhuǎn)子隔板。

進(jìn)一步，永磁體緊貼轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子極靴緊貼對應(yīng)的永磁體；轉(zhuǎn)子隔板上設(shè)有與轉(zhuǎn)子鐵心適配的鐵心通孔，鐵心通孔的邊緣設(shè)有與永磁體對應(yīng)并允許永磁體穿過的磁體通孔，永磁體被限制在轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子隔板限制在磁體通孔內(nèi)。

進(jìn)一步，左端板、右端板、轉(zhuǎn)子極靴和轉(zhuǎn)子隔板上均設(shè)有允許拉緊螺栓穿過的安裝通孔，左、右端板、轉(zhuǎn)子極靴和轉(zhuǎn)子隔板上的通孔分別對位形成允許拉緊螺栓貫穿的安裝通道。