[實用新型]可減少齒槽轉矩的電機轉子

有效

• 申請號: 201320107839.6
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN203104161U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 周連明;蘇曉燕
• 申請（專利權）人: 南通萬寶磁石制造有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

本實用新型涉及永磁變頻電機，特別是其轉子的生產技術領域。

所有永磁變頻電機的轉動部件必定會使用各種不同的永久磁石。此部件在電機上是屬運轉機構，通稱為電機的轉子。目前變頻電機所使用的電機轉子，若其轉子使用燒結鐵氧磁石，則大都是采用瓦型貼片方式。

但是所有轉子的瓦型鐵氧體大都會粘貼于由多層矽鋼片疊成的背鐵外周，主要目的是為了減少磁石的磁阻，以增加磁石的表面磁束密度。

由于瓦型鐵氧體的尺寸在加工時存在一定的公差，常發生的問題就是：粘貼到最后一片鐵氧體時，需要足夠空間讓鐵氧體安裝進入背鐵內。為解決此問題，通常在每片磁石之間預留0.3mm的間隙，以方便地安裝最后一片鐵氧體。

粘貼的問題解決后，接踵的問題來了：通常變頻電機最關鍵的就是其運轉要能平順，靜音且沒有任何的噪音，尤其在電機變換各種不同的速度時，最忌諱有上述任何一種現象發生。故電機如果發生抖動，或者任何的異聲，在變頻電機都是不被允許或接受的。

當瓦型鐵氧體貼在背鐵后測量其轉子波形，通常會有方波或是馬鞍波發生，而且在N極和S極交界處，往往會有異常的小突波發生。而人們希望的是：磁石（即轉子）的波形是種完整的弦波，但以上轉子由于其構造的客觀是完全無法實現的。

于是有人減少磁石的瓦型鐵氧體貼片數量，在轉子上僅貼三片的瓦型鐵氧體，卻在每片的瓦型鐵氧體充上四極，如此整個轉子就有12個極數。雖然可改善磁石的波形，但畢竟還存在磁石間隙的問題。

人們又在背鐵的圓周上設計與瓦型鐵氧體數量相同的凸槽，由于凸槽的存在，N極與S極的交界處就沒有突出的波峰。如此改進的確能大大提升電機的順滑度，但是還是不能獲理理想的弦波波形。為了獲得理想的弦波波形，人們又在瓦型鐵氧體設計上采用以下兩種不同方式：一種是，瓦型鐵氧體的內外徑采用不同圓心的設計，通常是內徑比外徑下降若干厘米，如此設計的磁石就可得到中間厚兩頭緣部較薄瓦型磁石，經充磁后就可得到完美的弦波波形。另一種是，采用經驗公式△h=△m?x?cos(θx?p)計算，也使瓦型鐵氧體的兩側緣部薄于中間，也有獲得完美的弦波波形。

眾所周知，電機轉子通常的工作狀態是高速旋轉，采用粘貼方式的瓦型鐵氧體需承受極大的離心力，為了防止瓦型鐵氧體飛出，在初期人們使用0.1mm以下的無縫鋁管，或者銅管套在磁石的外徑，然后用厭氧膠貼附。但貼附的瓦型鐵氧體外徑并非真圓，工藝上還需對磁石整體外圓再加工一次。又因磁石表面罩上0.1mm鋁管或者銅管，結果讓磁石的表面磁束密度降低。后來，人們在磁石的外周采用熱縮膜包覆，此方法比前者方便，且又省略了磁石外周圍的加工，但是還會減少磁石的表面磁束密度。為了不使電機的扭力降低，勢必要提升磁石的牌號等級，如此；無形中對磁石的購置成本又提升了。

為了克服以上問題，人們在瓦型鐵氧體相鄰的極間做成鳩尾插槽，把瓦型鐵氧體插入鳩尾插槽內，然后再用厭氧膠貼附加固。如此就不用擔心因為高轉速產生的離心力，造成磁石的開裂或者脫落。此種設計方式，不但有了電機所需的弦波之外，更保有了磁石表面應有的表面磁束密度。

以上陳述的瓦型鐵氧體貼片的改進方式，確實可讓電機運轉滑順，且無抖動及噪音。當瓦型鐵氧體磁能積不夠時（即電機的氣隙密度不夠時），通常會改成粘結釹鐵硼的磁石，以取代瓦型鐵氧體貼片方式，以增加電機的氣隙密度。

以上陳述的瓦型鐵氧體貼片的改進方式，確實可讓電機運轉滑順，且無抖動及噪音。當瓦型鐵氧體磁能積不夠時（即電機的氣隙密度不夠時），通常會改成粘結釹鐵硼的磁石，以取代瓦型鐵氧體貼片方式，以增加電機的氣隙密度。

本實用新型目的是提出一種既方便生產、安裝，不必擔心釹鐵硼磁性材料與背鐵分離，還能減少齒槽轉矩（即頓轉轉矩）的電機轉子。

本實用新型包括背鐵，在背鐵外周設置釹鐵硼磁性材料，其特征在于所述背鐵為橫截面為等邊的多邊形的柱體，所述釹鐵硼磁性材料為外周呈圓形，內周呈與背鐵具有相同邊數的多邊形的環形，所述釹鐵硼磁性材料套置在背鐵外，以背鐵的多邊形中每個角的中心作為環狀釹鐵硼磁性材料每個磁極的中心，在與背鐵的多邊形中每個邊相對的環狀釹鐵硼磁性材料段上分別充有磁性。

設計生產時，將背鐵橫截面的多邊形設計成與生產的電機轉子的極數相等的偶數邊數，即可形成與兩側薄中間厚的多個瓦型鐵氧體貼片相當的效果，每段環狀釹鐵硼磁性材料的表磁極皆可得到完美的弦波，而且電機運轉平順，且無抖動及噪音。本實用新型方便生產組裝，使用過程安全。

為了加強背鐵與環狀釹鐵硼磁性材料的結合性，本實用新型還在環狀釹鐵硼磁性材料和背鐵之間設置粘結膠。