CN100395942C - 橡胶永磁体辅助励磁的粘结式同步磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴向迭片式同步磁阻电机，其特征在于：转子(2)含有紧套在转轴(3)上的转子支架(21)以及橡胶永磁体片(22)和轴向硅钢片迭片(23)。所述永磁体片(22)和轴向迭片(23)沿着转子径向由内向外各自先后依次层叠式地相互粘结在转子支架(21)上；在所述转子(2)外还紧套一个加强固定用的不锈钢转子套(8)。该电机不仅添加用来辅助励磁的橡胶磁体，而且取消了转子上固定轴向迭片的销钉，有效的提高了电机的转矩密度和功率密度，提高电机的性能体积比和性能重量比，更重要的是大大提高了电机的恒功率速度范围。

Description

橡胶永磁体辅助励磁的粘结式同步磁阻电机

技术领域

本发明涉及一种同步磁阻永磁电机，又可称为永磁辅助励磁的轴向迭片同步磁阻电机(简称SR-PM电机)，辅助励磁材料为橡胶磁体，属于新型特种电机领域。

背景技术

本发明基于已有的永磁辅助励磁的轴向迭片同步磁阻电机。已有的轴向迭片同步磁阻电机，由于需要较大的励磁功率，导致电机的功率因数和效率都较低，因此出现了永磁辅助励磁的同步磁阻电机。但已有的轴向迭片同步磁阻电机及永磁辅助励磁的轴向迭片同步磁阻电机都采用销钉固定轴向迭片，导致有效磁路磁阻增加过大，电机性能比没有销钉的性能下降很多。本发明是一种利用橡胶磁体辅助励磁的轴向迭片同步磁阻电机，添加的橡胶磁体起提高功率因数、效率的目的，并且轴向迭片的固定采用强力胶粘结和转子外套相结合的方式，不仅添加用来辅助励磁的橡胶磁体，而且取消了转子上固定轴向迭片的销钉，取消销钉后将有效的提高电机的转矩密度和功率密度，提高电机的性能体积比和性能重量比。

发明内容

为了克服现有的永磁辅助励磁的轴向迭片同步磁阻电机的缺陷，消除紧固轴向迭片的不锈钢销钉给磁阻电机的性能带来的磁路上的改变和性能上的下降，发明了一种粘结式的橡胶永磁体辅助励磁的同步磁阻电机。

本发明的特征在于：

该同步磁阻电机含有：定子铁心1、转子2、转轴3、定子绕组4、前端盖5、后端盖6、轴承7以及转子套8，其中：转子2含有：

a：转子支架21，该支架21由硅钢片迭压成形或导磁钢材直接成形，所述转子支架21紧套在转轴3上；

b：橡胶永磁体片22和轴向硅钢片迭片23，它们沿着转子2的半径方向由内向外各自先后依次层叠式地相互粘结在所述转子支架21上，相邻两个极的极性相反，再通过磨削转子2的外圆至所要求的尺寸而成；

转子套8，用不锈钢材料制成，该转子套8是紧套在转子2上的。

所述橡胶永磁体片22和轴向硅钢片23在转子2的半径方向的片厚之比为0.3～0.6。

所述转子支架21用导磁的刚性材料制作成形或用硅钢片迭压而成。

这种新型电机的主要特点为：

1.允许q轴磁力线通过整个转子表面而获得最大的q轴电感；

2.由于d轴方向存在多层永磁材料，其磁特性相当于气隙，阻碍d轴磁力线的通过，而使d轴电感很小；

3.永磁材料镶嵌在迭片之间，其磁场与q轴电流作用产生一个正转矩。

这种轴向迭片内置永磁的电机具有良好的弱磁性能，很高的凸极比，因此永磁的需要量较小。该电机兼有同步磁阻电机和永磁同步电机的特性，是一种非常有前途的电机。

SR-PM电机的最大优势是可以做到很高的恒功率比特性，其转矩-转速特性和功率特性和恒功率范围取决于最小的d轴磁链

ψ_dmin＝ψ_PM-L_di_dm

i_dm为最高电流限。图4为几种典型的ψ_dmin下的功率速度特性曲线。这些曲线可分为两种情况。当ψ_dmin＜0时，最大运行转速理论上无限大，但最大输出功率随ψ_dmin的减小(即负得更多)而减小，当ψ_dmin＞0时，最大的运行转速受到了限制但最大的输出功率比ψ_dmin＜0时要大。ψ_dmin＝0为理想的恒功率运行，其理想的恒功率运行范围是无穷大的。但对于普通的同步磁阻电机来说，ψ_dmin＝0是不可能的，因为直轴电感不可能为零，因此ψ_dmin＜0。因此SR-PM电机通过添加永磁体辅助d轴励磁来满足ψ_dmin＝0的条件。对于普通的同步永磁电机，其永磁的添加量较多而交直轴电感的值很小，从而导致ψ_dmin＞＞0，最高速度受到了限制，恒功率范围很窄。

附图说明

图1为电机铁心的轴向截面原理示意图；

图2为电机的装配结构示意图；

图3为转子支架结构示意图；

图4为典型的功率速度特性与d轴最小磁链的关系。

具体实施方方式

该电机有定子铁心1、转子2(含轴向迭片23、橡胶永磁体片22)、转轴3、绕组4、前端盖5、后端盖6、机壳12、轴承7、转子套8、转子支架21组成。转子支架21由硅钢片迭压成形或导磁钢材直接成形，转子支架21紧套在转轴3上，橡胶永磁体片22和轴向硅钢片23交替按一定厚度比粘结在转子支架21上，转子2外面套有加强用的不锈钢圆筒状的转子套8，转轴3通过轴承7支撑。定子的结构和通用异步电机的定子类似，铁心1由硅钢片迭成，开槽，槽中嵌有线圈，线圈相连组成绕组4，为分布绕组，极对数和转子2保持一致，定子铁心1套在机壳12中，机壳通过前端盖5和后端盖6固定。

实施例1

首先由硅钢片迭成图1所示的转子支架21，然后依次在每个弧槽上涂胶，将剪成长方形的橡胶永磁体片22粘到支架21上，相邻两个极的极性相反，然后在橡胶永磁体片22上涂胶，逐层粘结轴向硅钢片23至每层的相应厚度，然后继续粘结下一层橡胶永磁体片22和相应的轴向硅钢片23，粘结足够的层数后，磨转子外圆至合适尺寸，然后将加工好的不锈钢转子套8紧套在转子2上。定子的加工过程和通用异步电机的定子类似，但要求和转子2的极对数相同。

由于橡胶永磁体片22的厚度可以做的很薄(约0.35mm)，因此交互粘结的橡胶永磁体片22和硅钢片23在径向方向上可尽量均匀分布，只要保持厚度之比满足设计要求，这样可有效的减小齿槽效应的影响。

实施例2

和方案一主要的不同是转子支架21由导磁的钢材直接成形，其余步骤同方案一。

Claims (2)

1.橡胶永磁体辅助励磁的粘结式轴向迭片同步磁阻电机，其特征在于，该同步磁阻电机含有：定子铁心(1)、转子(2)、转轴(3)、定子绕组(4)、前端盖(5)、后端盖(6)、轴承(7)以及转子套(8)，其中转子套(8)，用不锈钢材料制成，该转子套(8)是紧套在转子(2)上的，而转子(2)含有：

转子支架(21)，该支架(21)由硅钢片迭压成形或导磁钢材直接成形，所述转子支架(21)紧套在转轴(3)上；

橡胶永磁体片(22)和轴向硅钢片迭片(23)，它们沿着转子(2)的半径方向由内向外各自先后依次层叠式地相互粘结在所述转子支架(21)上，相邻两个极的极性相反，再通过磨削转子(2)的外圆至所要求的尺寸而成。

2.根据权利要求1所述的橡胶永磁体辅助励磁的粘结式同步磁阻电机，其特征在于：所述橡胶永磁体片(22)和轴向硅钢片迭片(23)在转子(2)的半径方向的片厚之比为0.3～0.6。

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