CN102377264A - 一种永磁同步电机转子结构以及永磁同步电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机转子结构，包括转子铁芯，转子铁芯内嵌有由永磁材料制成的主激磁磁钢，转子铁芯两端设置有由永磁材料制成的辅激磁磁钢，辅激磁磁钢外设有用于导通磁路的导磁板，主激磁磁钢和辅激磁磁钢在转子铁芯中形成的磁极数量相同且极性相同。本发明的转子结构中主激磁磁钢和辅激磁磁钢向同一导磁体（转子铁芯的一个磁极）共同激磁，聚磁于同一转子铁芯的磁极，如此有效提高了转子的激磁效果，同样明显提高了电机的磁负荷。

Description

一种永磁同步电机转子结构以及永磁同步电机
技术领域
本发明涉及一种电机转子结构，尤其涉及一种永磁同步电机转子结构。
背景技术
无刷直流电机的转子对电机的激磁效果主要取决于磁钢的激磁，高磁密的激磁可以让电机获得较高的磁负荷，提高电机的功率密度。目前的电机激磁技术中，要想电机获得较高的磁负荷必须选择高性能的稀土磁钢材料；采用低性能永磁材料（如铁氧体）的电机，由于磁负荷过低，使电机的功率密度低、外形尺寸大，应用场合受到很大的限制。高功率密度电机虽然已逐步被市场接受，但由于稀土资源紧缺，近年来稀土成本翻倍增长，因此现有的转子结构已无法满足高性价比产品的市场要求。 
例如中国专利CN 2097466U号公开了一种电机用永磁转子，由永磁铁芯、转子轴和左右端盖组成，永磁铁芯由硅钢片和长条形永磁体组成，硅钢片为整体结构，内部带有成对均匀布置的细槽，长条形永磁体插人硅钢片的细槽中，永磁铁芯紧装在转子轴上，左右端盖将铁芯压紧、固定、密封。该转子即采用在转子铁芯内镶嵌永磁体的结构，由于采用单一的激磁手段，因此转子较难达到高水平的磁负荷，为此不得不采用高成本的稀土类材料。
又有中国专利CN 101123386 B号公开了一种切向磁钢永磁同步电机，包括定子铁心、电枢绕组,切向磁化永磁体、转了N极导磁体、转子S极导磁体、转轴、传动端固定杯罩、非传动端固定杯罩 ,轴承、前端盖 ,后端盖和机壳，其中电枢绕组嵌绕十定子铁心槽内构成电机定子;切向磁化永磁体、转子N极导磁体、转子S极导磁体用传动端固定杯罩和非传动端固定杯罩紧固装于转轴上，构成电机转子;电机定子和电机转子安装在机壳内，机壳两端分别安装前端盖和后端盖，前端盖和后端盖分别通过轴承安装在转轴上，切向磁化永磁体和转子N极导磁体、转子S极导磁体向一端延伸或分别向两端延伸，使其轴向长度超出定子铁心的轴向长度，超出的长度不超出电枢绕组外端部，延伸端位于电枢绕组端接部分之下，长出部分转子外径比与定子铁心对应部分转子外径小。该电机转子结构也采用内嵌永磁体结构，并且该转子内的永磁体向两端部延伸，超出转子铁芯长度，利用定子端部绕组的漏磁来增大气隙磁密，但是端部漏磁的磁通量较小并且非常不稳定，故增加部分对气隙磁密的贡献和增大永磁体以及铁芯长度的成本相比就不具有性价比。又有此类转子在制造过程中转子铁芯无法一次冲压成型，转子铁芯和永磁体需要互相贴合而成，费时费力进一步增加了成本。
发明内容
为了解决背景技术中所涉及的问题，本发明提供一种永磁同步电机转子结构。
本发明提供了一种永磁同步电机转子结构，包括转子铁芯，所述转子铁芯内嵌有由永磁材料制成的主激磁磁钢，所述转子铁芯两端设置有由永磁材料制成的辅激磁磁钢，所述辅激磁磁钢外设有用于导通磁路的导磁板，所述主激磁磁钢和辅激磁磁钢在转子铁芯中形成的磁极数量相同且极性相同。
   通常转子铁芯和导磁板均为良好的导磁材料，而内嵌在转子铁芯中的主激磁磁钢结构，形成内置式永磁转子，为电机的主激磁；转子铁芯两端设置的辅激磁磁钢和导磁板形成轴向磁路回路，为电机的辅激磁。在本发明的转子结构中主激磁磁钢和辅激磁磁钢向同一导磁体（转子铁芯的一个磁极）共同激磁，聚磁于同一转子铁芯的磁极，如此有效提高了转子的激磁效果，同样明显提高了电机的磁负荷。
作为一种优选，所述转子铁芯内开有容纳主激磁磁钢的成对布置的冲片槽，所述成对的冲片槽以转子铁芯轴线为对称中心对称分布。
作为一种优选，所述成对布置的冲片槽的一端通过连接槽相连，所述连接槽内以及冲片槽的另一端均设有磁桥。
作为一种优选，所述辅激磁磁钢的截面形状为圆形或扇形。
作为一种优选，所述辅激磁磁钢的截面形状为扇形且其数量为主激磁磁钢数量的一半。
作为一种优选，所述冲片槽的截面形状为π形或W形。
作为一种优选，所述成对布置的冲片槽的轴线所成的角度为30-70°并且相交于转子铁芯的对称中心。
本发明还提供了一种永磁同步电机，包括如上所述的转子结构，所述转子铁芯外设有定子铁芯，所述定子铁芯内嵌有定子绕组，所述转子铁芯和定子铁芯之间设有气隙。
作为一种优选，所述转子铁芯内设有转轴。
作为一种优选，所述主激磁磁钢和辅激磁磁钢均为铁氧体类永磁材料。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、         本发明的转子结构中主激磁磁钢和辅激磁磁钢向同一导磁体（转子铁芯的一个磁极）共同激磁，聚磁于同一转子铁芯的磁极，如此有效提高了转子的激磁效果，同样明显提高了电机的磁负荷。本发明的转子结构在校核动平衡时可以在导磁板上相应的添加或去除物质，实现转子的动平衡。
2、         本发明的永磁同步电机可以获得较大的磁负荷，因此可以采用较廉价的非稀土类永磁材料，节约了成本，性价比较高。
 
附图说明
图1为本实施例的示意图；
图2为本实施例的横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图以实施例对本发明作进一步说明。
如图1至2所示，一种永磁同步电机，包括转子铁芯4，转子铁芯4内嵌有由永磁材料制成的主激磁磁钢3，转子铁芯4两端设置有由永磁材料制成的辅激磁磁钢6，辅激磁磁钢6外设有用于导通磁路的导磁板5，主激磁磁钢3和辅激磁磁钢6在转子铁芯4中形成的磁极数量相同且极性相同，转子铁芯4内开有容纳主激磁磁钢3的成对布置的冲片槽，冲片槽的截面形状为π形或W形，成对的冲片槽以转子铁芯4轴线为对称中心对称分布，成对布置的冲片槽的轴线所成的角度为30-70°并且相交于转子铁芯4的对称中心，成对布置的冲片槽的一端通过连接槽相连，连接槽内以及冲片槽的另一端均设有磁桥，辅激磁磁钢6的截面形状为圆形。或者采用图1和2中并未示出的辅激磁磁钢6的截面形状为扇形，且其辅激磁磁钢6数量为主激磁磁钢3数量的一半。转子铁芯4外设有定子铁芯1，定子铁芯内嵌有定子绕组2，转子铁芯4和定子铁芯1之间设有气隙。转子铁芯4内设有转轴，主激磁磁钢3和辅激磁磁钢6均为铁氧体类永磁材料。
转子铁芯4和导磁板5均为良好的导磁材料；主激磁磁钢3镶嵌在转子铁芯4内部，形成内置式永磁转子结构，为电机的主激磁；辅激磁磁钢6贴在转子铁芯4的两侧，并使用导磁板5形成轴向磁路回路，为电机的辅激磁。主激磁磁钢3产生的激磁磁极和辅激磁磁钢6在转子铁芯4中磁极数量相同且极性相同。如此主辅激磁可以形成电机转子多块磁钢向同一导磁体共同激磁效果，并聚磁于转子铁芯4的同一磁极；如此有效提高了转子的激磁效果，同样明显提高了电机的磁负荷；此外电机增加的辅助磁路的轴向尺寸低于低于定子绕组2的端部，不影响电机的空间布置。因此该发明适合于低性能永磁材料（如铁氧体）的替代高性能铁氧体（如钕铁硼）的电机方案，特别适用于无稀土材料的低成本高功率密度电机方案。
以长径比为1的转子举例，在采用相同的磁性材料的前提下，比仅采用内嵌永磁体磁钢转子结构的聚磁铁芯可增加磁密40%以上。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明充分利用了转子的轴向空间，配合π形或W形冲片槽的转子冲片铁芯，能有效增加转子的聚磁效果，明显提高电机的磁负荷及功率密度，采用本发明技术的无刷直流电机可以既避免稀土的应用，又能满足高功率密度的设计要求。
以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改。但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机转子结构，包括转子铁芯（4），其特征在于：所述转子铁芯（4）内嵌有由永磁材料制成的主激磁磁钢（3），所述转子铁芯（4）两端设置有由永磁材料制成的辅激磁磁钢（6），所述辅激磁磁钢（6）外设有用于导通磁路的导磁板（5），所述主激磁磁钢（3）和辅激磁磁钢（6）在转子铁芯（4）中形成的磁极数量相同且极性相同。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机转子结构，其特征在于：所述转子铁芯（4）内开有容纳主激磁磁钢（3）的成对布置的冲片槽，所述成对的冲片槽以转子铁芯（4）轴线为对称中心对称分布。
3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机转子结构，其特征在于：所述成对布置的冲片槽的一端通过连接槽相连，所述连接槽内以及冲片槽的另一端均设有磁桥。
4.根据权利要求2或3任一所述的一种永磁同步电机转子结构，其特征在于：所述辅激磁磁钢（6）的截面形状为圆形或扇形。
5.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机转子结构，其特征在于：所述辅激磁磁钢（6）的截面形状为扇形且其数量为主激磁磁钢（3）数量的一半。
6.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机转子结构，其特征在于：所述冲片槽的截面形状为π形或W形。
7.根据权利要求6所述的一种永磁同步电机转子结构，其特征在于：所述成对布置的冲片槽的轴线所成的角度为30-70°并且相交于转子铁芯（4）的对称中心。
8.一种永磁同步电机，其特征在于：包括如权利要求1至7任一所述的转子结构，所述转子铁芯（4）外设有定子铁芯（1），所述定子铁芯内嵌有定子绕组（2），所述转子铁芯（4）和定子铁芯（1）之间设有气隙。
9.根据权利要求8所述的一种永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁芯（4）内设有转轴。
10.根据权利要求8所述的一种永磁同步电机，其特征在于：所述主激磁磁钢（3）和辅激磁磁钢（6）均为铁氧体类永磁材料。
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