CN102386701A - 一种永磁同步电机及其u形转子结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种永磁同步电机及其U形转子结构，公开的U形转子结构具有转子铁心，所述转子铁心的各极均设有永磁体和隔磁桥，各极中所述永磁体的数目至少为三个，所述转子铁心上设有与所述永磁体数目对应以用于安装所述永磁体的安装孔，各所述安装孔之间的转子铁心部分形成加强筋；各极内的所述永磁体呈U形布置，且U形开口朝向转子铁心的外缘。该转子结构每极永磁体之间具有加强筋，则转子铁心的质量、永磁体的质量产生的离心力将由加强筋承受，降低了离心力对隔磁桥强度的影响；且加强筋具有隔磁效果。

Description

一种永磁同步电机及其U形转子结构

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种永磁同步电机及其U形转子结构。

背景技术

随着永磁同步电机开发和控制技术逐渐成熟，以及永磁体在性能和产业化方面的不断发展，各个领域对采用永磁同步电机，特别是永磁同步变频调速电机的兴趣和需求越来越大。目前，永磁同步电机大量应用于各种伺服电机、风力发电领域、以及石油钻采和电动汽车驱动电机等。

永磁同步电机包括定子结构、转子结构以及转轴，转轴带动转子结构转动。转子铁心的各极均设有永磁体，永磁体可以内置于转子铁心内，即转子铁心上加工出沿轴向延伸的安装孔，将永磁体置于安装孔内并固定。转子铁心上还设有隔磁桥，位于永磁体两端。

然而，现有的转子结构存在下述技术问题：永磁体质量以及转子铁心本身的质量所引起的离心力均会作用于隔磁桥，隔磁桥需承受较大的压力，影响隔磁桥的强度，进而无法满足电机的电磁性能要求，而且，传统结构的转子结构也存在工艺性差、永磁体安装效率也较低等问题。尤其当电机功率较大，如100kW以上，且转速也较高，如1000r/min以上的永磁同步电机应用领域，如中央空调压缩机永磁直驱领域，永磁体和转子铁心的离心力对隔磁桥的影响更为明显，采用传统的转子磁路结构更难以满足要求。

因此，如何降低永磁同步电机转子结构中离心力对隔磁桥造成的影响，提高强度，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种永磁同步电机的U形转子结构，该转子结构各极中永磁体的数目至少为三个，且各永磁体之间具有加强筋，则转子铁心和永磁体的离心力对隔磁桥的影响得以降低。本发明的另一目的是提供一种包括U形转子结构的永磁同步电机。

为达到本发明的第一目的，本发明提供一种永磁同步电机的U形转子结构，具有转子铁心，所述转子铁心的各极均设有永磁体和隔磁桥，各极中所述永磁体的数目至少为三个，所述转子铁心上设有与所述永磁体数目对应以用于安装所述永磁体的安装孔，各所述安装孔之间的转子铁心部分形成加强筋；各极内的所述永磁体呈U形布置，且U形开口朝向转子铁心的外缘。

优选地，各极中所述永磁体沿各级对应的转子铁心端面的径向中心线对称分布。

优选地，各极中所述永磁体的数目为四个，径向中心线两侧的永磁体数目均为两个。

优选地，各极中两端的所述永磁体的尺寸小于所述安装孔的尺寸，以形成隔磁空隙。

优选地，所述转子铁心的极数为四极、六极或八极。

该发明中U形转子结构的每一极设有至少两个永磁体，且永磁体之间具有加强筋，则随转轴旋转时，U形永磁体范围内转子铁心的质量、永磁体的质量产生的离心力将由加强筋承受，降低了离心力对隔磁桥强度的影响；且加强筋具有隔磁效果。进行转子结构的具体设计时，进行应力分析计算，在保证每个加强筋和隔磁桥所受的应力值满足要求的情况下，获取最佳的加强筋和隔磁桥的尺寸，使得隔磁桥的强度、电机的电磁性能最佳，且留有一定的安全裕度，保证电机运行的可靠性。

为达到本发明的另一目的，本发明还提供一种永磁同步电机，包括定子结构、转子结构，以及转轴，所述转子结构为上述任一项所述的U形转子结构。由于上述U形转子结构具有上述技术效果，具有该U形转子结构的永磁同步电机也具有相同的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提永磁同步电机的U形转子结构一种具体实施方式的结构示意图，该图仅示出转子结构的一极。

图中，转轴200、转子铁心100、永磁体101、隔磁桥102、加强筋103、安装孔104。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种永磁同步电机的U形转子结构，该转子结构各极中永磁体的数目至少为三个，且各永磁体之间具有加强筋，则转子铁心和永磁体的离心力对隔磁桥的影响得以降低。本发明的另一核心是提供一种包括转子结构的永磁同步电机。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提永磁同步电机的U形转子结构一种具体实施方式的结构示意图，该图仅示出转子结构的一极，下述方案不受转子极数的限制，可以适用于四极、六极、八极等电机的转子结构。

该实施例中永磁同步电机的转子结构，具有转子铁心100，转子铁心100贯穿电机的转轴200，转轴200驱动转子铁心100相对于电机的定子转动。转子铁心100的各极均设有永磁体101和隔磁桥102。转子铁心100各极中永磁体101的数目至少为三个，图1中转子铁心100的一极中设置了四个永磁体101。

转子铁心100上设有与永磁体101数目对应的安装孔104，安装孔104沿转子铁心100的轴向延伸，各安装孔104之间的转子铁心100部分形成加强筋103，如图1所示，各安装孔104独立设置。且各极内永磁体101呈U形布置，且U形开口朝向转子铁心100的外缘。图1中永磁体101沿该极对应的转子铁心100端面的径向中心线对称分布，径向中心线两侧的永磁体101数目均为两个，则该结构更有利于每对极的磁体对应，使得整个转子中磁场的分布更为均匀。针对该U形永磁体布置方式，设置四块永磁体101便于形成U形，且满足磁场强度需求。

各极中两端的永磁体101的尺寸小于安装孔104的尺寸，以形成隔磁空隙，如图1所示。隔磁空隙可以进一步加强隔磁效果，与隔磁桥102共同实现隔磁功能。在设置隔磁空隙时，可以在安装孔104的孔壁上加工出缺口或楔槽内结构，以便固定永磁体101。

转子结构随转轴旋转时，U形永磁体101范围内的转子铁心100的本身质量、永磁体101的质量将会产生离心力，由于上述实施例中各极永磁体101之间具有加强筋103，则产生的离心力将由永磁体101之间的加强筋103来承受，降低了离心力对隔磁桥102强度的影响；且加强筋103具有隔磁效果。

进行转子结构的具体设计时，在满足电机电磁性能和转子制造工艺要求的前提下，根据电机在运行的最高转速下，可以对永磁体101、转子铁心100离心力的作用进行应力分析计算，在保证每个加强筋103和隔磁桥101所受的应力值满足要求的情况下，获取最佳的加强筋103和隔磁桥102的尺寸，以使隔磁桥103的强度、电机的电磁性能最佳，并留有一定的安全裕度，保证电机运行的可靠性。

此外，由于各极内永磁体101的数目较多，各永磁体101的尺寸相对较小，将永磁体101安装至转子铁心100上时，仅需根据永磁体101在电机每个N、S极下的规定方向，利用非导磁材料制成的导向工装将永磁体101推入，安装完成后利用装置轴向固定永磁体101即可。整个磁钢安装过程工艺性好，生产效率高。

除了上述转子结构，本发明还提供一种永磁同步电机，包括定子结构、转子结构，以及转轴200，转子结构为上述任一实施例所述的U形转子结构。由于上述U形转子结构具有上述技术效果，具有该U形转子结构的永磁同步电机也具有相同的技术效果。

以上对本发明所提供的一种永磁同步电机及其U形转子结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种永磁同步电机的U形转子结构，具有转子铁心，所述转子铁心的各极均设有永磁体和隔磁桥，其特征在于，各极中所述永磁体的数目至少为三个，所述转子铁心上设有与所述永磁体数目对应以用于安装所述永磁体的安装孔，各所述安装孔之间的转子铁心部分形成加强筋；各极内的所述永磁体呈U形布置，且U形开口朝向转子铁心的外缘。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的U形转子结构，其特征在于，各极中所述永磁体沿各级对应的转子铁心端面的径向中心线对称分布。

3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机的U形转子结构，其特征在于，各极中所述永磁体的数目为四个，径向中心线两侧的永磁体数目均为两个。

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机的U形转子机构，其特征在于，各极中两端的所述永磁体的尺寸小于所述安装孔的尺寸，以形成隔磁空隙。

5.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机的U形转子结构，其特征在于，所述转子铁心的极数为四极、六极或八极。

6.一种永磁同步电机，包括定子结构、转子结构，以及转轴，其特征在于，所述转子结构为权利要求1至5任一项所述的U形转子结构。