CN104518586A - 适用于大型永磁同步电机的直槽错极结构 - Google Patents

适用于大型永磁同步电机的直槽错极结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型永磁电机转子铁芯，转子铁芯由多片转子冲片叠装而成，转子铁芯均匀分布放置永久磁体，按Ｎ－Ｓ极性交错排列，永久磁体可以表贴在转子铁芯表面上，也可以镶嵌在转子铁芯内部。整个转子铁芯沿轴向分成独立的两个部分，一部分转子铁芯的磁极极弧中心线相对于另一部分转子铁芯的磁极极弧中心线在圆周上错开一个角度（即错极），这个角度等于两个相邻的定子槽夹角的一半。对应这种错极转子铁芯的定子铁芯是一个由多片定子冲片叠装而成的直槽定子铁芯。这种直槽错极配合，是消弱齿谐波谐波电势，同时削弱齿谐波磁场引起的附加转矩，降低电机的电磁振动和噪声，提高电机效率的新途径。

Description

适用于大型永磁同步电机的直槽错极结构
技术领域
本发明涉及一种转子铁芯及具有该转子铁芯的电机，属于电机技术领域。
背景技术
随着现代工业的发展，对各种机械设备的运行精确度、平稳性要求越来越高，此外还要求降低工作、生活的环境噪音。电机是机械设备的主要动力源，电机的振动、噪声越来越多的被关注，解决电机的振动和噪声是电机设计人员和电机生产厂必须面对的。电机产生电磁振动噪声的原因很多，削弱谐波减小振动噪声的手段也很多，如定子采用短距绕组，使用磁性槽楔等。
电机内部有各种频率的谐波，定子铁芯采用分布短距绕组时，除齿谐波之外的其它谐波幅值均被极大程度的削弱了，但齿谐波几乎不受影响。
在中小型电机中为了削弱齿谐波电势常采用定子斜槽的措施，斜槽一般是将定子绕组直线部分斜1个定子槽距，这样导体上感应的齿谐波电势的相位相互错开，各段导体的电动势进行矢量相加，从而大大削弱齿谐波电势。
对于异步电机，因为电机的定子铁芯和转子铁芯均开槽，从而造成整个气隙圆周范围磁阻不均匀，电机运行时电磁转矩和感应电动势相应波动。如果转子铁芯采用斜槽后，形成的电磁转矩和感应电动势近似于同一根转子导条均匀分布在一段圆周范围内的平均值，能有效地削弱齿谐波磁场所产生的谐波电动势，从而削弱由这些谐波磁场引起的附加转矩，降低电磁振动和噪声,故中小型铸铝转子异步电机普遍采用转子斜槽。
对大型自起动永磁同步电机或永磁同步电机来说，定子线圈采用较硬的扁铜线，如果采用斜槽技术，在工艺上实现起来有一定的困难。如果将转子设计成斜极、转子起动笼条设计为斜笼，工艺实现难度更大。
发明内容
鉴于现有电机齿谐波抑制技术不适应大型永磁同步电机或自起动永磁同步电机，本发明提出一种新的电机转子铁芯结构，配合直槽定子铁芯，能有效削弱齿谐波电势和转矩，从而降低了电机运行时的振动和噪声。
本发明采用了如下技术方案：转子铁芯由多片转子冲片叠装而成，转子铁芯均匀分布放置永久磁体，按Ｎ－Ｓ极性交错排列，永久磁体可以表贴在转子铁芯表面上，也可以镶嵌在转子铁芯内部。整个转子铁芯沿轴向分成独立的两个部分，一部分转子铁芯的磁极极弧中心线相对于另一部分转子铁芯的磁极极弧中心线在圆周上错开一个角度（即错极），这个角度等于两个相邻的定子槽夹角的一半。对应这种错极转子铁芯的定子铁芯是一个由多片定子冲片叠装而成的直槽定子铁芯。
构成所述转子铁芯的两个部分轴向尺寸是一样的，转子铁芯的两个部分在轴向是紧贴在一起的。所述和错极转子铁芯配合的定子铁芯是一个完整的、直槽的定子铁芯，没有划分成为两个部分。
与现有技术相比，本发明的转子铁芯和定子铁芯的配合及具有该结构的电机的有益效果在于：这种直槽错极配合，是消弱齿谐波谐波电势，同时削弱齿谐波磁场引起的附加转矩，降低电机的电磁振动和噪声，提高电机效率的新途径。
附图说明
图1为本发明的转子铁芯的结构示意图：
图2为构成本发明的转子铁芯的转子冲片的结构示意图；
附图标记说明
1-转子铁芯    2-转子冲片
3-永磁体槽    4-轴向定位孔
5-螺栓
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1和图2所示，本发明的实施例的转子铁芯1，用于与直槽定子铁芯装配在一起，所述定子铁芯上开设有定子槽（图中未示出），转子铁芯1包括多片转子冲片2，如图2所示，转子冲片2上均布有用于容置永磁体的永磁体槽3，一部分转子冲片2的永磁体槽3对齐叠压在一起形成第一半转子铁芯（图中未示出），另一部分转子冲片2的永磁体槽3对齐叠压在一起形成第二半转子铁芯（图中未示出），所述第一半转子铁芯和第二半转子铁芯的永磁体槽错开γ角度叠压在一起形成转子铁芯1，γ等于二分之一两个相邻的定子槽的中心线之间的夹角。
构成第一半转子铁芯的转子冲片数与构成第二半转子铁芯的转子冲片数相同。
为了使错开一定角度的所述第一半转子铁芯和第二半转子铁芯方便的叠压固定在一起，如图2所示，转子冲片2的两个相邻的永磁体槽3之间设置有轴向定位孔4，轴向定位孔4在转子冲片2上均匀分布，轴向定位孔4的中心与转子冲片2的中心的连线与其相邻的一个永磁体槽3的中心线之间形成第一夹角α，轴向定位孔4的中心与转子冲片2的中心的连线与其相邻的另一个永磁体槽3的中心线之间形成第二夹角β，第一夹角α与第二夹角β的差值等于所述定子铁芯两个相邻的定子槽的中心线之间的夹角的度数的一半，叠压在一起的所述第一半转子铁芯和第二半转子铁芯的轴向定位孔4一一对应并用螺栓5（如图1所示）固定。
继续结合图2，在本实施例中，以一个具体的实例来说明：当定子铁芯的两个相邻的定子槽的中心线之间的夹角的度数为3.636度，且第一夹角α的度数为15.909度，第二夹角β的度数为14.091度，第一夹角α和第二夹角β相差1.818度，在所述第一半转子铁芯和第二半转子铁芯叠压时，两部分转子铁芯的永磁体槽3也错开1.818度。如图1所示，由于第一半转子铁芯被第二半转子铁芯挡住，因此，从图1中能看到所有第二半转子铁芯上的所有永磁体槽3，为了表示第一半转子铁芯上的永磁体槽3和第二半转子铁芯上的永磁体槽3之间的错级关系，图1中用虚线示出了一个第一半转子铁芯的永磁体槽3，两个永磁体槽错开的角度的γ为1.818度，也就是两个永磁体槽的中心线之间的夹角为1.818度。
在实际加工过程中，首先将一片转子冲片2按照图2中的方式设置，即其中有两个轴向定位孔4位于同一条水平线m上，然后一片一片的将多片转子冲片2依次叠压上（可以定义为正面朝向设置即正叠），此时的多片转子冲片2的永磁体槽3相对设置，彼此之间没有错位（即无错级），正叠的多片转子冲片2即形成所述第一半转子铁芯。然后将转子冲片2翻过来，再一片一片的叠压在所述第一半转子铁芯上，翻过来叠压在一起的多片转子冲片2即形成所述第二半转子铁芯，可以称第二半转子铁芯为反叠。正叠和反叠的转子冲片2的轴向定位孔4仍然一一相对，可以通过图1所示的螺栓5等连接件紧固在一起，从而形成本发明的转子铁芯1。
所述和错极转子铁芯配合的定子铁芯是一个完整的、直槽的定子铁芯，没有划分成为两个部分。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种转子铁芯和定子铁芯，所述转子铁芯由多片转子冲片叠装而成，转子铁芯均匀分布放置永久磁体，按Ｎ－Ｓ极性交错排列，永久磁体可以表贴在转子铁芯表面上，也可以镶嵌在转子铁芯内部。整个转子铁芯沿轴向分成独立的两个部分，一部分转子铁芯的磁极极弧中心线相对于另一部分转子铁芯的磁极极弧中心线在圆周上错开一个角度（即错极），这个角度等于两个相邻的定子槽夹角的一半。和这种错极转子铁芯配合的定子铁芯是一个由多片定子冲片叠装而成的直槽定子铁芯。
2.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：所述转子铁芯沿轴向分成独立的两个部分其轴向尺寸是一样的。
3.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：所述转子铁芯沿轴向分成独立的两个部分，两部分是紧贴在一起的。
4.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于：所述和错极转子铁芯配合的定子铁芯是一个完整的、直槽的定子铁芯，没有划分成为两个部分。
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