CN104852495A - 一种表贴式高速永磁电机的永磁体固定结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表贴式高速永磁电机的永磁体固定结构，包括保护套、永磁体、转子铁芯及转轴；转子铁芯套装于转轴上，转子铁芯的外表面周向和保护套的内表面周向均分布有与电机磁极数相同的凸台，转子铁芯外表面限位凸台之间的周向槽与瓦片形的永磁体相匹配，永磁体安装在转子铁芯限位凸台之间的周向槽内，保护套内表面上的凸台与转子铁芯外表面上的限位凸台对齐，保护套套于永磁体的外表面，以对永磁体进行保护。本发明永磁体固定结构降低了保护套热套时的温度、永磁体固定可靠、安装简单便捷，能够有效地防止电机在高速运行时永磁体与保护套间的周向移动，充分利用转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩，提高电机的功率密度和动态性能。

Description

一种表贴式高速永磁电机的永磁体固定结构

技术领域

本发明属于永磁电机技术领域，具体涉及一种表贴式高速永磁电机的永磁体固定结构。

背景技术

在高速永磁电机中，表贴式高速永磁电机最为常用。表贴式高速永磁电机的永磁体通常为瓦片形，并贴于转子铁芯的外表面，永磁体可以为一个整体结构，也可以由多个磁体组合而成。表贴式高速永磁电机包括凸出式和插入式，其基本结构如图1所示。通过对永磁体结构的优化设计，可以使表贴凸出式高速永磁电机的气隙磁密波形趋于正弦波的形状，提高电机的性能。表贴插入式高速永磁电机能够充分利用转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩，提高电机的功率密度，改善电机的动态性能。无论是表贴凸出式还是表贴插入式高速永磁电机，转子上永磁体的固定对高速永磁电机的正常运转至关重要。为了防止永磁体在运行过程中发生脱落以及保护套、永磁体、转子铁芯之间的周向移动现象，需要对永磁体进行可靠的固定。目前表贴式高速永磁电机比较常用的永磁体固定的方式是将高强合金或复合材料保护套热套在永磁体的外表面。为了保证转子在高速旋转过程，对永磁体进行保护并防止永磁体周向移动，保护套、永磁体、转子铁芯之间发生周向移动，要求保护套内表面与永磁体外表面之间要有足够大的过盈量。

如果保护套内表面与永磁体外表面间的过盈量的太小，转子在高速旋转过程中，保护套可能无法保护永磁体或者保护套、永磁体、转子铁芯之间就会发生周向移动，这不仅会影响转子的可靠性，而且还会给电机的控制带来许多问题。如果保护套内表面与永磁体外表面之间的过盈量过大，热套保护套时，保护套的加热温度也就越高。如果保护套的加热温度太高，一方面会导致热套过程十分困难，另一方面保护套的温度太高会对永磁体的性能产生一定的影响，甚至会导致永磁体失磁，此外也可能会使永磁体发生破裂。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种表贴式高速永磁电机的永磁体固定结构，能够降低保护套热套时的温度、永磁体固定可靠、安装简单便捷，能有效地对永磁体进行保护，并能够防止电机在高速运行时保护套、永磁体、转子铁芯之间的周向移动，提高了转子的可靠性。

一种表贴式高速永磁电机的永磁体固定结构，包括：保护套、转子铁芯、转轴以及n块永磁体；其中：

所述的转子铁芯套装于转轴上，所述的转子铁芯外表面沿周向分布有n个用于限位的凸台，所述的保护套内表面沿周向也对应分布有n个凸台，n为电机转子周向上的磁瓦数；

所述的永磁体为瓦片形结构且与转子铁芯上相邻凸台之间的周向槽相匹配，并安装在对应的周向槽内；

所述的保护套整体套设于n块永磁体的外表面，且保护套内侧凸台与转子铁芯上的凸台一一对齐。

进一步地，所述的保护套需高温加热至预定温度，其套在永磁体的外部，对永磁体进行保护。

进一步地，所述的转子铁芯上凸台的周向宽度与永磁体尺寸相匹配，径向厚度按电机的功率和动态性能确定。

进一步地，所述的保护套内侧凸台的周向宽度与永磁体尺寸相匹配，径向厚度按照保护套凸台内径与转子铁芯凸台外径之间为间隙配合、过渡配合或不大于保护套内表面与永磁体外表面之间过盈量的过盈配合的原则来确定。

进一步地，所述的保护套采用高强度非导磁金属材料，比如：钛合金、高强度非导磁合金钢等，或高强度复合材料，如碳纤维、玻璃纤维等。

进一步地，所述的转子铁芯的凸台上沿轴向设有通风冷却槽，所述的通风冷却槽与保护套内侧的凸台之间形成通风冷却通道，所述的通风冷却槽的截面可以为三角形、四边形或圆弧形。

进一步地，所述的转子铁芯与转轴可以用导磁材料做成无铁芯的一体式实心结构。

本发明永磁体固定结构的优点在于：降低了保护套热套时的温度、永磁体固定可靠、安装简单便捷，能够有效地对永磁体进行保护，并能够防止电机在高速运行时保护套、永磁体、转子铁芯之间的周向移动，提高了转子的可靠性；另外充分利用转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩，也可以提高电机的功率密度，改善电机的动态性能。

附图说明

图1(a)为传统的4极表贴凸出式高速永磁电机的转子结构示意图。

图1(b)为传统的4极表贴插入式高速永磁电机的转子结构示意图。

图2为本发明4极表贴式高速永磁电机的永磁体固定结构示意图。

图3为本发明4极表贴式高速永磁电机转子上转子铁芯的结构示意图。

图4为本发明4极表贴式高速永磁电机转子上保护套的结构示意图。

图5为本发明4极带有通风冷却通道的表贴式高速永磁电机的永磁体固定结构示意图。

图6为本发明4极带有通风冷却通道的表贴式高速永磁电机转子铁芯的结构示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1(a)所示，传统的4极表贴凸出式高速永磁转子结构，包括保护套1、永磁体2、转子铁芯3、转轴4及非导磁材料的隔磁块5。

如图1(b)所示，传统的4极表贴插入式高速永磁转子结构，包括保护套1、永磁体2、转子铁芯3及转轴4。转子铁芯3的外表面和保护套1的内表面均为圆柱面，通过选择保护套内表面与永磁体外表面间过盈量的大小，来对永磁体进行保护并防止永磁体周向移动以及保护套、永磁体、转子铁芯之间发生周向移动。如果保护套1内表面与永磁体2外表面间的过盈量的太小，转子在高速旋转过程中，保护套1可能无法保护永磁体2或者保护套1、永磁体2、转子铁芯3之间就会发生周向移动，这不仅会影响转子的可靠性，而且还会给电机的控制带来许多问题。如果保护套1内表面与永磁体2外表面之间的过盈量越大，热套保护套1时，保护套1的加热温度也就越高。如果保护套1的加热温度太高，一方面会导致热套过程十分困难，另一方面保护套1的温度太高会对永磁体的性能产生一定的影响，甚至会导致永磁体2失磁，此外也可能会使永磁体2发生破裂。

实施例1

如图2所示，本发明4极表贴式高速永磁电机永磁体的固定结构，包括保护套1、永磁体2、转子铁芯3及转轴4。转子铁芯3的外表面和保护套1的内表面上均分布有与电机磁极数相同的凸台。转子铁芯3套装于转轴4上，转子铁芯3外表面周向限位凸台之间的周向槽与瓦片形的永磁体2相匹配，永磁体2安装在转子铁芯3限位凸台之间的周向槽内，非导磁的金属护套1加热到预定的温度，将保护套1内表面上的凸台与转子铁芯3外表面上的限位凸台对齐，热套于永磁体2的外表面，对永磁体2进行保护。

如图3所示，本实施方式4极表贴式高速永磁电机转子上转子铁芯3的外表面均匀分布有4个限位凸台，转子铁芯3外表面限位凸台的周向宽度与永磁体2相匹配，径向厚度按照电机的功率和动态性能确定。

如图4所示，本实施方式4极表贴式高速永磁电机转子上保护套1的内表面均匀分布有四个凸台，保护套1的内表面凸台的周向宽度与永磁体2相匹配，径向厚度按照保护套1内表面上的凸台的内径与转子铁芯3外表面上的限位凸台的外径之间为间隙配合、过渡配合及不大于保护套内表面与永磁体外表面间过盈量的过盈配合的原则来确定。保护套1的材料为高强非导磁金属材料，比如：钛合金、非导磁高强度合金钢等，或高强度复合材料，如碳纤维、玻璃纤维等。

实施例2

如图5所示，本发明带有通风冷却通道的4极表贴式高速永磁电机永磁体的固定结构，包括保护套1、永磁体2、转子铁芯3及转轴4。转子铁芯3的外表面和保护套1的内表面上均分布有与电机磁极数相同的凸台。转子铁芯3的限位凸台上有轴向的通风冷却槽，与保护套1内表面上的凸台配合，形成通风冷却通道。转子铁芯3外表面上的限位凸台及保护套1内表面上凸台参数按照上述原则选择。转子铁芯3套装于转轴4上，转子铁芯3外表面周向限位凸台之间的周向槽与瓦片形的永磁体2相匹配，永磁体2安装在转子铁芯3限位凸台之间的周向槽内，将保护套1加热到预定的温度，并使保护套1内表面上的凸台与转子铁芯3外表面上的限位凸台对齐，热套于永磁体2的外表面，对永磁体2进行保护。

如图6所示，本实施方式带有通风冷却通道的4极表贴式高速永磁电机转子上转子铁芯3的外表面均匀分布有4个限位凸台6，转子铁芯3的限位凸台上有轴向的通风冷却槽，与保护套1内表面凸台配合，形成通风冷却通道，通风冷却槽的截面可以为三角形、四边形、弧形等，通风冷却通道的尺寸按照转子铁芯3外表面上限位凸台的强度和转子冷却要求确定。

如果，电机的转子采用实心结构，则上述实施方式中就没有转子铁芯3，只有转轴4，转轴4用导磁材料作成，转轴4同样起到转子铁芯3的作用，上述实施方案中的转子铁芯3变为转轴4。

上述的对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种表贴式高速永磁电机的永磁体固定结构，包括：保护套、转子铁芯、转轴以及n块永磁体；所述的转子铁芯套装于转轴上，其特征在于：

所述的转子铁芯外表面沿周向分布有n个用于限位的凸台，所述的保护套内表面沿周向也对应分布有n个凸台，n为电机转子周向上的磁瓦数；

所述的永磁体为瓦片形结构且与转子铁芯上相邻凸台之间的周向槽相匹配，并安装在对应的周向槽内；

所述的保护套整体套设于n块永磁体的外表面，且保护套内侧凸台与转子铁芯上的凸台一一对齐。

2.根据权利要求1所述的永磁体固定结构，其特征在于：所述的保护套高温加热至预定温度，以对永磁体进行保护。

3.根据权利要求1所述的永磁体固定结构，其特征在于：所述的转子铁芯上凸台的周向宽度与永磁体尺寸相匹配，径向厚度按电机的功率和动态性能确定。

4.根据权利要求1所述的永磁体固定结构，其特征在于：所述的保护套内侧凸台的周向宽度与永磁体尺寸相匹配，径向厚度按照保护套凸台内径与转子铁芯凸台外径之间为间隙配合、过渡配合或不大于保护套内表面与永磁体外表面之间过盈量的过盈配合的原则来确定。

5.根据权利要求1所述的永磁体固定结构，其特征在于：所述的保护套采用高强度非导磁金属材料。

6.根据权利要求1所述的永磁体固定结构，其特征在于：所述的转子铁芯的凸台上沿轴向设有通风冷却槽，所述的通风冷却槽与保护套内侧的凸台之间形成通风冷却通道。

7.根据权利要求6所述的永磁体固定结构，其特征在于：所述的通风冷却槽的截面为三角形、四边形或圆弧形。

8.根据权利要求1所述的永磁体固定结构，其特征在于：所述的转子铁芯与转轴采用导磁材料做成无铁芯的一体式实心结构。