CN105553145A - 电机转子和永磁电机 - Google Patents

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贾金信
胡余生
刘健宁
张芳
张小波
钟成堡
龚高
田思园
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets

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Abstract

本发明公开一种电机转子和永磁电机。该电机转子包括沿轴向依次设置的第一转轴端件(1)、转轴端件磁钢(2)和第二转轴端件(3)，第一转轴端件(1)和第二转轴端件(3)之间连接有护套(4)，磁钢(2)罩设在护套(4)内，磁钢(2)为偏心实心磁钢或者切边实心磁钢。根据本发明的电机转子，能够有效降低高度电机转子的涡流损耗。

Description

电机转子和永磁电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机转子和永磁电机。
背景技术
高速电机由于功率密度高，体积小，散热相对较困难，永磁体极易因过热产生不可逆退磁，因此防止高速电机永磁体过热产生不可逆退磁，对高速永磁电机而言尤为重要。
转子表面产生的风摩损耗以及转子表面附加损耗是高速电机转子损耗的主要部分。受电机转子高转速运行的影响，转子表面的风摩损耗将会大幅度增加；此外，受气隙内高频谐波磁场影响，在转子永磁体表面将会产生涡流损耗，且对于采用合金护套加固永磁体的高速永磁转子，则在转子护套内也容易产生较大的涡流损耗。
由于高速电机受转子冷却条件的限制，转子内部少量的热量也会大幅度提高电机转子永磁体的温度，虽然转子部分的损耗占有量相对较小，但是也极易造成永磁体高温失磁，因此如何降低高速转子涡流损耗是高速电机设计必须考虑的问题。
现有的三段式高速转子采用圆柱形实心磁钢结构，虽然电机气隙谐波含量已经较低，但是高速电机转子涡流损耗对高次谐波非常敏感，因此电机气隙谐波仍然会对高速电机转子造成较大涡流损耗。
发明内容
本发明实施例中提供一种电机转子和永磁电机，能够有效降低高度电机转子的涡流损耗。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种电机转子，其特征在于，包括沿轴向依次设置的第一转轴端件、磁钢和第二转轴端件，第一转轴端件和第二转轴端件之间连接有护套，磁钢罩设在护套内，磁钢为偏心实心磁钢或者切边实心磁钢。
作为优选，磁钢为偏心实心磁钢，磁钢的截面为椭圆形，椭圆形的两个短轴侧切边。
作为优选，磁钢为偏心实心磁钢，磁钢的截面包括位于两侧的两个半圆以及连接在两个半圆之间的矩形，矩形的连接边长度与半圆的直径相同。
作为优选，磁钢为切边实心磁钢，磁钢的两侧切边，且两侧切边的长度相同，两侧切边沿磁钢的中心对称。
作为优选，护套的内孔截面与磁钢的截面相匹配。
作为优选，第一转轴端件包括有第一轴向凸台，第二转轴端件包括有第二轴向凸台，护套的第一端套设在第一轴向凸台上，护套的第二端套设在第二轴向凸台上。
作为优选，第一转轴端件与护套一体成型，第二转轴端件包括有第二轴向凸台，护套套设在第二轴向凸台上。
作为优选，第一转轴端件为钛合金或镍基合金。
作为优选，第二转轴端件为非导磁材料制成。
作为优选，磁钢采用永磁材料后充磁制成。
作为优选，磁钢的充磁方向及取向方向均与切边平行或与偏心方向平行。
作为优选，护套与磁钢和第二转轴端件均为过盈配合。
根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
根据本发明的电机转子，包括沿轴向依次设置的第一转轴端件、磁钢和第二转轴端件，第一转轴端件和第二转轴端件之间连接有护套，磁钢罩设在护套内，磁钢为偏心实心磁钢或者切边实心磁钢。针对现有的三段式的高速永磁转子所采用的圆柱形实心磁钢，把其设计成切边实心磁钢或偏心实心磁钢，可以非常有效地降低高速电机的高次谐波，从而降低电机转子涡流损耗，提高电机效率；同时，可以利用磁钢本身的切边及偏心方向做充磁取向定位方向，避免了额外加工定位标记，提高了磁钢的强度。
附图说明
图1是本发明第一实施例的电机转子的分解结构图；
图2是本发明第二实施例的电机转子的分解结构图；
图3是本发明实施例的电机转子的偏心实心磁钢的主视图；
图4是本发明实施例的电机转子的偏心实心磁钢的立体图；
图5是本发明实施例的电机转子的切边实心磁钢的主视图；
图6是本发明实施例的电机转子的切边实心磁钢的立体图。
附图标记说明：1、第一转轴端件；2、磁钢；3、第二转轴端件；4、护套；5、第二轴向凸台。
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。
图中箭头表示磁钢的充磁方向。
请参考图1至图6所示，根据本发明的实施例，电机转子包括沿轴向依次设置的第一转轴端件1、磁钢2和第二转轴端件3，第一转轴端件1和第二转轴端件3之间连接有护套4，磁钢2罩设在护套4内，磁钢2为偏心实心磁钢或者切边实心磁钢。
针对现有的三段式的高速永磁转子所采用的圆柱形实心磁钢，把其设计成切边实心磁钢或偏心实心磁钢，可以非常有效地降低高速电机的高次谐波，从而降低电机转子涡流损耗，提高电机效率；同时，可以利用磁钢本身的切边及偏心方向做充磁取向定位方向，避免了额外加工定位标记，提高了磁钢的强度。
在一个实施例中，磁钢2为偏心实心磁钢，磁钢2的截面为椭圆形，椭圆形的两个短轴侧切边。
结合参见图3和图4所示，在本发明的第一个实施例中，磁钢2为偏心实心磁钢，磁钢2的截面包括位于两侧的两个半圆以及连接在两个半圆之间的矩形，矩形的连接边长度与半圆的直径相同。矩形与两个半圆连接，形成类椭圆形结构，矩形的两个侧边与半圆相切，两个侧边形成与切边类似的结构，从而能够保证磁钢有效降低高速电机的高次谐波，降低电机转子涡流损耗。
结合参见图5和图6所示，在本发明的第二个实施例中，磁钢2为切边实心磁钢，磁钢2的两侧切边，且两侧切边的长度相同，两侧切边沿磁钢2的中心对称。两侧切边中心对称，使得两侧切边不仅长度相同，而且相平行，能够保证磁钢2在高速电机工作过程中转动力矩的均衡性，保证高速电机的转动性能，同时可以保证磁钢有效降低高速电机的高次谐波，降低电机转子涡流损耗。
护套4的内孔截面与磁钢2的截面相匹配，以保证磁钢2可以很好地装入护套4内，并且不会与护套4之间发生相对位移。例如，对于切边实心磁钢而言，护套4的内孔也具有切边，并且与磁钢的截面形状一样，从而保证磁钢可以很好地与护套4的内壁贴合。
在本实施例中，第一转轴端件1与护套4一体成型，第二转轴端件3包括有第二轴向凸台5，护套4套设在第二轴向凸台5上。第一转轴端件1的端部形成空腔，具有空腔的部分形成护套4，实心磁钢装入该空腔内，然后通过第二转轴端件3的第二轴向凸台5轴向压紧，从而将实心磁钢稳定地固定在第一转轴端件1的空腔内。
由于第一转轴端件1需要安装磁钢2，并保证磁钢2在高速运转的过程中得到有效保护，因此第一转轴端件1采用钛合金或镍基合金等高强度材料制成。在转轴高速旋转时，由于第一转轴端件1的保护作用，可以保证永磁转子的安全运行。
第二转轴端件3的第二轴向凸台5的截面形状与磁钢2的截面形状相同，使得第二轴向凸台5可以顺利地安装入第一转轴端件1的端部的空腔内。
第二转轴端件3为非导磁材料制成，可以起到隔磁的作用，从而有效保证磁钢的工作性能。
优选地，磁钢2采用钕铁硼等永磁材料后充磁制成。后充磁工艺为装完磁钢后再充磁的工艺，可以有效避免转轴热装退磁，保证磁钢的磁性。
磁钢2的充磁方向及取向方向均与切边平行或与偏心方向平行，可以利用磁钢本身的切边及偏心方向做充磁取向定位方向，避免了额外加工定位标记，提高了磁钢的强度。
护套4与磁钢2和第二转轴端件3均为过盈配合。在电机转子安装完成后，实心磁钢的第一端面与第一转轴端件1的空腔圆底面贴合，第二端面与第二转轴端件3的第二轴向凸台的端面贴合，第一转轴端件1朝向第二转轴端件3的环面与第二转轴端件3的台阶面相贴合。
在一个图中未示出的实施例中，第一转轴端件1包括有第一轴向凸台，第二转轴端件3包括有第二轴向凸台5，护套4的第一端套设在第一轴向凸台上，护套4的第二端套设在第二轴向凸台5上。护套4与第一轴向凸台、第二轴向凸台5以及磁钢2之间均为过盈配合，以保证护套4与其他结构配合的稳定性，保证磁钢2的工作性能。
根据本发明的实施例，电机包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种电机转子，其特征在于，包括沿轴向依次设置的第一转轴端件(1)、磁钢(2)和第二转轴端件(3)，所述第一转轴端件(1)和所述第二转轴端件(3)之间连接有护套(4)，所述磁钢(2)罩设在护套(4)内，所述磁钢(2)为偏心实心磁钢或者切边实心磁钢。
2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述磁钢(2)为偏心实心磁钢，所述磁钢(2)的截面为椭圆形，所述椭圆形的两个短轴侧切边。
3.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述磁钢(2)为偏心实心磁钢，所述磁钢(2)的截面包括位于两侧的两个半圆以及连接在两个半圆之间的矩形，所述矩形的连接边长度与所述半圆的直径相同。
4.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述磁钢(2)为切边实心磁钢，所述磁钢(2)的两侧切边，且两侧切边的长度相同，两侧切边沿所述磁钢(2)的中心对称。
5.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述护套(4)的内孔截面与所述磁钢(2)的截面相匹配。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述第一转轴端件(1)包括有第一轴向凸台，所述第二转轴端件(3)包括有第二轴向凸台(5)，所述护套(4)的第一端套设在所述第一轴向凸台上，所述护套(4)的第二端套设在所述第二轴向凸台(5)上。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述第一转轴端件(1)与所述护套(4)一体成型，所述第二转轴端件(3)包括有第二轴向凸台(5)，所述护套(4)套设在所述第二轴向凸台(5)上。
8.根据权利要求7所述的电机转子，其特征在于，所述第一转轴端件(1)为屈服强度大于1050Mpa且抗拉强度大于1280Mpa的金属合金，优选地为钛合金或镍基合金。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述第二转轴端件(3)为非导磁材料制成。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述磁钢(2)采用永磁材料后充磁制成。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述磁钢(2)的充磁方向及取向方向均与切边平行或与偏心方向平行。
12.根据权利要求7所述的电机转子，其特征在于，所述护套(4)与所述磁钢(2)和所述第二转轴端件(3)均为过盈配合。
13.一种电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子为权利要求1至12中任一项所述的电机转子。
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