CN105703506A - 降低涡流损耗的电机转子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了降低涡流损耗的电机转子结构，属于电机机械结构的技术领域。电机转子结构包括：圆筒形护套、轴向分段的空心圆柱形永磁体阵列、实心圆柱形转子磁轭，永磁体阵列内圆面与转子磁轭外圆面过盈配合安装，永磁体阵列外圆面与护套内孔过盈配合安装；永磁体阵列包括至少两组沿轴向分布的厚度不同的永磁体空心磁环，每组永磁体空心磁环由不同极性的扇环形永磁体拼接而成，护套外圆面上沿着轴向位置分布有多个宽度和槽距不同的圆周方向的环形槽。本发明通过护套在轴向的非均匀开槽和永磁体在轴向的非均匀分段改善端部涡流分布。

Description

降低涡流损耗的电机转子结构
技术领域
本发明公开了降低涡流损耗的电机转子结构，属于电机机械结构的技术领域。
背景技术
目前对于转子永磁体表面安装式的电机，当电机转子高速旋转时，电机齿槽结构引起的气隙磁密变化而产生的齿谐波、电机绕组分布磁动势形成的空间谐波、非正弦电流产生的时间谐波均会在电机转子造成涡流损耗，电机转子转速越高，涡流损耗越大，同时转子散热困难，涡流损耗导致转子温升加剧，温升到达一定阶段，永磁体发生不可逆退磁，因此，涡流损耗是限制电机转速进一步提升和功率进一步提高的重要因素。
针对转子永磁体表面安装式的电机涡流损耗问题，除降低定子时空谐波等方法以外，在转子侧多采用圆周方向分段、轴向分段以及护套开浅槽的方法，这些方法能够降低转子的涡流损耗，但是这些措施对于端部涡流损耗的降低效果不足，永磁体端部发热依然严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了降低涡流损耗的电机转子结构，在已有护套开槽和永磁分段的基础上，认真研究三维涡流环端部分布效应后，通过护套的非均匀开槽方式和永磁体轴向非均匀分段的方式进一步降低了转子的涡流损耗，解决了现有技术降低转子端部涡流损耗效果不佳的技术问题。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
降低涡流损耗的电机转子结构，包括：圆筒形护套、轴向分段的空心圆柱形永磁体阵列、实心圆柱形转子磁轭，所述永磁体阵列内圆面与转子磁轭外圆面过盈配合安装，所述永磁体阵列外圆面与护套内孔过盈配合安装；
所述永磁体阵列包括至少两组沿轴向分布的厚度不同的永磁体空心磁环，每组永磁体空心磁环由不同极性的扇环形永磁体拼接而成。
降低涡流损耗的电机转子结构，包括：圆筒形护套、轴向分段的空心圆柱形永磁体阵列、实心圆柱形转子磁轭，所述永磁体阵列内圆面与转子磁轭外圆面过盈配合安装，所述永磁体阵列外圆面与护套内孔过盈配合安装；
所述护套外圆面上沿着轴向位置分布有多个宽度和槽距不同的圆周方向的环形槽。
作为所述降低涡流损耗的电机转子结构的进一步优化方案，永磁体空心磁环的厚度逐渐减小，具体为：按照从永磁体阵列中间部位到两端部位的轴向空间次序逐渐减小。
作为所述降低涡流损耗的电机转子结构的进一步优化方案，永磁体空心磁环的厚度随机选取，或者，按照从永磁体阵列中间部位到两端部位的轴向空间次序逐渐增大。
作为所述降低涡流损耗的电机转子结构的进一步优化方案，环形槽的宽度和槽距在护套外圆面上逐渐减小，具体为：按照从永磁体阵列中间部位过盈配合处到永磁体阵列两端部位过盈配合处的轴向空间次序逐渐减小。
作为所述降低涡流损耗的电机转子结构的进一步优化方案，环形槽的宽度和槽距随机选取，或者，在护套外圆面上按照从永磁体阵列中间部位过盈配合处到永磁体阵列两端部位过盈配合处的轴向空间次序逐渐增大。
再进一步的，所述降低涡流损耗的电机转子结构中，各组永磁体空心磁环的间隙之间填有绝缘耐高温粘接剂，永磁体阵列与转子磁轭的过盈配合面涂有绝缘耐高温粘接剂，永磁体阵列与护套的过盈配合面涂有绝缘耐高温粘接剂。
再进一步的，所述降低涡流损耗的电机转子结构中，永磁体阵列与转子磁轭的过盈配合面涂有绝缘耐高温粘接剂，永磁体阵列与护套的过盈配合面涂有绝缘耐高温粘接剂。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：能够通过护套在轴向的非均匀开槽和永磁体在轴向的非均匀分段改善端部涡流分布，进而有效增加护套表面以及永磁体阵列的等效电阻，达到有效降低电机转子高速运转时在护套和永磁体内部产生较大涡流损耗的目的。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明的侧面剖视图；
图2是本发明的轴测半剖视图；
图3是护套的侧视图。
图中标号说明：1、护套，2a~2d、N极薄永磁体，3a~3f、N极厚永磁体，4a～4d、S极薄永磁体，5a～5f、S极厚永磁体，6、转子磁轭。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明，本发明有至少三大类实施方案，第一类为永磁体在轴向非均匀分段的电机转子结构，第二类为护套在轴向非均匀开槽的电机转子结构，第三类为永磁体在轴向非均匀分段且护套在轴向非均匀开槽的电机转子结构。前两类方案都能够改善端部涡流分布，第三类方案综合了两种结构的优点，可以加强改善端部涡流的效果。下面以第三类方案为例阐述本发明的发明构思。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以永磁体在轴向非均匀分段且护套在轴向非均匀开槽的电机转子结构为例做进一步的解释说明，该实施例仅用于解释本发明，不构成对本发明实施例的限定。
如图1和图2所示，一种降低涡流损耗的电机转子结构，包括：护套1、N极薄永磁体2a~2d、N极厚永磁体3a~3f、S极薄永磁体4a～4d、S极厚永磁体5a～5f组成的永磁体阵列以及转子磁轭6，护套1为圆筒形，永磁体阵列为空心圆柱形，转子磁轭6为实心圆柱形。
N极薄永磁体2a~2d、N极厚永磁体3a~3f、S极薄永磁体4a～4d、S极厚永磁体5a～5f均为扇环形，N极薄永磁体2a~2d、N极厚永磁体3a~3f外圆边为N极，S极薄永磁体4a～4d、S极厚永磁体5a～5f外圆边为S极，在任何截面的圆周方向，不同极性的永磁体交替拼接，即外圆面极性为NSNS……NSNS交替,N极薄永磁体2a~2d与S极薄永磁体4a～4d沿着轴向拼接为位于永磁体阵列端部的永磁体空心磁环，N极厚永磁体3a~3f与S极厚永磁体5a～5f沿着轴向拼接为位于永磁体阵列中间的永磁体空心磁环，各组永磁体空心磁环拼接后成为环状空心圆柱体的永磁体阵列，该环状空心圆柱体内圆柱面与实心圆柱形的转子磁轭的外圆面过盈配合安装。
本发明的创新之处在于用厚度不均匀的永磁体空心磁环拼接成空心圆柱形的永磁体阵列：位于永磁体阵列两端部的永磁体空心磁环厚度变薄，位于永磁体阵列中间永磁体空心磁环厚度增加，或者，位于永磁体阵列两端部的永磁体空心磁环厚度变厚，位于永磁体阵列中间的永磁体空心磁环厚度减小，或者，永磁体空心磁环的厚度沿着轴向随机变化，由此形成轴向非均匀排列的永磁体阵列。
护套1为圆筒形，永磁体阵列的外圆面与护套1内孔过盈安装，如图3所示，护套1外圆面沿着轴向分布多个圆周方向的环形槽。环形槽的宽度和槽距沿着轴向不均匀分布，即：轴向位置位于永磁体阵列中间部位外侧的环形槽宽度和槽距较大，轴向位置位于永磁体阵列两端部位外侧的环形槽宽度和槽距变小，或者，轴向位置位于永磁体阵列中间部位外侧的环形槽宽度和槽距较小，轴向位置位于永磁体阵列两端部位外侧的环形槽宽度和槽距变大，或者，环形槽宽度和槽距随机变化。
轴向非均匀排列的永磁体阵列之间拼接位置由于加工工艺原因形成多个间隙，拼接前需要预先填入绝缘耐高温粘接剂，绝缘的粘接剂有利于进一步隔离涡流，降低损耗。
为提高转子的结构强度，护套1和永磁体阵列之间采用过盈配合，装配之前，在配合面涂绝缘耐高温粘接剂，绝缘胶粘剂可进一步降低护套1和永磁体阵列之间的涡流流动。
同样，转子磁轭6和永磁体阵列之间采用过盈配合，装配之前，在配合面涂绝缘耐高温粘接剂。
示例中的电机为1对极转子结构，本发明同样适用于多对极转子结构，即转子极对数可以大于或等于1。
本领域技术人员根据本申请记载的内容，完全可以在不偏离本发明构思的前提下得到多个符合本发明宗旨的实施例。本发明的保护范围并不局限于具体实施例记载的内容，但凡符合本发明的发明宗旨且能够解决本发明要解决技术问题的实施例均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.降低涡流损耗的电机转子结构，包括：圆筒形护套、轴向分段的空心圆柱形永磁体阵列、实心圆柱形转子磁轭，所述永磁体阵列内圆面与转子磁轭外圆面过盈配合安装，所述永磁体阵列外圆面与护套内孔过盈配合安装；
其特征在于，所述永磁体阵列包括至少两组沿轴向分布的厚度不同的永磁体空心磁环，每组永磁体空心磁环由不同极性的扇环形永磁体拼接而成。
2.降低涡流损耗的电机转子结构，包括：圆筒形护套、轴向分段的空心圆柱形永磁体阵列、实心圆柱形转子磁轭，所述永磁体阵列内圆面与转子磁轭外圆面过盈配合安装，所述永磁体阵列外圆面与护套内孔过盈配合安装；
其特征在于，所述护套外圆面上沿着轴向位置分布有多个宽度和槽距不同的圆周方向的环形槽。
3.根据权利要求1所述降低涡流损耗的电机转子结构，其特征在于，永磁体空心磁环的厚度逐渐减小，具体为：按照从永磁体阵列中间部位到两端部位的轴向空间次序逐渐减小。
4.根据权利要求1所述降低涡流损耗的电机转子结构，其特征在于，永磁体空心磁环的厚度随机选取，或者，按照从永磁体阵列中间部位到两端部位的轴向空间次序逐渐增大。
5.根据权利要求2所述降低涡流损耗的电机转子结构，其特征在于，环形槽的宽度和槽距在护套外圆面上逐渐减小，具体为：按照从永磁体阵列中间部位过盈配合处到永磁体阵列两端部位过盈配合处的轴向空间次序逐渐减小。
6.根据权利要求2所述降低涡流损耗的电机转子结构，其特征在于，环形槽的宽度和槽距随机选取，或者，在护套外圆面上按照从永磁体阵列中间部位过盈配合处到永磁体阵列两端部位过盈配合处的轴向空间次序逐渐增大。
7.根据权利要求1或3或4中任意一项所述降低涡流损耗的电机转子结构，其特征在于，各组永磁体空心磁环的间隙之间填有绝缘耐高温粘接剂，永磁体阵列与转子磁轭的过盈配合面涂有绝缘耐高温粘接剂，永磁体阵列与护套的过盈配合面涂有绝缘耐高温粘接剂。
8.根据权利要求2或5或6中任意一项所述降低涡流损耗的电机转子结构，其特征在于，永磁体阵列与转子磁轭的过盈配合面涂有绝缘耐高温粘接剂，永磁体阵列与护套的过盈配合面涂有绝缘耐高温粘接剂。
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