CN106100179B - 带磁阻槽的永磁转子 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及一种带磁阻槽的永磁转子，属于电动机技术领域；该转子的转子铁心压装在转轴上，并在转子铁心表面粘贴有数对永磁体，永磁体外部缠绕或热套非导磁护套。通过在转子轭部设置磁阻槽，使每个极下永磁体两侧的磁路磁阻有规律的增加，而使其外部磁导递减，使气隙磁场波形正弦度大幅提高；采用均匀气隙设计，使护套的套装方便实施，有效的保证了转子外表面的圆度。结构简单，方便实施，使气隙磁场波形正弦度大幅提高，各次谐波受到了很大幅度的削弱，对电机性能的提升十分有利。

Description

带磁阻槽的永磁转子
技术领域
本发明涉及电动机技术领域，特别涉及一种带磁阻槽的永磁转子。
背景技术
永磁电动机的主极磁场由永磁体产生，无须励磁绕组，因此具有高效、高功率密度的特点，近年来得到了广泛的应用。由于永磁同步电机自身磁路的特性，空载气隙磁密波形为平顶波而非正弦分布，气隙磁场中含有丰富的谐波，这将对电动机的相关性能产生很大影响，而这些影响在高速电机中体现的更加明显，采用偏心磁极或者磁极两端削角的方式使永磁体不等厚分布可以有效的改善气隙磁密波形，因此在实际中应用较为广泛。
在高速永磁电机的转子设计中，为了保护永磁体在高速旋转时产生的巨大离心力作用下不致破坏，一般都要在永磁体外部包覆一层高强度的非导磁护套，永磁体与护套之间一般采用过盈配合，即使永磁体承受一定的预压力，在一定程度上抵消高速旋转式产生的离心力，而使永磁体所受的拉应力小于其允许值。对于高速电机来说，由于偏心或削角产生的楔形气隙将给保护套的套装带来一定的工艺困难，且转子外表面的圆度很难保证，而转子表面的空气摩擦损耗与电机转速的三次方成正比，高速电机转子的风磨耗在总损耗中本身已经占有较大的比例，转子圆度不能保证的转子在气隙中的扰动将使风摩耗大幅增加，这对于高速电机是非常不利的。
而在已有的技术中，也有一些设计为均匀气隙但采用特殊工艺以改变永磁体提供磁场分布的方法，如精巧设计充磁极头和严格控制充磁能量，使等厚永磁体中央部分永磁体充分磁化，而磁极两侧逐渐渐弱磁化，使充磁能量按正弦规律变化以获得接近正弦的气隙磁场波形，或者采用新型的Halbach结构使磁场正弦度大大提高，也有采用两种或者更多种永磁材料组合在一起形成一个磁极，利用永磁磁性能的不同通过合理设计极弧宽度以获得多段平顶波形来削弱谐波分量，但是上述方法都存在着制造成本较高、工艺复杂等缺点，不易实施。
发明内容
发明目的
为了解决上述存在的问题，本发明提供了一种带磁阻槽的永磁转子，在永磁体两端对应的转子轭部设置磁阻槽，使每个极下永磁体两侧的磁路磁阻有规律的增加，而使其外部磁导递减，使气隙磁正弦度增加而达到抑制气隙磁密谐波的目的，为了使永磁体在护套预压力的作用下不致破坏，因此设计为采用多个宽度及深度不一的磁阻槽来达到外部磁导递减近似线性递减的效果。
技术方案
一种带磁阻槽的永磁转子，其特征在于：转子铁心压装在转轴上，并在转子铁心表面粘贴有数对永磁体，永磁体外部包覆非导磁护套。
在每个磁极的永磁体两端对应的转子铁心轭部设置有一个或多个磁阻槽。
磁阻槽为多个时，磁阻槽的宽度及深度不等，磁阻槽的宽度及深度从两端向中间递减。
转子铁心可采用冲片叠压或者实体铁心加工制成。
护套为非导磁材料，可采用缠绕或热套工艺安装于永磁体外部。
优点及效果
基波幅值虽然略有下降，但是各次谐波却受到了更大幅度的削弱，这对电机性能的提升显然是十分有利的。
本发明的优点是通过在转子轭部设置磁阻槽，使每个极下两侧永磁体磁路磁阻有规律的增加，而使其外部磁导递减，使气隙磁场波形正弦度大幅提高；由于采用均匀气隙设计，使护套的套装方便实施，同时有效的保证了转子外表面的圆度。
附图说明
图1是本发明的整体结构剖视图。
图2是有无磁阻槽的气隙磁密波形对比图。
图3是有无磁阻槽的气隙磁密波形谐波分析对比。
附图标记说明：
1．护套、2．永磁体、3. 转子铁心、4．转轴、5．磁阻槽。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
本发明涉及一种带磁阻槽的永磁转子，如图1所示，包括转子铁心3，转子铁心3压装在转轴4上，并在转子铁心3表面粘贴有数对永磁体2，永磁体2外部包覆有护套1。
永磁体2的数量为2n，n为自然数，根据实际情况选择，例如，两对、三对、四对等。
在每个磁极的永磁体2两端对应的转子铁心3的轭部设置有一个或多个宽度及深度不一的磁阻槽5，磁阻槽5的宽度及深度从两端向中间递减。设置磁阻槽5可以使气隙磁场波形正弦度大幅提高，大幅度的削弱各次谐波。
磁阻槽5的深度可根据转子轭部空间尺寸进行设计，最大不超过永磁体厚度和气隙长度之和的1.2倍；磁阻槽5的宽度不超过永磁体内径圆弧对应30度（电角度）的弧长尺寸。
图2为有无磁阻槽的气隙磁密波形对比图，从波形来看开设磁阻槽后气隙磁密波形的正弦度有一定程度的提高，因此通过优化磁阻槽位置、跨度、深度等尺寸可以获得尽可能接近正弦分布的气隙磁密。
图3为开设磁阻槽前后的谐波分析结果图，从图中可以看出气隙磁场含有丰富的谐波，而磁极两端开设磁阻槽后，基波幅值虽然略有下降，但是各次谐波却受到了更大幅度的削弱，这对电机性能的提升显然是十分有利的。
转子铁心3采用冲片叠压或者实体铁心加工制成。
实施例1
本发明提出了一种带磁阻槽的永磁转子，转子铁心3压装在转轴4上，并在转子铁心3表面粘贴有数对永磁体2，永磁体2外部缠绕或热套非导磁护套1。在每个磁极的永磁体2两端对应的转子铁心3轭部对称设置一个磁阻槽5。转子铁心3可采用冲片叠压加工制成。
实施例2
本发明提出了一种带磁阻槽的永磁转子，转子铁心3压装在转轴4上，并在转子铁心3表面粘贴有数对永磁体2，永磁体2外部缠绕或热套非导磁护套1。在每个磁极的永磁体2两端对应的转子铁心3轭部对称设置有多个宽度及深度不一的磁阻槽5，磁阻槽5的宽度及深度从两端向中间递减。转子铁心3可采用实体铁心加工制成。
结论：
本发明结构简单，方便实施，使气隙磁场波形正弦度大幅提高，各次谐波受到了很大幅度的削弱，对电机性能的提升十分有利。

Claims (3)

1.一种带磁阻槽的永磁转子，包括转子铁心（3），其特征在于：转子铁心（3）压装在转轴（4）上，在转子铁心（3）表面粘贴有数对永磁体（2），永磁体（2）外部包覆护套（1）；
在每个磁极的永磁体（2）两端对应的转子铁心（3）轭部对称设置多个磁阻槽（5）；
磁阻槽（5）的宽度及深度不等，磁阻槽（5）的宽度及深度从两端向中间递减。
2.根据权利要求1所述的带磁阻槽的永磁转子，其特征在于：转子铁心（3）采用冲片叠压或者实体铁心加工制成。
3.根据权利要求1所述的带磁阻槽的永磁转子，其特征在于：护套（1）为非导磁材料，采用缠绕或热套工艺安装于永磁体（2）外部。
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