CN106160288A - 一种永磁同步电机转子 - Google Patents

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梁天亮
谭新德
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Abstract

本发明为一种永磁同步电机转子，圆柱形铁芯固装于转轴上，与铁芯外表面相配合M块瓦形磁钢N S极交替地在铁芯表面均布贴装。磁钢两侧有台阶式的厚度较小的肩部。铁芯圆柱侧面有母线方向的M根横截面为T形的凸条，磁钢从铁芯一端插入两个凸条之间，凸条的T形顶压在磁钢的肩部，限制磁钢的径向位移，磁钢被固定在转子铁芯表面。卡圈将环形的端盖固定于铁芯和磁钢的两端，限制磁钢的轴向位移，实现磁钢的固定。本发明无需箍紧零件，也无需粘结，铁芯凸条将磁钢稳定地固定在转子铁芯表面；磁钢紧贴铁芯，间隙极小，漏磁较少，磁钢利用率提高；磁钢与铁芯之间紧密配合无间隙固定；制造容易，装配简单方便。

Description

一种永磁同步电机转子
技术领域
本发明涉及永磁电机制造技术，具体为一种永磁同步电机转子。
背景技术
永磁同步电机因其功率密度大、转矩密度高，且高效节能得到日益广泛应用。
永磁同步电机的转子结构为：铁芯固装于转轴上，瓦形磁钢固定安装于铁芯表面。
转子转速大，特别是大型电机，转子直径加大，其外围的磁钢受到的离心力更大。伴随电磁力矩的冲击，一旦磁钢甩脱即造成电机事故。故转子的结构是永磁同步电机制造研究的重要内容之一。
目前永磁电机行业固定转子磁钢主要有三种方式：
第一种、内嵌式，磁钢嵌于铁芯的孔或槽内，此方式安装的磁钢甩脱的可能极小，但有磁短路问题，漏磁大，磁钢利用率低。且由于加工误差，磁钢与铁芯之间不可避免存在间隙，尽管填入胶粘剂，在长期运行的电磁力矩冲击下，磁钢易损坏。
第二种、箍圈式，用带状箍圈或碗式箍圈将磁钢固定于圆柱铁芯的外表面，但是箍圈在磁钢表面形成的金属层会因涡流发热，而且箍圈所承受的拉力远大于离心力，箍圈常被拉断，“抱”不住磁钢，造成“扫堂”(转子与定子内圆相碰擦)，损坏电机；
第三种、胶粘式，用胶粘剂把磁钢粘在铁芯表面，对胶水的要求很高，不仅要有持久的粘接力，且要求有耐候性，难以得到对此两点均有保证的胶粘剂。故此种磁钢固定方法一般用于小微电机。
除这三种以外，也有采用先进的新型材料，如石墨碳纤维等以缠绕的形式绑定磁钢。但绑定材料要占用电机气隙，且材料成本和加工成本都较高。
总之，目前的永磁同步电机转子铁芯表面的磁钢固定贴装尚未有理想的解决方案。
发明内容
本发明的目的是设计一种永磁同步电机转子，与铁芯相配合的瓦形磁钢的外表面的两侧台阶式的肩部，肩部的厚度小于磁钢本体，圆柱铁芯的侧面有母线方向的凸条，凸条的横截面为T形，磁钢从铁芯一端插入两个凸条之间，凸条的T形顶压在磁钢的肩部，将磁钢固定在转子铁芯表面，无需箍紧零件，也无需粘结，装配简单方便。
本发明设计的一种永磁同步电机转子，包括转轴、固装于转轴上的圆柱形的铁芯，M块瓦形磁钢与铁芯外表面相配合，M为4～20的偶数，磁钢的N极和S极交替地在铁芯表面均布贴装，所述磁钢的母线与铁芯圆柱的母线平行，所述磁钢的长度与铁芯的长度相等。本发明的磁钢两侧有台阶式的肩部，肩部的厚度小于磁钢本体厚度。铁芯的圆柱侧面有母线方向的M根凸条，凸条的横截面为T形，磁钢从铁芯一端插入两个凸条之间，凸条的T形顶压在磁钢的肩部，限制磁钢的径向位移，磁钢被固定在转子铁芯表面。转轴上的卡圈将环形的端盖固定于铁芯和磁钢的两端，限制磁钢的轴向位移，实现磁钢的固定。
所述磁钢的肩部宽L为1mm～5mm，所述磁钢的肩部与磁钢主体的夹角为88°～92°。
所述磁钢的厚度，即磁钢内外表面的距离为D，磁钢肩部的厚度d为(D/2)～(2D/3)。
所述铁芯凸条下部宽度，即截面T形一竖的宽度h为1mm～6mm,截面T形一竖的高度为d。
所述h为相邻磁钢的间隔,铁芯圆柱周长为S，每块磁钢的内表面弧长s＝(S/M)-h。
所述铁芯凸条上部宽度，即截面T形一横的宽度H为2L+h。
所述铁芯凸条上部厚度，即截面T形一横的高度a为1mm～4mm，且a+d≤D。
所述铁芯凸条上部两侧有倒角，即截面T形一横的顶部成伞形。
与现有技术相比，本发明一种永磁同步电机转子的优点为：1、无需箍紧零件，也无需粘结，利用铁芯凸条T形顶压在磁钢的肩部，限制磁钢的径向位移，磁钢被稳定地固定在转子铁芯表面；2、磁钢紧贴铁芯，二者之间间隙极小，漏磁较少，磁钢利用率提高；3、铁芯凸条的周向弹性弥补公差，使磁钢与铁芯之间紧密配合无间隙固定；4、铁芯凸条和磁钢肩部只需普通机械加工即可完成，安装时磁钢由铁芯端面插入其凸条之间，制造容易，装配简单方便。
附图说明
图1为本永磁同步电机转子实施例侧视结构示意图；
图2为本永磁同步电机转子实施例横截示意图；
图3为图2中某个凸条与磁钢结合部位的放大示意图。
图中标号为：
1、转轴，2、挡板，3、铁芯，31、凸条，4、磁钢，41、肩部41。
具体实施方式
以下根据实施例及其附图对本发明进一步详细说明。
本永磁同步电机转子实施例如图1至3所示，包括转轴1、固装于转轴1上的圆柱形铁芯3，6块瓦形的磁钢4与铁芯3外表面相配合，磁钢4的N极和S极交替地在铁芯3表面均布贴装；本例磁钢4的母线与铁芯3圆柱的母线平行，本例磁钢4的长度与铁芯3的长度相等，本例磁钢4的厚度D＝4.5mm。本例磁钢4的两侧有台阶式的肩部41，本例肩部41的宽L为2.5mm，厚度d＝2D/3＝2.3mm，磁钢4肩部41与磁钢4主体的夹角为90°。
本例铁芯3的圆柱侧面有母线方向的6根凸条31，凸条31的横截面为T形，本例凸条31下部宽度，即截面T形一竖的宽度h为3mm。h为相邻磁钢4的间隔,铁芯3圆柱周长为S，每块磁钢4的内表面弧长s＝(S/M)-h。截面T形一竖的高度为d＝2.3mm，与磁钢4肩部厚度相同。
本例铁芯3凸条31上部宽度，即截面T形一横的宽度H为9mm，凸条31上部厚度，即截面T形一横的高度a为1.1mm，且a+d＝3.4mm。
本例铁芯3凸条31上部两侧有倒角，即截面T形一横的顶部成伞形。
本例磁钢4从铁芯3一端插入两个凸条31之间，凸条31的T形顶压在磁钢4的肩部41，限制磁钢的径向位移，磁钢4被固定在转子铁芯3表面；转轴1上的卡圈将环形的端盖2固定于铁芯3和磁钢4的两端，限制磁钢的轴向位移。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种永磁同步电机转子，包括转轴(1)、固装于转轴(1)上的圆柱形铁芯(3)，M块瓦形的磁钢(4)与铁芯(3)外表面相配合，M为4～20的偶数，磁钢(4)的N极和S极交替地在铁芯(3)表面均布贴装；所述磁钢(4)的母线与铁芯(3)圆柱的母线平行，所述磁钢(4)的长度与铁芯(3)的长度相等；其特征在于：
所述磁钢(4)的两侧有台阶式的肩部(41)，其肩部(41)的厚度小于磁钢(4)本体厚度；铁芯(3)的圆柱侧面有母线方向的M根凸条(31)，凸条(31)的横截面为T形，磁钢(4)从铁芯(3)一端插入两个凸条(31)之间，凸条(31)的T形顶压在磁钢(4)的肩部(41)，磁钢(4)被固定在转子铁芯(3)表面；转轴(1)上的卡圈将环形的端盖(2)固定于铁芯(3)和磁钢(4)的两端。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子，其特征在于：
所述磁钢(4)的肩部(41)宽L为1mm～5mm。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机转子，其特征在于：
所述磁钢(4)的肩部(41)与磁钢(4)主体的夹角为88°～92°。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子，其特征在于：
所述磁钢(4)的厚度，即磁钢(4)内外表面的距离为D，磁钢(4)肩部(41)的厚度d为(D/2)～(2D/3)。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子，其特征在于：
所述铁芯(3)的凸条31下部宽度，即截面T形一竖的宽度h为1mm～6mm；截面T形一竖的高度为d。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机转子，其特征在于：
所述h为相邻磁钢(4)的间隔,铁芯(3)圆柱周长为S，每块磁钢(4)的内表面弧长s＝(S/M)-h。
7.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子，其特征在于：
所述铁芯(3)凸条(31)上部宽度，即截面T形一横的宽度H为2L+h。
8.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子，其特征在于：
所述铁芯(3)凸条(31)上部厚度，即截面T形一横的高度a为1mm～4mm，且a+d≤D。
9.根据权利要求8所述的永磁同步电机转子，其特征在于：
所述铁芯(3)凸条(31)上部两侧有倒角，即截面T形一横的顶部成伞形。
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