CN109546775A - 内嵌式无磁桥转子及永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内嵌式无磁桥转子及永磁电机。内嵌式无磁桥转子，包括转子主轭、与转子主轭分体间隔设置的固定磁轭和夹装在固定磁轭与转子主轭之间的永磁体，所述固定磁轭沿转子主轭的周向布置有多个；所述内嵌式无磁桥转子还包括用于将固定磁轭与转子主轭固定以夹装永磁体的非导磁固定件。内嵌式无磁桥转子通过将固定磁轭和转子主轭分体间隔布置，并且将永磁体夹装在固定磁轭和转子主轭之间，从而使得转子主轭与固定磁轭之间不连通，即物理上分离，没有传统的磁桥相连，使永磁体在转子中不会产生由固定磁轭到转子主轭的磁通回路，大大降低了转子漏磁通，提高了永磁体的利用率。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车驱动电机技术领域，具体涉及一种内嵌式无磁桥转子及永磁电机。
背景技术
电动汽车领域驱动电机主要有开关磁阻电机、异步电机和永磁电机三大类，永磁电机因为具有相对较高的功率密度和效率，在国产电动汽车上得到了广泛的应用。永磁同步电机的内嵌式转子结构相比于表贴式转子结构具有更高的结构可靠性，而且内嵌式永磁电机属于凸极结构，交直轴电感差的存在使得电机可以获得额外的磁阻转矩，也有利于实现高速时的弱磁控制，所以电动汽车用的永磁电机基本都采用内嵌式转子结构。
如授权公告号为CN208158259U的中国实用新型专利公开的一种转子总成单元及电子转子，转子总成单元包括转子本体、永磁体机构和隔磁桥机构，永磁体机构、隔磁桥机构均设置在转子本体上，永磁体机构通过永磁体槽机构设置在转子本体上。隔磁桥一方面克服了转子旋转时永磁体的离心力，在结构上起到保护永磁体的作用，另一方面在电机弱磁控制时，磁桥可以分流部分直轴电流产生的磁通，起到保护永磁体不退磁的作用。但是，采用这种隔磁桥结构的电机的缺点也十分明显，由于磁桥的存在，即相邻的永磁体之间存在间隔，会造成转子漏磁增加，永磁体产生的磁通不能被充分利用，而磁桥的宽度很小，又会增加转子铁芯加工的难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内嵌式无磁桥转子，以解决现有技术中电机转子漏磁通较大的技术问题；本发明的目的还在于提供一种使用上述内嵌式无磁桥转子的永磁电机，以解决现有技术中的电机制造成本高、运行效率低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供的内嵌式无磁桥转子的技术方案是：
内嵌式无磁桥转子，包括转子主轭、与转子主轭分体间隔设置的固定磁轭和夹装在固定磁轭与转子主轭之间的永磁体，所述固定磁轭沿转子主轭的周向布置有多个；所述内嵌式无磁桥转子还包括用于将固定磁轭与转子主轭固定以夹装永磁体的非导磁固定件。
内嵌式无磁桥转子的有益效果：该内嵌式无磁桥转子采用分体式结构，将转子主轭、固定磁轭和永磁体分体装配，且转子主轭与固定磁轭间隔设置，并通过非导磁固定件将转子主轭与固定磁轭固定以将永磁体夹装在转子主轭和固定磁轭之间，使得转子主轭与固定磁轭之间不连通，即物理上分离，没有传统的磁桥相连。因此，永磁体在转子中不会产生由固定磁轭到转子主轭的磁通回路，使磁通能够顺利通过气隙进入定子，大大降低了转子漏磁通，提高了永磁体的利用率，解决了现有技术中电机转子漏磁通较大的技术问题。
进一步地，所述非导磁固定件为固定带，固定带缠绕在固定磁轭的外围。
有益效果：通过固定带缠绕在固定磁轭的外围以将转子主轭与固定磁轭固定在一起，无需借助其他安装结构，整体安装结构简单。
进一步地，所述非导磁固定件包括配置在所述固定磁轭上沿转子轴向延伸的支撑梁，支撑梁具有伸出固定磁轭的伸出段，固定磁轭沿转子主轭轴向的两端均配置有所述延伸段，非导磁固定件还包括缠绕在各支撑梁伸出段外围以通过支撑梁将转子主轭与固定磁轭固定的固定带。
有益效果：固定磁轭上配置有支撑梁，且支撑梁伸出固定磁轭的两端，在支撑梁伸出固定磁轭两端的部分缠绕固定带，通过收紧支撑梁间接的将固定磁轭与转子主轭夹紧固定，提高了固定磁轭和转子主轭之间的固定强度，保证电机在高速运转时的可靠性。
进一步地，所述支撑梁贯穿所述固定磁轭。
有益效果：由于在峰值电流时固定磁轭中的磁场密度未饱和，因此在支撑梁安装在固定磁轭中时可将支撑梁的直径设计的相对大些，从而能增加支撑梁的强度，进而提高固定磁轭的结构强度，这样在使用固定带缠绕支撑梁时，能进一步提高固定效果。
进一步地，所述固定磁轭上设有用于穿装所述支撑梁的固定孔，所述支撑梁与固定孔过盈配合。
有益效果：支撑梁与固定孔过盈配合，安装结构简单，并且每根支撑梁可借助相应工具直接压入固定磁轭中，方便每根支撑梁的安装。
进一步地，每个固定磁轭内的支撑梁沿所述转子主轭的周向布置有至少两根。
有益效果：每个固定磁轭中均设有至少两根支撑梁，在使用固定带缠绕时，能大大增加固定磁轭和转子主轭之间的固定强度，提高固定效果。
进一步地，所述转子主轭上设有V形安装槽，所述固定磁轭和所述永磁体对应设置在V形安装槽内。
有益效果：V形安装槽便于加工，固定磁轭和永磁体均设置在V形安装槽内，这样一来在固定磁轭压紧永磁体时，会由于永磁体具有一定的厚度尺寸而使得固定磁轭与V形安装槽的两个槽壁之间保持一定的间距，从而避免磁桥的产生。
进一步地，所述转子主轭和/或固定磁轭上设有与所述永磁体定位配合的永磁体定位槽。
有益效果：该技术方案便于永磁体的安装固定。
进一步地，所述永磁体定位槽内设有用于粘接永磁体的粘接层。
有益效果：粘接层能保证永磁体与固定磁轭或转子主轭之间的固定强度，同时可实现转子主轭、永磁体和固定磁轭之间的顺序装配，解决了传统方式直接在永磁体定位槽中插入永磁体时造成的胶水挤出的问题。
本发明提供的永磁电机的技术方案：
永磁电机，包括定子和内嵌式转子，内嵌式转子包括转子主轭、与转子主轭分体间隔设置的固定磁轭和夹装在固定磁轭与转子主轭之间的永磁体，所述固定磁轭沿转子主轭的周向布置有多个；所述内嵌式无磁桥转子还包括用于将固定磁轭与转子主轭固定以夹装永磁体的非导磁固定件。
永磁电机的有益效果：该永磁电机的内嵌式转子采用分体式结构，即转子主轭、固定磁轭和永磁体分体装配，且转子主轭与固定磁轭间隔设置，并通过非导磁固定件将转子主轭与固定磁轭固定以将永磁体夹装在转子主轭和固定磁轭之间，使得转子主轭与固定磁轭之间不连通，即物理上分离，没有传统的磁桥相连。因此，永磁体在转子中不会产生由固定磁轭到转子主轭的磁通回路，使磁通能够顺利通过气隙进入定子，大大降低了转子漏磁通，提高了永磁体的利用率，相同功率条件下可以降低永磁体的使用量，降低了电机的生产成本；同时转子主轭、固定磁轭和永磁体分体装配可以降低转子磁路的磁阻，提高了电机的运行效率。
进一步地，所述非导磁固定件为固定带，固定带缠绕在固定磁轭的外围。
有益效果：通过固定带缠绕在固定磁轭的外围以将转子主轭与固定磁轭固定在一起，无需借助其他安装结构，整体安装结构简单。
进一步地，所述非导磁固定件包括配置在所述固定磁轭上沿转子轴向延伸的支撑梁，支撑梁具有伸出固定磁轭的伸出段，固定磁轭沿转子主轭轴向的两端均配置有所述延伸段，非导磁固定件还包括缠绕在各支撑梁伸出段外围以通过支撑梁将转子主轭与固定磁轭固定的固定带。
有益效果：固定磁轭上配置有支撑梁，且支撑梁伸出固定磁轭的两端，在支撑梁伸出固定磁轭两端的部分缠绕固定带，通过收紧支撑梁间接的将固定磁轭与转子主轭夹紧固定，提高了固定磁轭和转子主轭之间的固定强度，保证电机在高速运转时的可靠性。
进一步地，所述支撑梁贯穿所述固定磁轭。
有益效果：由于在峰值电流时固定磁轭中的磁场密度未饱和，因此在支撑梁安装在固定磁轭中时可将支撑梁的直径设计的相对大些，从而能增加支撑梁的强度，进而提高固定磁轭的结构强度，这样在使用固定带缠绕支撑梁时，能进一步提高固定效果。
进一步地，所述固定磁轭上设有用于穿装所述支撑梁的固定孔，所述支撑梁与固定孔过盈配合。
有益效果：支撑梁与固定孔过盈配合，安装结构简单，并且每根支撑梁可借助相应工具直接压入固定磁轭中，方便每根支撑梁的安装。
进一步地，每个固定磁轭内的支撑梁沿所述转子主轭的周向布置有至少两根。
有益效果：每个固定磁轭中均设有两根支撑梁，在使用固定带缠绕时，能大大增加固定磁轭和转子主轭之间的固定强度，提高固定效果。
进一步地，所述转子主轭上设有V形安装槽，所述固定磁轭和所述永磁体对应设置在V形安装槽内。
有益效果：V形安装槽便于加工，固定磁轭和永磁体均设置在V形安装槽内，这样一来在固定磁轭压紧永磁体时，会由于永磁体具有一定的厚度尺寸而使得固定磁轭与V形安装槽的两个槽壁之间保持一定的间距，从而避免磁桥的产生。
进一步地，所述转子主轭和/或固定磁轭上设有与所述永磁体定位配合的永磁体定位槽。
有益效果：该技术方案便于永磁体的安装固定。
进一步地，所述永磁体定位槽内设有用于粘接永磁体的粘接层。
有益效果：粘接层能保证永磁体与固定磁轭或转子主轭之间的固定强度，同时可实现转子主轭、永磁体和固定磁轭之间的顺序装配，解决了传统方式直接在永磁体定位槽中插入永磁体时造成的胶水挤出的问题。
附图说明
图1为本发明提供的永磁电机的结构半剖图；
图2为本发明提供的内嵌式无磁桥转子的转子主轭与永磁体、固定磁轭之间的配合示意图(不显示无纬带)；
图3为本发明提供的内嵌式无磁桥转子的结构示意图。
附图标记说明：1-电机壳体，2-电机定子，3-电机转子，4-轴承，5-转轴，6-无纬带，7-支撑梁，8-固定磁轭，9-转子主轭，10-永磁体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的提供的永磁电机的具体实施例：
如图1所示，永磁电机包括电机壳体1、设置在电机壳体内1的电机定子2、电机转子3、转轴5、用于固定转轴5的轴承4。其中，电机转子3为内嵌式转子结构，如图2和图3所示，包括转子主轭9、与转子主轭9分体间隔布置的固定磁轭8和设置在转子主轭9与固定磁轭8之间的永磁体10。固定磁轭8为采用磁钢制成的扇形结构，沿转子主轭9的周向布置，且布置有多个；转轴5通过机床压入转子主轭9中，与转子主轭9过盈配合。
转子主轭9的外圆周上设有与固定磁轭8数量相同的V形安装槽，固定磁轭8固定安装在V形安装槽内。V形安装槽的两个槽壁上还分别设有用于定位安装永磁体10的永磁体装配定位槽，即一个V形槽可以安装两个永磁体10。永磁体10的充磁面与转子主轭9上设置的永磁体装配定位槽之间均匀地涂抹粘接有结构胶，结构胶形成用于粘接永磁体10的粘接层。固定磁轭8上对应永磁体10也设有永磁体装配定位槽，永磁体10设置在转子主轭9上的永磁体装配定位槽和固定磁轭上的永磁体装配定位槽内以形成固定磁轭8与转子主轭9对永磁体10的夹装。
电机转子3还包括用于将固定磁轭8与转子主轭9固定以夹装永磁体10的非导磁性固定件，具体地，非导磁性固定件包括沿转轴5的轴向延伸的支撑梁7，支撑梁7采用不锈钢材质制成，整体贯穿固定磁轭8，并伸出固定磁轭8两端一定距离。支撑梁7安装在固定磁轭8中，由于峰值电流时固定磁轭8中磁场密度未饱和，支撑梁7的直径可以尽可能做的粗一些，这样可以增加支撑梁7的结构强度，永磁电机在高速旋转时更加可靠，且支撑梁7为不导磁材料，不会造成电机转子3漏磁。
非导磁性固定件还包括缠绕在每个支撑梁7伸出固定磁轭8的部分的外围以通过支撑梁7将转子主轭9和固定磁轭8固定在一起的固定带，具体地，固定带采用绑扎牢靠的无纬带6，无纬带6为带状绝缘绑扎物，具有高强度、抗冲击、高模量、无磁滞的特点。为了进一步提高固定效果，每一个固定磁轭8中沿转子主轭9的周向均设有两根支撑梁7。
电子转子3在装配时，先通过机床将支撑梁7压入固定磁轭8中，使其与固定磁轭8上开设的用于穿装支撑梁7的固定孔过盈配合；然后将永磁体10装入转子主轭9上的永磁体装配定位槽中，待永磁体10的充磁面与转子主轭9上的永磁体装配定位槽之间的结构胶晾干后再装配固定磁轭8，实现了转子主轭9、永磁体10和固定磁轭8的顺序装配，解决了传统转子结构通过轴向插入永磁体时而将结构胶挤出的问题，也解决了传统转子结构中永磁体插入后使永磁体两侧充磁面到铁芯距离不相等而造成的磁阻增大问题。
待支撑梁7、固定磁轭8、永磁体10和转子主轭9装配完成后，采用工装整体夹紧，然后在每根支撑梁7伸出固定磁轭8两端的部分的外围缠绕无纬带6，并使无纬带6上的粘接胶高温固化，待自然冷却后撤去夹紧工装，从而实现固定磁轭8、永磁体10和转子主轭9之间的牢靠固定。
待电机转子3完成转配后进行动平衡，即在固定磁轭8的侧面进行去重平衡；电机转子3完成动平衡后进行高速旋转测试，用皮带拖动转轴5的两端使电机转子3高速旋转，在电机要求最高转速下，若电子转子3不偏移、无纬带6不破裂则说明电机合格。
该永磁电机的电机转子3的永磁体10安装在转子主轭9和固定磁轭8之间，且转子主轭9与固定磁轭8间隔设置，即转子主轭9和固定磁轭8物理上分离，没有传统的磁桥相连，永磁体10在电机转子3中不会产生由固定磁轭8到转子主轭9的磁通回路，使磁通能顺利穿过气隙进入电机定子2中，大大降低了电机转子3的漏磁通，提高了永磁体10的利用率。在相同功率的条件下，该永磁电机可以降低永磁体10的使用量，从而降低了生产制造成本；转子主轭9、永磁体10和固定磁轭8可以实现径向顺序装配，避免了永磁体10轴向插入转子主轭9上的永磁体装配定位槽时挤出结构胶和永磁体10的两侧充磁面不能紧贴的问题，降低了转子磁路的磁阻，提高了永磁电机的运行效率；无磁桥结构的电机转子3的固定磁轭8和转子主轭9之间是永磁体10和空气，没有铁芯相连通，固定磁轭8和转子主轭9之间的磁阻大幅增加，使得直轴电感降低，交轴电感和直轴电感差值增加，永磁电机的磁阻转矩提高，永磁电机输出额定转矩时所需电流降低，保护了永磁体10不失磁，提高了永磁电机的运行效率。
上述实施例中，支撑梁贯穿固定磁轭，且伸出固定磁轭的两端，在其他实施例中，支撑梁也可以不贯穿固定磁轭，而是分别装配在固定磁轭的两端。
上述实施例中，固定磁轭上设有与支撑梁过盈配合的固定孔，在其他实施例中，也可以在固定磁轭上设置固定槽来替代固定孔。
上述实施例中，通过无纬带缠绕在支撑梁伸出固定磁轭两端部分的外围上实现固定磁轭、永磁体和转子主轭之间的固定，在其他实施例中，也可以不设置支撑梁，而是直接在固定磁轭的外围缠绕无纬带实现固定磁轭、永磁体和转子主轭之间的固定；当然，也可以采用不导磁的不锈钢套套设在固定磁轭的外围上以实现紧固。
上述实施例中，转子主轭和固定磁轭上分别对应永磁体设有永磁体装配定位槽，在其他实施例中，也可以仅在转子主轭和固定磁轭的其中一个上设永磁体装配定位槽，而通过另一个的表面顶压永磁体以实现对永磁体的夹装。
上述实施例中，每个固定磁轭内均沿转子主轭的周向设有两根支撑梁，在其他实施例中，每个固定磁轭内也可以沿转子主轭的周向设有一根、三根或以上的支撑梁。
上述实施例中，转子主轭上开设有V形槽，永磁体分别对应V形槽的两个槽壁设置，在其他实施例中，转子主轭上也可以开设多边形槽，如四边形或五边形槽，此时，永磁体对应槽的各边设置，只要保证固定磁轭、永磁体和转子主轭分体间隔设置即可；当然，在其他实施例中，转子主轭也可以采用横截面为四边形或五边形等多边形的转子主轭，沿转子主轭的外圆周设置与转子主轭截面边数数量相同的固定磁轭，在各个固定磁轭与转子主轭之间的间隙处设置永磁体，此时不需要在转子主轭和固定磁轭上设置槽结构。
本发明提供的内嵌式无磁桥转子的具体实施例：该内嵌式无磁桥转子的结构与上述永磁电机的电机转子的结构相同，在此不再一一赘述。
Claims (10)
1.内嵌式无磁桥转子，其特征在于：包括转子主轭、与转子主轭分体间隔设置的固定磁轭和夹装在固定磁轭与转子主轭之间的永磁体，所述固定磁轭沿转子主轭的周向布置有多个；所述内嵌式无磁桥转子还包括用于将固定磁轭与转子主轭固定以夹装永磁体的非导磁固定件。
2.根据权利要求1所述的内嵌式无磁桥转子，其特征在于：所述非导磁固定件为固定带，固定带缠绕在固定磁轭的外围。
3.根据权利要求1所述的内嵌式无磁桥转子，其特征在于：所述非导磁固定件包括配置在所述固定磁轭上沿转子轴向延伸的支撑梁，支撑梁具有伸出固定磁轭的伸出段，固定磁轭沿转子主轭轴向的两端均配置有所述延伸段，非导磁固定件还包括缠绕在各支撑梁伸出段外围以通过支撑梁将转子主轭与固定磁轭固定的固定带。
4.根据权利要求3所述的内嵌式无磁桥转子，其特征在于：所述支撑梁贯穿所述固定磁轭。
5.根据权利要求4所述的内嵌式无磁桥转子，其特征在于：所述固定磁轭上设有用于穿装所述支撑梁的固定孔，所述支撑梁与所述固定孔过盈配合。
6.根据权利要求4或5所述的内嵌式无磁桥转子，其特征在于：每个固定磁轭内的支撑梁沿所述转子主轭的周向布置有至少两根。
7.根据权利要求1-5任一项所述的内嵌式无磁桥转子，其特征在于：所述转子主轭上设有V形安装槽，所述固定磁轭和所述永磁体对应设置在V形安装槽内。
8.根据权利要求1-5任一项所述的内嵌式无磁桥转子，其特征在于：所述转子主轭和/或固定磁轭上设有与所述永磁体定位配合的永磁体定位槽。
9.根据权利要求8所述的内嵌式无磁桥转子，其特征在于：所述永磁体定位槽内设有用于粘接永磁体的粘接层。
10.永磁电机，包括机壳以及装配在机壳内的定子和内嵌式转子，其特征在于：内嵌式转子为权利要求1-9任意一项所述的内嵌式无磁桥转子。
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