CN109756046B - 永磁电机的一种永磁体内置式转子结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及永磁电机的一种永磁体内置式转子结构，永磁体在转子支架外圆周表面周向均匀布置，相邻的两块永磁体之间有空隙，转子支架上位于相邻的两块永磁体之间的空隙处设有螺纹孔，转子磁极安放在永磁体的上表面，所述磁极压板设有通孔，压板螺栓穿过通孔与转子支架的螺纹孔螺纹连接，磁极压板位于相邻转子磁极之间将转子磁极、永磁体和转子支架固定压在一起；所述转子支架的两侧固定有圆环形的侧面挡板。本发明为没有隔磁磁桥的内置式转子结构，能够提高永磁体的利用率，保证使用该转子结构的电机能够在较高的频率下运行。
Description
技术领域
本发明属于永磁电机技术领域，主要涉及转子上永磁体的安装结构，特别是低速多极的永磁电机的一种永磁体内置式转子结构。
背景技术
上世纪60年代后期，高性能稀土永磁材料研制成功，加速了永磁电机的发展。而众多国家中尤以我国的稀土资源最为丰富，我国稀土原材料的产量占世界产量的百分之八十左右。和电励磁同步电机不同的是，稀土永磁电机具有以下优势：第一，永磁同步电机以永磁体励磁取代电励磁，运行在轻载和满载时，效率都很高，因而可大量节省电能。第二，通过变频调速技术，可以方便的调节电机的转速与输出转矩，满足不同负载的工作需求；第三，永磁电机功率因数较高，不从电网中吸收滞后的电流，从而大量节省无功。
随着永磁电机的设计技术和现代工业的发展，永磁电机的应用场合越来越广泛，大型低速永磁电机就是其发展很好的一个方向。这种永磁电机可以直接驱动低速负载，从而省去噪声大、易故障的变速箱，这种永磁电机的特点是：转速较低、转矩较大、体积较大和极数较多等。由于电机极数多，虽然转速较低，但是有很多场合，电机的运行频率较高，达到100Hz~300Hz。由于大中型电机的定子绕组多采用成型绕组，定子槽为矩形槽，这样造成对着齿的磁阻与对着槽的磁阻差异很大，造成气隙磁密的齿槽谐波增大，引起转子表面涡流损耗增大。
涡流损耗是与交变频率的两次方成正比的，如果永磁体采用表面式安装结构，当电机频率较高时，直接引起永磁体涡流损耗增大，发热严重，最后能造成永磁体退磁的后果。如果采用内置式结构，电机工艺复杂，隔磁磁桥的存在，引起漏磁系数增大，使永磁体利用率减低。所以研究简单可靠的安装永磁体、又能有效抑制永磁体涡流损耗对这类电机的发展有重大的意义。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提供一种没有隔磁磁桥的内置式转子结构，能够提高永磁体的利用率，保证使用该转子结构的电机能够在较高的频率下运行。
技术方案
永磁电机的一种永磁体内置式转子结构，其特征在于：包括转子磁极、磁极压板、永磁体、转子支架和侧面挡板，永磁体在转子支架外圆周表面周向均匀布置，相邻的两块永磁体之间有空隙，转子支架上位于相邻的两块永磁体之间的空隙处设有螺纹孔，转子磁极安放在永磁体的上表面，所述磁极压板设有通孔，压板螺栓穿过通孔与转子支架的螺纹孔螺纹连接，磁极压板位于相邻转子磁极之间将转子磁极、永磁体和转子支架固定压在一起；所述转子支架的两侧固定有圆环形的侧面挡板，通过转子支架两侧的挡板螺栓将侧面挡板与转子支架固定在一起，用于遮挡并限制磁极压板、永磁体、转子磁极和转子支架的侧向相对位移。
所述转子磁极两侧探出有包覆壁，包覆壁向转子支架的方向翻折并将永磁体包覆在转子磁极内，磁极压板位于两个转子磁极包覆壁上方，将磁极压板下方的包覆壁压紧。
所述永磁体和包覆永磁体的转子磁极为一个模块，每个模块之间没有导磁材料连通，磁极压板是不导磁材料，相邻转子磁极之间没有连接磁桥。
所述转子支架和转子磁极组成转子磁路，二者是不同的材料，转子支架为导磁金属，转子磁极为硅钢片叠压而成的。
所述压板螺栓和侧面挡板采用不导磁材料。
所述磁极压板和压板螺栓的栓帽之间垫有垫圈。
所述垫圈的下端为平的底座，底座远离压板螺栓的一端伸出有一个弧形的挤压部，底座的上端靠近压板螺栓探出有一个支撑部，支撑部为斜向上并逐渐远离压板螺栓，支撑部的上端指向挤压部的内弧。
所述底座的材料密度大于挤压部的材料密度，挤压部为发泡多孔状。
优点及效果
本发明的永磁体内置式转子结构，具有如下优点和有益效果：
（1）实现了电机转子磁极模块化，硅钢片材料利用率提高。
（2）转子支架作为转子磁路部分，采用实心导磁金属，降低了电机材料成本。
（3）磁极由硅钢片叠压而成，可以很好地实现抑制转子磁极涡流的效果。
（4）这种磁极模块化结构，相邻的两个磁极之间没有隔磁磁桥，减小了漏磁，提高了永磁体利用率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1内A-A剖结构的示意图；
图3是转子磁极压板示意图；
图4是图3内转子磁极压板B-B剖结构的示意图；
图5是转子磁极冲片形状示意图；
图6是永磁体形状示意图；
图7垫圈位置示意图；
图8垫圈截面结构示意图；
图9垫圈立体切开一半的结构示意图。
附图标记说明：
图中1为挡板螺栓，2为侧面挡板，3为转子支架，4为压板螺栓，5为磁极压板，6为永磁体，7为转子磁极，8为垫圈，9为底座，10为挤压部，11为支撑部。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，永磁电机的一种永磁体内置式转子结构，包括转子磁极7、磁极压板5、永磁体6、转子支架3和侧面挡板2，永磁体6在转子支架3外圆周表面周向均匀布置，相邻的两块永磁体6之间有空隙，转子支架3上位于相邻的两块永磁体6之间的空隙处设有螺纹孔，转子磁极7安放在永磁体6的上表面，转子磁极7两侧探出有包覆壁，包覆壁向转子支架3的方向翻折并将永磁体6包覆在转子磁极7内，磁极压板5位于两个转子磁极7包覆壁上方，磁极压板5位于相邻转子磁极7之间，磁极压板5设有通孔，将压板螺栓4穿过通孔与转子支架3的螺纹孔螺纹连接，将磁极压板5下方的包覆壁压紧，达到固定转子磁极7和永磁体6的作用，将转子磁极7、永磁体6和转子支架3固定压在一起；所述转子支架3的两侧固定有圆环形的侧面挡板2，通过转子支架3两侧的挡板螺栓1将侧面挡板2与转子支架3固定在一起，用于遮挡并限制磁极压板5、永磁体6、转子磁极7和转子支架3的侧向相对位移。
永磁体6和包覆永磁体6的转子磁极7为一个模块，每个模块之间没有导磁材料连通，磁极压板5是不导磁材料，相邻转子磁极7之间没有连接磁桥。转子支架3和转子磁极7组成转子磁路，二者是不同的材料，转子支架3为导磁金属，转子磁极7为硅钢片叠压而成的。压板螺栓4和侧面挡板2采用不导磁材料。转子结构相邻转子磁极7之间漏磁较小，转子磁极7采用叠压的硅钢片方式，抑制了转子涡流损耗，保证电机可以在较高的频率下运行。为了防止电机漏磁，所以磁极压板5、压板螺栓4和侧面挡板2都采用不导磁材料。
如图7、图8和图9所示，磁极压板5和压板螺栓4的栓帽之间垫有垫圈8。垫圈8的下端为平的底座9，底座9远离压板螺栓4的一端伸出有一个弧形的挤压部10，底座9的上端靠近压板螺栓4探出有一个支撑部11，支撑部11为斜向上并逐渐远离压板螺栓4，支撑部11的上端指向挤压部10的内弧。底座9的材料密度大于挤压部10的材料密度，挤压部10为发泡多孔状，这样的密度和结构可以使得更容易及压缩，并且压缩量更大。
转子支架3是实心导磁金属，外圆处是转子磁路的一部分。转子支架3表面加工的螺纹孔，沿着圆周均匀分布n排，n等于电机磁极数目。
实施例1：
将一块永磁体6置于转子支架3外圆处，永磁体6两侧是两排螺纹孔，其位于两排螺纹孔的中间位置，然后在永磁体6上放置一个转子磁极7，这时三者是紧密吸合在一起的；按以上方法在相邻位置放置第二块永磁体6和第二个转子磁极7。磁极压板5置于两个转子磁极7之间，两侧压在两个转子磁极6上，压板螺栓4通过磁极压板5的通孔与转子支架3外圆螺纹孔连接，以此为例，把永磁体6和转子磁极7都安装在转子支架3表面，用磁极压板5固定每个模块。转子支架3侧面安装圆环形侧面挡板2，利用挡板螺栓1固定，最后检查并紧固定所有螺栓，这时转子磁极7、永磁体6与转子支架3固定为一体。
Claims (6)
1.永磁电机的一种永磁体内置式转子结构，其特征在于：包括转子磁极、磁极压板、永磁体、转子支架和侧面挡板，永磁体在转子支架外圆周表面周向均匀布置，相邻的两块永磁体之间有空隙，转子支架上位于相邻的两块永磁体之间的空隙处设有螺纹孔，转子磁极安放在永磁体的上表面，所述磁极压板设有通孔，压板螺栓穿过通孔与转子支架的螺纹孔螺纹连接，磁极压板位于相邻转子磁极之间将转子磁极、永磁体和转子支架固定压在一起；所述转子支架的两侧固定有圆环形的侧面挡板，通过转子支架两侧的挡板螺栓将侧面挡板与转子支架固定在一起，用于遮挡并限制磁极压板、永磁体、转子磁极和转子支架的侧向相对位移；
所述转子磁极两侧探出有包覆壁，包覆壁向转子支架的方向翻折并将永磁体包覆在转子磁极内，磁极压板位于两个转子磁极包覆壁上方，将磁极压板下方的包覆壁压紧；
所述永磁体和包覆永磁体的转子磁极为一个模块，每个模块之间没有导磁材料连通，磁极压板是不导磁材料，相邻转子磁极之间没有连接磁桥。
2.根据权利要求1所述的永磁电机的一种永磁体内置式转子结构，其特征在于：所述转子支架和转子磁极组成转子磁路，二者是不同的材料，转子支架为导磁金属，转子磁极为硅钢片叠压而成的。
3.根据权利要求1所述的永磁电机的一种永磁体内置式转子结构，其特征在于：所述压板螺栓和侧面挡板采用不导磁材料。
4.根据权利要求1所述的永磁电机的一种永磁体内置式转子结构，其特征在于：所述磁极压板和压板螺栓的栓帽之间垫有垫圈。
5.根据权利要求4所述的永磁电机的一种永磁体内置式转子结构，其特征在于：所述垫圈的下端为平的底座，底座远离压板螺栓的一端伸出有一个弧形的挤压部，底座的上端靠近压板螺栓探出有一个支撑部，支撑部为斜向上并逐渐远离压板螺栓，支撑部的上端指向挤压部的内弧。
6.根据权利要求5所述的永磁电机的一种永磁体内置式转子结构，其特征在于：所述底座的材料密度大于挤压部的材料密度，挤压部为发泡多孔状。
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