CN109962544A - 一种转子铁芯及永磁同步电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转子铁芯及永磁同步电动机，转子铁芯包括：转子支架，其呈筒状；阻尼压块，其呈条形并为多个，多个阻尼压块分别沿转子支架的轴向装设在转子支架的外表面上；永磁体，其为多组，每组永磁体均沿转子支架的轴向表贴在相邻两个阻尼压块之间的转子支架上，并与阻尼压块相卡抵，使阻尼压块压固永磁体；以及阻尼端环，其为两个并分别设置在转子支架的两端，阻尼压块的两端分别与两个阻尼端环连接，以配合形成阻尼绕组，阻尼绕组能够在永磁同步电动机发生震荡时切割永磁同步电动机内的定子绕组产生的磁力线。本发明的转子铁芯能够使永磁体与转子支架间相对位置稳定且能够有效减除永磁同步电动机中震荡现象。

Description

一种转子铁芯及永磁同步电动机

技术领域

本发明涉及电动机技术领域，特别涉及一种转子铁芯及永磁同步电动机。

背景技术

在中小型永磁同步电动机的结构形式中，表贴式永磁同步电动机由于结构简单，制造成本低等优点，在永磁同步电动机中得到了广泛的应用。同时表面隆起的永磁体磁极结构也易于实现优化设计，使电动机的气隙磁场磁密波形更容易趋近于正弦波，可提升电动机和整个电气传动系统的性能。

现有中小型永磁同步电动机的结构形式中，表贴式永磁同步电动机的永磁体的常用固定方式有以下几种：

1.用胶将永磁体粘在转子支架表面上；

2.用压板或螺钉将永磁体固定在转子支架表面上；

3.用无纬带等材料对永磁体进行捆绑或用不锈钢套管固定在转子铁芯支架上。

但在实际制造过程中，各种表贴式永磁体的固定方式都存在一些缺陷，例如胶的可靠性难以保证、螺孔影响永磁体性能、简单的压板不牢固、无纬带容易破损等。

另外，永磁同步电动机在电动机运行过程中，其转子转速恒定且等于定子旋转磁场转速，即，转子与定子同步转动，在电动机正常运转时，定子绕组产生的旋转磁场和转子的永磁体磁极之间相当于有磁力线相互作用。在电极负载增加时，转子的功角将增大，这相当于把磁力线拉长，而当电动机的负载减少时，转子的功角将减少，相当于把磁力线缩短。而在电动机的负载突然变化的过程中，由于转子具有转动惯量，转子的功角不能立即稳定在新的数值上，而是在新的数值上要经过若干次摆动，这种现象为电动机的震荡。

而永磁同步电动机的震荡比异步电动机的震荡会造成更大的危害：

1.破坏电动机运行的稳定性；

2.致使电气系统不平衡；

3.使电动机内部线路承受较大的电流冲击；

4.使永磁体失磁；

5.使电动机功率不平衡，破坏电动机元件。

因此，减小震荡对于保证永磁同步电动机的运行以及使用寿命是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种永磁体与转子支架间相对位置稳定且能够有效减除永磁同步电动机中震荡现象的转子铁芯及具有该转子铁芯的永磁同步电动机。

为了解决上述问题，本发明提供一种转子铁芯，用于永磁同步电动机中，所述转子铁芯包括：

转子支架，其呈筒状；

阻尼压块，其呈条形并为多个，多个所述阻尼压块分别沿所述转子支架的轴向装设在所述转子支架的外表面上；

永磁体，其为多组，每组所述永磁体均沿所述转子支架的轴向表贴在相邻两个所述阻尼压块之间的所述转子支架上，并与所述阻尼压块相卡抵，使所述阻尼压块压固所述永磁体；以及

阻尼端环，其为两个并分别设置在所述转子支架的两端，所述阻尼压块的两端分别与两个所述阻尼端环连接，以配合形成阻尼绕组，所述阻尼绕组能够在所述永磁同步电动机发生震荡时切割所述永磁同步电动机内的定子绕组产生的磁力线。

作为优选，所述转子支架的外表面上设有多个第一凹槽，所述第一凹槽沿所述转子支架的轴向设置并在其周向上均匀分布，且贯通所述转子支架的两端，所述阻尼压块装设在所述第一凹槽中。

作为优选，所述阻尼压块的两端分别与两个所述阻尼端环相焊接。

作为优选，所述阻尼压块的横截面呈T字型，并具有竖直部和水平部，所述竖直部设于所述第一凹槽内，所述水平部压抵分别位于所述第一凹槽两侧的所述永磁体。

作为优选，所述阻尼压块的水平部通过粘贴的方式压抵在对应的所述永磁体上。

作为优选，所述阻尼端环对应所述阻尼压块处设有与所述阻尼压块的端部外形匹配的第二凹槽，所述阻尼压块的两端均伸入所述第二凹槽中并与所述第二凹槽的内壁相焊接。

作为优选，所述永磁体与所述阻尼端环间设有绝缘填充板。

作为优选，所述阻尼压块和阻尼端环均通过螺栓固定在所述转子支架上。

作为优选，所述永磁体呈弧形，其具有外圆弧面和内圆弧面，所述内圆弧面所在圆的半径大于所述外圆弧面所在圆的半径。

本发明还提供一种永磁同步电动机，包括定子，还包括如上所述的转子铁芯。

本发明的转子铁芯的有益效果在于：

1、通过设置能够压抵永磁体的阻尼压块和能够限制永磁体在转子支架轴向上位置的阻尼端环,使永磁体在转子支架的轴向和切向两个方向上均得到了固定，确保永磁体能够更加牢固的贴附在转子支架上。

2、阻尼压块和阻尼端环在转子支架上均采用螺钉固定，不仅装配方便，且更加有利于二者的精准固定，防止在永磁同步电动机转动过程中阻尼压块和阻尼端环相对转子产生位置偏移，造成不良后果。

3、具有良好导电性能的阻尼压块和阻尼端环连接在一起后就合成了一个异步电动机的鼠笼阻尼绕组，当永磁同步电动机正常运行时，转子与定子同步转动，阻尼绕组和电动机的定子绕组产生的旋转磁场是相对静止的，阻尼绕组不切割磁力线，也无电流产生。但当永磁同步电动机发生震荡时，转子被减速或者加速，此时阻尼绕组相对于定子绕组产生的旋转磁场产生相对运动，阻尼绕组切割磁力线，并产生电流，电流在旋转磁场作用下将产生附加转矩，该附加转矩的方向和转子被加速或减速的方向相反，故而起到阻尼作用，也即起到稳定永磁同步电动机的转速或使电动机更快的减除震荡的效果。

附图说明

图1为本发明的转子铁芯的结构示意图。

图2为本发明的转子铁芯中的转子支架的结构图。

图3为本发明的转子铁芯中的阻尼压块的结构示意图。

图4为本发明的转子铁芯中的阻尼端环的结构示意图。

图5为本发明的转子铁芯中的永磁体的结构示意图。

附图标记：

1-转子支架；2-第一永磁体；3-第二永磁体；4-阻尼压块；5-阻尼端环； 6-第一安装位；7-第二安装位；8-通风道；9-竖直部；10-水平部；11-第二凹槽；12-绝缘填充板；13-外圆弧面；14-内圆弧面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

如图1至图5所示，本发明的实施例提供一种转子铁芯，用于永磁同步电动机中，该转子铁芯包括：

转子支架1，其呈筒状，中部具有用于穿设转轴的轴孔；

阻尼压块4，其呈条形并为多个，多个阻尼压块4分别沿转子支架的轴向装设在转子支架1上的外表面上；

永磁体，其为多个，多个永磁体划分为多组，相邻的两个阻尼压块4间的转子支架1的外表面上均表贴一组永磁体，如通过胶黏剂将永磁体固定在转子支架1的外表面上，以使多组永磁体在转子支架1的周向上均匀分布；相邻两个阻尼压块4压抵位于二者间的永磁体，也就是阻尼压块4压固永磁体，使永磁体更牢固的贴附在转子支架1的外表面上；以及

阻尼端环5，其为两个并分别设置在转子支架1的两端，阻尼压块4的两端均与对应的阻尼端环5相连，这样不仅能够进一步固定阻尼压块4，使阻尼压块4能够向永磁体施加更稳定的下压力，而且阻尼端环5与阻尼压块 4还可配合形成阻尼绕组，该阻尼绕组能够在永磁同步电动机发生震荡时切割永磁同步电动机内的定子绕组产生的磁力线，以产生电流，该电流在旋转磁场作用下会产生附加转矩，该附加转矩的方向和永磁同步电动机中的转子被加速或减速的方向相反(转子由于被加速或减速造成震荡现象的发生)，故而起到阻尼作用，也即，起到稳定电动机的转速或使电动机更快的减除震荡的效果。本发明的实施例中的转子铁芯结构简单，可以在不改变永磁同步电动机中原有转子的结构基础上，通过增加阻尼压块4和阻尼端环5，而使得永磁体被固定的更牢固了，且有效减除了永磁同步电动机的震荡现象，特别适合使用在具有较大转动惯量或较大负载冲击的永磁同步电动机中。

进一步地，该阻尼压块4和阻尼端环5均采用导电性能良好的铜质材料制备。例如可以采用铝铁青铜、黄铜、紫铜等不同电阻率的材料以应用在不同领域的电动机中。而且，为了改善阻尼效果，还可采用两种不同的材质分别制成阻尼压块4，且两种不同材质制成的阻尼压块4交替设置。

进一步地，结合图1和图2所示，为了便于精确定位永磁体和阻尼压块 4，转子支架1的外表面上沿转子支架1的周向交替设有第一安装位6和第二安装位7，永磁体装设在第一安装位6上，阻尼压块4装设在第二安装位7 上。具体地，本实施例中转子支架1的外表面上沿转子支架1的轴向设有多个条形的第一凹槽，该多个第一凹槽沿转子支架1的周向均匀设置且两端均贯通转子支架1的两端，各第一凹槽分别形成各第二安装位7，相邻两个第一凹槽间形成的凸出部形成各第一安装位6。转子支架1上还开设有多个贯穿其两端的通风道8，该多个通风道8沿转子支架1的周向均匀分布并与各第一安装位6一一对应，也即通风道8的具体数量及位置与第一安装位6的数量及位置一一对应，以利于永磁体的散热。

进一步地，结合图1和图3所示，本实施例中的阻尼压块4呈条状，其可为一整根，也可为由较短的多节拼接而成的长条形。阻尼压块4的两端分别与对应的阻尼端环5相焊接，以使二者连接稳定。阻尼压块4的横截面呈 T型，其具有竖直部9和水平部10，竖直部9与转子支架1相连，也即竖直部9设置在上述的第一凹槽内。水平部10位于永磁体上方，也即，永磁体位于转子支架1与阻尼压块4的水平部10之间，水平部10分别向位于第一凹槽两侧的永磁体施加朝向转子支架1的力，以使永磁体能够十分牢固的固定在转子支架1上。而为了增加此效果，还可在水平部10与对应的永磁体间设置胶黏剂，以加固二者的连接。

结合图1和图4所示，阻尼端环5上对应阻尼压块4处设有与阻尼压块 4的端部外形匹配的第二凹槽11，也即，第二凹槽11同为T字型。阻尼压块 4的两端分别伸入对应的第二凹槽11中，并与该第二凹槽11的内壁相焊接，以此增加阻尼压块4与阻尼端环5间的接触面积，保证二者的连接稳定性，同时减少二者间连接处的电阻，使在永磁同步电动机发生震荡时，由阻尼端环5和阻尼压块4形成的阻尼绕组切割磁感线产生的电流能够顺利通过连接处，加大附加转矩的产生，进而增强减除震荡效果的能力。

优选地，为了更好的固定永磁体，防止永磁体在转子支架1的轴向上产生位置偏移，同时降低工作人员在装配转子铁芯时轴向装配工艺难度，本实施例中的永磁体与阻尼端环5间还设有绝缘填充板12，该绝缘填充板12的两板面分别与永磁体和阻尼端环5紧密贴靠。

进一步地，继续结合图1、图2、图3所示，本实施例中的阻尼压块4 和阻尼端环5均通过螺栓固定在转子支架1上。具体可在转子支架1的第二安装位7上以及端部分别设置螺孔，接着将阻尼压块4和阻尼端环5通过螺栓固定在转子支架1上。采用螺栓固定的方式，可使阻尼压块4更紧密的压固在永磁体上，保证了永磁同步电动机转子铁芯的整体稳定性，而且可使阻尼端环5在安装时方便准确定位阻尼端环5的安装位置，同时能够减少由于焊接而造成的阻尼端环5变形的现象以及在电动机运行过程中由于阻尼端环 5发热或在其离心力作用下造成的变形现象。

结合图1和图5所示，本实施例中的多个永磁体包括多个第一永磁体2 和多个均与第一永磁体2的磁极相反的第二永磁体3。本实施例中的多个永磁体组包括由若干个第一永磁体2形成的多个第一永磁体组和由若干个第二永磁体3形成的多个第二永磁体组，多个第一永磁体组与第二永磁体组在转子支架1的周向上交替设置。具体地，该第一永磁体2和第二永磁体3结构相同，均呈弧形，并均包括外圆弧面13和内圆弧面14，其中，第一永磁体2 的外圆弧面13的磁极为N极，第二永磁体3的外圆弧面13的磁极为S，两种永磁体在转子支架1的周向上交替布置形成对级状态。图1中所示实施例的对极为8级，但实际应用过程中可以是任意偶数极状态。进一步地，本实施例中的第一安装位6上沿转子支架1的轴向共布置有两个永磁体，也即，一组包括两个永磁体，实际应用过程中可以根据需要而合理布置更多个永磁体，但是需注意的是，虽然设置的永磁体数量越少，永磁体产生的涡流损耗就越小，可这样设置会增加工艺难度，故此设置数量需要根据实际生产经验和电气性能参数综合考虑。另外，在欲改善永磁同步电动机电气性能时，可以增大或减少永磁体宽度以改变极弧系数，进而达到改善永磁同步电动机电气性能的技术效果。

进一步地，本实施例中的内圆弧面14所在圆的半径大于外圆弧面13所在圆的半径以使永磁体形成不等厚的瓦片式结构，即，如图5所示的中间厚而两边薄的瓦片式结构。采用该种方式设置永磁体可以增加其自身的聚磁效应，使永磁体能够最大化输出磁场。另外，为了使转子铁芯外表面平滑，阻尼压块4的水平部10的内表面为能够与永磁体外表面对应贴合的弧面，水平部10的外表面也同样为弧面，且多个阻尼压块4的水平部10的最高点间的连线与多个永磁体的外圆弧面13的最高点间的连线共线，即为两个半径相等的同心圆。

进一步地，具体制备转子铁芯时，首先制备转子支架1，该转子支架1 的内外径同心度要保证精度等级，以此保证永磁同步电动机的转子的外缘的精度。其中，用于装设阻尼压块4的条形凹槽的尺寸精度需保证，以精确定位阻尼压块4，除此之外转子支架1上的其他结构尺寸加工精度可适当放宽。接着采用铜制材料制备阻尼压块4、阻尼端环5和第一永磁体2及第二永磁体3，在永磁体加工好后充磁，在充磁完成后需涂环氧保护涂层，以起到绝缘和保护的作用。待上述部件均制备完成后，首先将阻尼压块4装在转子支架1上(但阻尼压块4上的螺钉不要拧紧)，接着按照磁极设置要求在转子支架1的圆周上交替放置第一永磁体2和第二永磁体3，永磁体全部安装好后，在永磁体朝向转子支架1端部的一端设置绝缘填充板12，以限位永磁体在转子支架1轴向上的位置，在全部永磁体确定好位置后拧紧阻尼压块4上的螺钉，以固定永磁体和阻尼压块4(若此时永磁体和阻尼压块4之间还有间隙，可以填充专门的胶黏剂，以加强二者的固定效果)。接着安装阻尼端环5于转子支架1上，阻尼压块4的两端伸入到阻尼端环5上预加工好的第二凹槽11 内，拧紧阻尼端环5与转子支架1之间的螺钉，固定好阻尼端环5，最后焊接阻尼端环5和阻尼压块4，以实现对阻尼压块4的二次固定，同时将阻尼端环5和阻尼压块4合成一体，组成阻尼绕组。

本发明的实施例还同时提供一种永磁同步电动机，其包括上述转子铁芯。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种转子铁芯，用于永磁同步电动机中，其特征在于，所述转子铁芯包括：

转子支架，其呈筒状；

阻尼压块，其呈条形并为多个，多个所述阻尼压块分别沿所述转子支架的轴向装设在所述转子支架的外表面上；

永磁体，其为多组，每组所述永磁体均沿所述转子支架的轴向表贴在相邻两个所述阻尼压块之间的所述转子支架上，并与所述阻尼压块相卡抵，使所述阻尼压块压固所述永磁体；以及

阻尼端环，其为两个并分别设置在所述转子支架的两端，所述阻尼压块的两端分别与两个所述阻尼端环连接，以配合形成阻尼绕组，所述阻尼绕组能够在所述永磁同步电动机发生震荡时切割所述永磁同步电动机内的定子绕组产生的磁力线。

2.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述转子支架的外表面上设有多个第一凹槽，所述第一凹槽沿所述转子支架的轴向设置并在其周向上均匀分布，且贯通所述转子支架的两端，所述阻尼压块装设在所述第一凹槽中。

3.根据权利要求2所述的转子铁芯，其特征在于，所述阻尼压块的两端分别与两个所述阻尼端环相焊接。

4.根据权利要求3所述的转子铁芯，其特征在于，所述阻尼压块的横截面呈T字型，并具有竖直部和水平部，所述竖直部设于所述第一凹槽内，所述水平部压抵分别位于所述第一凹槽两侧的所述永磁体。

5.根据权利要求4所述的转子铁芯，其特征在于，所述阻尼压块的水平部通过粘贴的方式压抵在对应的所述永磁体上。

6.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述阻尼端环对应所述阻尼压块处设有与所述阻尼压块的端部外形匹配的第二凹槽，所述阻尼压块的两端均伸入所述第二凹槽中并与所述第二凹槽的内壁相焊接。

7.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述永磁体与所述阻尼端环间设有绝缘填充板。

8.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述阻尼压块和阻尼端环均通过螺栓固定在所述转子支架上。

9.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述永磁体呈弧形，其具有外圆弧面和内圆弧面，所述内圆弧面所在圆的半径大于所述外圆弧面所在圆的半径。

10.一种永磁同步电动机，包括定子，其特征在于，还包括如权利要求1-9中任一项所述的转子铁芯。