CN110896256A - 一种高压双转子磁路结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压双转子磁路结构，用于710‑1500KW，10KV大型高压变频低速大扭矩永磁同步电动机，转子包括转轴、转子支架、隔磁套筒、中环、磁极铁芯和磁钢，转轴上套设有两个相互靠紧的转子支架，每个转子支架上套设有一个隔磁套筒，每个隔磁套筒外圆柱面上安装有磁极铁芯，相邻的磁极铁芯之间设有磁钢安装槽，磁钢安装槽内固定有磁钢，隔磁套筒分为内隔磁层和外固定层，外固定层材质为磁致伸缩材料，中环位于两个相互靠紧的转子支架之间。本发明的有益效果是：实现高压大功率低速大扭矩双转子永磁智能驱动系统所需的细长转子，扭矩大、运行精准度高，降低了系统项目工程的造价，体积小、重量轻、功率密度高、可靠性高。

Description

一种高压双转子磁路结构

技术领域

本发明属于永磁电动机制造领域技术领域中的转子结构的技术范畴，尤其涉及应用于细长转子的一种高压双转子磁路结构。

背景技术

传统的电动机一般只有一个定子和一个转子，无论是直流机、同步机还是异步机，都只有一个机械端口。近年来，有人提出了双转子电机的概念，这种电机具有2个机械轴，可以实现2个机械轴能量的独立传递。这种新型电机极大的减小了设备的体积和重量，提高了工作效率，能很好的满足节能和调速的要求，有着优越的运行性能。

双转子永磁电机利用作用力与反作用力原理，将传统电机的定子作为外转子，原有的转子作为内转子，两者作反向运动。其外转子上有电枢绕组，内转子由于安装有永磁体，所以又称为永磁体转子。永磁体磁场与电枢绕组所产生的磁场相互作用，产生电磁转矩，这种双转子结构不能满足细长型电机的需要。

针对上述问题，中国实用新型专利CN201821173356 .5公开了一种井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机，它包括外壳、定子组件、转子组件和转子轴；转子轴为整体轴；转子组件包括多个单元转子，单元转子包括转子铁芯和设置于转子铁芯上的永磁体，各单元转子均以其转子铁芯同轴连接于转子轴上，相邻两单元转子之间设置有轴承；定子组件包括线圈绕组，以及尺寸与槽型相匹配的定子硅钢冲片和定子铜冲片，硅钢铁芯长度与转子铁芯长度相等，定子铜冲片与轴承宽度相等，均紧固在外壳的内壁，其中单元转子包括转子铁芯和设置于转子铁芯上的永磁体，各单元转子均以其转子铁芯同轴连接于转子轴上，相邻两单元转子之间设置有轴承，这样的结构增加了转子的结构部件，增加了装配难度，增加了转子的故障率。

综上所述，迫切需要一种高压双转子磁路结构来实现高压大功率低速大扭矩双转子永磁智能驱动系统所需的细长转子，扭矩大、运行精准度高，降低了系统项目工程的造价，体积小、重量轻、功率密度高、可靠性高。

发明内容

为克服上述现有技术缺陷，本发明提供一种高压双转子磁路结构。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种高压双转子磁路结构，用于710 -1500KW，10KV大型高压变频低速大扭矩永磁同步电动机，转子的长径比≥11且≤20，所述转子包括转轴、转子支架、隔磁套筒、中环、磁极铁芯和磁钢，所述转轴上套设有两个相互靠紧的转子支架，每个转子支架上套设有一个隔磁套筒，每个隔磁套筒外圆柱面上安装有磁极铁芯，相邻的磁极铁芯之间设有磁钢安装槽，磁钢安装槽内固定有磁钢，所述隔磁套筒分为内隔磁层和外固定层，外固定层材质为磁致伸缩材料，所述中环位于两个相互靠紧的转子支架之间，采用这种结构的设计：

双转子磁路结构设计，转子双向结构产生聚磁效果，磁感应强度比单个磁钢感应强大20-40%，能够是永磁材料得到充分利用；磁钢嵌入转子内部，保护磁钢不受外力损坏，同时使磁钢在电机运行时避免由于振动，粘接剂失效等因素导致磁钢脱落的隐患，运行稳定性更高，磁钢通过对导磁材料充磁，使导磁材料形成磁极，与定子磁场进行耦合形成电磁转矩，避免了永磁材料力学性能差不适用于传递扭矩的缺点，适用于低转速、大扭矩永磁同步电机；双转子磁路结构采用防漏磁结构，整个磁路漏磁少，使磁钢的磁性能得到充分利用，与同类型产品相比节省永磁材料5%—10%，磁钢材料也得到相应的节省，使电机的功率密度进一步提高，相比于表贴形式的串联磁路，转子磁路采用并联结构，通过导磁材料形成的转子磁极，气隙磁场波形正弦波形好，可以有效控制转矩波动，防止矩形波产生，此外，磁致伸缩材料的特性能够使转子在使用过程中能够在径向方向上适当的增大直径，在不扫膛的前提下进一步减小转子和定子之间的气隙，提高磁通利用率，增大电机输出功率。

所述磁极铁芯由若干磁极冲片叠压而成，采用小体积的磁极冲片结构便于采用非晶金材料制成。

所述磁极冲片中间设有固定通孔，并通过一条磁极加固键将两个隔磁套筒上的相对应的磁极冲片压紧，采用这样的机构可以将磁极冲片从中心压紧，磁极冲片受力均匀，同时固定结构隐藏在磁极铁芯内部，进一步减小转子的体积，简化转子机构。

所述磁极冲片为扇环状，采用这样的设计有以下益处：

1.便于磁极冲片组成一个圆环，并给磁钢安装槽提供矩形的安装空间；

2.便于磁极冲片在冲裁排料时充分利用原材料；

3.便于使用体积小的非晶金材料。

所述磁极冲片内圆边设有燕尾凸起，所述隔磁套筒外固定层设有燕尾槽，所述燕尾凸起固定在所述燕尾槽内，采用燕尾结构的连接方式，能够保证固定的牢固性和安装的精度，这是由燕尾槽结构特点所决定的。

所述中环为隔磁材料制成的隔磁间隔板，与隔磁套筒相结合，使整个磁路漏磁少，使磁钢的磁性能得到充分利用。

所述隔磁间隔板上设有相应的通孔，用来衔接磁钢，转子磁路采用并联结构，通过导磁材料形成的转子磁极，气隙磁场波形正弦波形好，可以有效控制转矩波动，防止矩形波产生。

所述通孔与磁钢的截面形状相同，通孔形状比磁钢的截面形相应尺寸大0.1毫米，便于安装并能保证磁钢在磁钢安装槽中固定的准确性。

所述磁极铁芯上固定有转子风扇，采用这种设计，利用磁极固定键固定磁极冲片，能够有效的减小风扇的体积和所用的零件，同时隔磁端板既起到固定风扇的作用，又起到固定磁钢的作用，在本发明中通过一次固定就完成了磁钢、磁极冲片和风扇的固定。

所述转子风扇包括隔磁端板和扇叶，所述隔磁端板和扇叶为整体式L型结构，进一步减少了零部件，结构更简化，体积更小。

本发明的积极效果是：

1.通过双转子的设计实现了高压大功率低速大扭矩双转子永磁智能驱动系统所需的细长转子，扭矩大、运行精准度高；

2.通过磁极冲片和磁钢安装槽的燕尾槽连接，和隔磁端板风扇的设计，降低了系统项目工程的造价，体积小、重量轻、功率密度高、可靠性高；

3.磁致伸缩材料的使用能够使转子在使用过程中能够在径向方向上适当的增大直径，在不扫膛的前提下进一步减小转子和定子之间的气隙，提高磁通利用率，增大电机输出功率。

附图说明

图1是本发明一种高压双转子磁路结构的转子结构图；

图2是本发明一种高压双转子磁路结构的转子侧视图；

图3是本发明一种高压双转子磁路结构的转子磁钢安装槽示意图；

图例说明：1—转轴， 2—隔磁间隔板， 3—磁极铁芯，4—磁极加固键，5—右隔磁套筒，51—左隔磁套筒，6—右转子支架，61—左转子支架，611—左转子支架外筒，612—左转子支架腹板，7—右磁钢，71—左磁钢，8—磁极冲片，9—磁钢安装槽，10—磁极加固键安装孔，11—磁钢挡片，12—磁钢安装定位孔，13—螺母，14—转子风扇。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

具体实施例：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

一种高压双转子磁路结构，用于1000KW，10KV大型高压变频低速大扭矩永磁同步电动机，转子的长径比为15，转子转轴1的外圆柱面上自右到左套设有右转子支架6、隔磁间隔板2和左转子支架61，隔磁间隔板2即权利要求1中的中环，右转子支架6和左转子支架61结构相同，以左转子支架61为例，左转子支架外筒611通过左转子支架腹板612固定在套设在转子转轴1外圆柱面上，并通过平键限制其在转子转轴1上与转子转轴1发生相对转动，右转子支架6、隔磁间隔板2和左转子支架61紧密的靠在一起，每个转子支架上套设有一个隔磁套筒，即：左转子支架61上套设有左隔磁套筒51，右转子支架6上套设有右隔磁套筒5，每个隔磁套筒外圆柱面上安装有磁极铁3，相邻的磁极铁芯3之间设有磁钢安装槽9，磁钢安装槽9内固定有磁钢，左侧转子磁钢安装槽9中固定有左磁钢71，右侧转子磁钢安装槽9中固定有左磁钢7，所述隔磁套筒分为内隔磁层和外固定层，内隔磁层采用铝合金制成，外固定层采用磁致伸缩材料制成，磁极铁芯3由若干磁极冲片8叠压而成，磁极冲片8中间设有固定通孔,即磁极加固键安装孔10，并通过一条磁极加固键4将左隔磁套筒51和右隔磁套筒5上的相对应的磁极冲片8压紧，磁极冲片8为扇环状，磁极冲片8内圆边设有燕尾凸起，左隔磁套筒51和右隔磁套筒5上外固定层上均设有燕尾槽，且尺寸与形状完全相同，并一一对应，磁极冲片8通过燕尾凸起固定在所述燕尾槽内，隔磁间隔板2上设有相应的通孔，用来衔接磁钢，磁极铁芯3上固定有转子风扇14，转子风扇14包括隔磁端板和扇叶，所述隔磁端板和扇叶为整体式L型结构，采用紧密铸造的方式制成。

实施例二：

一种高压双转子磁路结构，用于1300KW，10KV大型高压变频低速大扭矩永磁同步电动机，转子的长径比为18，转子转轴1的外圆柱面上自右到左套设有右转子支架6、隔磁间隔板2和左转子支架61，隔磁间隔板2即权利要求1中的中环，右转子支架6和左转子支架61结构相同，以左转子支架61为例，左转子支架外筒611通过左转子支架腹板612固定在套设在转子转轴1外圆柱面上，并通过平键限制其在转子转轴1上与转子转轴1发生相对转动，右转子支架6、隔磁间隔板2和左转子支架61紧密的靠在一起，每个转子支架上套设有一个隔磁套筒，即：左转子支架61上套设有左隔磁套筒51，右转子支架6上套设有右隔磁套筒5，每个隔磁套筒外圆柱面上安装有磁极铁3，相邻的磁极铁芯3之间设有磁钢安装槽9，磁钢安装槽9内固定有磁钢，左侧转子磁钢安装槽9中固定有左磁钢71，右侧转子磁钢安装槽9中固定有左磁钢7，所述隔磁套筒分为内隔磁层和外固定层，内隔磁层采用铝合金制成，外固定层采用磁致伸缩材料制成，磁极铁芯3由若干磁极冲片8叠压而成，磁极冲片8中间设有固定通孔,即磁极加固键安装孔10，并通过一条磁极加固键4将左隔磁套筒51和右隔磁套筒5上的相对应的磁极冲片8压紧，磁极冲片8为扇环状，磁极冲片8内圆边设有燕尾凸起，左隔磁套筒51和右隔磁套筒5上外固定层上均设有燕尾槽，且尺寸与形状完全相同，并一一对应，磁极冲片8通过燕尾凸起固定在所述燕尾槽内，隔磁间隔板2上设有相应的通孔，用来衔接磁钢，通孔与磁钢的截面形状相同，通孔形状比磁钢的截面形相应尺寸大0.1毫米，磁极铁芯3上固定有转子风扇14，转子风扇14包括隔磁端板和扇叶，所述隔磁端板和扇叶为整体式L型结构，采用钣金的方式由金属片折成。

实施例三：

一种高压双转子磁路结构，用于900KW，10KV大型高压变频低速大扭矩永磁同步电动机，转子的长径比为13，转子转轴1的外圆柱面上自右到左套设有右转子支架6、隔磁间隔板2和左转子支架61，隔磁间隔板2即权利要求1中的中环，右转子支架6和左转子支架61结构相同，以左转子支架61为例，左转子支架外筒611通过左转子支架腹板612固定在套设在转子转轴1外圆柱面上，并通过平键限制其在转子转轴1上与转子转轴1发生相对转动，右转子支架6、隔磁间隔板2和左转子支架61紧密的靠在一起，每个转子支架上套设有一个隔磁套筒，即：左转子支架61上套设有左隔磁套筒51，右转子支架6上套设有右隔磁套筒5，每个隔磁套筒外圆柱面上安装有磁极铁3，相邻的磁极铁芯3之间设有矩形的磁钢安装槽9，磁钢安装槽9内固定有磁钢，磁钢安装槽9外圆柱面端设有磁钢挡片11，用来防止磁钢从磁钢安装槽9中甩出，左侧转子磁钢安装槽9中固定有左磁钢71，右侧转子磁钢安装槽9中固定有左磁钢7，所述隔磁套筒分为内隔磁层和外固定层，内隔磁层采用铝合金制成，外固定层采用磁致伸缩材料制成，磁极铁芯3由若干磁极冲片8叠压而成，磁极冲片8中间设有固定通孔,即磁极加固键安装孔10，并通过一条磁极加固键4将左隔磁套筒51和右隔磁套筒5上的相对应的磁极冲片8压紧，磁极冲片8为扇环状，磁极冲片8内圆边设有燕尾凸起，左隔磁套筒51和右隔磁套筒5上外固定层上均设有燕尾槽，且尺寸与形状完全相同，并一一对应，磁极冲片8通过燕尾凸起固定在所述燕尾槽内，隔磁间隔板2上设有相应的通孔，用来衔接磁钢，通孔与磁钢的截面形状相同，通孔形状比磁钢的截面形相应尺寸大0.08毫米，磁极铁芯3上固定有转子风扇14，转子风扇14包括隔磁端板和扇叶，所述隔磁端板和扇叶为整体式L型结构，采用钣金的方式由金属片折成。

前述内容已经宽泛地概述出各个实施例的一些方面和特征，其应该被解释为仅是各个潜在应用的说明。其他有益结果可以通过以不同方式应用公开的信息或通过组合公开的实施例的各个方面来获得。在由权利要求限定的范围的基础上，结合附图地参考对示例性实施例的具体描述可获得其他方面和更全面的理解。

此外本发明在上述实施例的基础上，还公开了以下技术方案：

方案一：

磁极铁芯3上固定有转子风扇14，转子风扇14包括隔磁端板和扇叶，所述隔磁端板和扇叶为整体式L型结构，隔磁端板上设有通孔，通孔套设在磁极加固键4的两端，并用螺母13固定在磁极加固键的端部，隔磁端板沿圆周方向的尺寸大于磁极冲片8的尺寸，比磁极冲片8大的部分用于挡住磁钢沿转子的轴向移动。

方案二：

相邻的磁极铁芯3之间设有矩形的磁钢安装槽9，磁钢安装槽9内固定有磁钢，磁钢安装槽9外圆柱面端设有磁钢挡片11，用来防止磁钢从磁钢安装槽9中甩出，所述磁钢挡片11为分体式结构，分别设置在相邻两磁极冲片8的扇环形结构的直径方向两边上，且靠近外圆边。

方案三：

相邻的磁极铁芯3之间设有矩形的磁钢安装槽9，磁钢安装槽9内固定有磁钢，磁钢安装槽9外圆柱面端设有磁钢挡片11，用来防止磁钢从磁钢安装槽9中甩出，所述磁钢挡片11为整体结构，在相邻磁极冲片8的扇环形结构的直径方向两边上且靠近外圆边设有开槽，并将磁钢挡片11插设在开槽中。

上述实施例对本发明做了详细说明。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述例子，相关技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高压双转子磁路结构，其特征在于，用于710 -1500KW，10KV大型高压变频低速大扭矩永磁同步电动机，转子的长径比≥11且≤20，所述转子包括转轴、转子支架、隔磁套筒、中环、磁极铁芯和磁钢，所述转轴上套设有两个相互靠紧的转子支架，每个转子支架上套设有一个隔磁套筒，每个隔磁套筒外圆柱面上安装有磁极铁芯，相邻的磁极铁芯之间设有磁钢安装槽，磁钢安装槽内固定有磁钢，所述隔磁套筒分为内隔磁层和外固定层，外固定层材质为磁致伸缩材料，所述中环位于两个相互靠紧的转子支架之间。

2.根据权利要求1所述一种高压双转子磁路结构，其特征在于，所述磁极铁芯由若干磁极冲片叠压而成。

3.根据权利要求2所述一种高压双转子磁路结构，其特征在于，所述磁极冲片中间设有固定通孔，并通过一条磁极加固键将两个隔磁套筒上的相对应的磁极冲片压紧。

4.根据权利要求3所述一种高压双转子磁路结构，其特征在于，所述磁极冲片为扇环状。

5.根据权利要求4所述一种高压双转子磁路结构，其特征在于，所述磁极冲片内圆边设有燕尾凸起，所述隔磁套筒外固定层设有燕尾槽，所述燕尾凸起固定在所述燕尾槽内。

6.根据权利要求1-5其中任意一项所述一种高压双转子磁路结构，其特征在于，所述中环为隔磁材料制成的隔磁间隔板。

7.根据权利要求6所述一种高压双转子磁路结构，其特征在于，所述隔磁间隔板上设有相应的通孔，用来衔接磁钢。

8.根据权利要求7所述一种高压双转子磁路结构，其特征在于，所述通孔与磁钢的截面形状相同，通孔形状比磁钢的截面形相应尺寸大0.1毫米。

9.根据权利要求1-5其中任意一项所述一种高压双转子磁路结构，其特征在于，所述磁极铁芯上固定有转子风扇。

10.根据权利要求9所述一种高压双转子磁路结构，其特征在于，所述转子风扇包括隔磁端板和扇叶，所述隔磁端板和扇叶为整体式L型结构。

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