CN114696495A - 一种提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构，包括中心转轴、转子铁心，中心转轴和转子铁心同中心轴线安装；所述转子铁心上围绕中心轴线均匀设置多个U形通槽；所述U形通槽的底部槽体上设有永磁体，U形通槽的两侧槽体上设有若干个相互之间不连通的T形轴向叠片组。本发明的技术方案能够在保证不明显降低电机输出能力的前提下，有效地提高电机永磁体工作点稳定性。

Description

一种提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构
技术领域
本发明涉及永磁电机领域，具体涉及一种提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构。
背景技术
在电枢磁场作用下，永磁体的工作点会沿退磁曲线移动，并随着电枢磁场的变化沿回复线往复运动。永磁体的退磁曲线并非完全线性，在永磁体工作点低于某个值时，也就是退磁曲线的膝点时，会进入到退磁曲线的非线性段。当采用弱磁控制策略或驱动器发生故障时，永磁体承受较大的去磁磁场，易导致永磁体工作点运动至低于退磁曲线膝点的情况，即使将电枢磁场撤除，永磁体将沿新的回复线运动至新的剩磁状态，新的剩磁低于原剩磁，损失了永磁体磁能积，发生不可逆的退磁故障，降低了电机运行的稳定性和可靠性。
对可靠性和稳定性有较高要求的应用场合中，永磁体工作点的稳定性是电机设计的重要指标，在提高电机永磁体工作点稳定性的同时要考虑到电机转矩密度和转矩脉动等输出性指标不受影响，是现代电机设计领域的一大技术难题。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构，能够在保证不降低电机输出能力的前提下，有效地提高电机永磁体工作点稳定性。
技术方案：本发明包括中心转轴、转子铁心，中心转轴和转子铁心同中心轴线安装；所述转子铁心上围绕中心轴线均匀设置多个U形通槽；所述U形通槽的底部槽体上设有永磁体，U形通槽的两侧槽体上设有若干个相互之间不连通的T形轴向叠片组。
所述T形轴向叠片组沿垂直于U形通槽内壁的方向设置；所述U形通槽的厚度为h，T形轴向叠片组垂直于U形通槽内壁方向上的长度l1满足
Figure BDA0003632101260000011
所述永磁体磁化方向上的长度为hPM，T形轴向叠片组垂直于U形通槽内壁方向上的宽度d1满足
Figure BDA0003632101260000012
所述T形轴向叠片组平行于U形通槽内壁方向上的长度l2满足
Figure BDA0003632101260000013
T形轴向叠片组平行于U形通槽内壁方向上的宽度d2满足2d1≤d2≤4d1。通过这些尺寸的约束，可以提高永磁体工作点的稳定性，当转子承受较大的电枢去磁磁场时可以保护永磁体免于发生不可逆去磁。
所述U形通槽的一侧槽体上设有T形轴向叠片组的组数n≥1，所述n个T形轴向叠片组中，相邻两个T形轴向叠片组的间距w≥d1，这样设置的技术效果是保证每个T形轴向叠片组都能发挥作用，避免因两组之间距离过近而导致功能折扣和失效。
所述U形通槽的层数为至少一层，当U形通槽的层数大于1时，相邻两层U形通槽的T形轴向叠片组之间的距离b应满足b≤y；通过约束该尺寸，使相邻层的T形轴向叠片组的磁路互通，更好地发挥作用。
所述转子铁芯由径向转子冲片叠压而成，U形通槽沿冲片径向设置。
有益效果：本发明的技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：通过在U形通槽的两侧槽体上设置T形轴向叠片组结构，在保证不明显降低电机输出能力的前提下，有效提高了电机永磁体工作点的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为本发明的实施例1中转子的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明的技术方案进行详细介绍。
如图1所示，包括中心转轴1、转子铁心2，转子铁芯2由径向转子冲片叠压而成，中心转轴1和转子铁心2同中心轴线安装；围绕中心轴线，在转子铁心2上均匀设有多个形状、大小相同的U形通槽4，U形通槽4的底部槽体上设有永磁体3，U形通槽4的两侧槽体上设有若干个相互之间不连通的T形轴向叠片组5。
如图2所示，T形轴向叠片组5沿垂直于U形通槽4内壁的方向设置，U形通槽4的厚度为h，T形轴向叠片组5垂直于U形通槽4内壁方向上的长度l1满足
Figure BDA0003632101260000021
永磁体磁化方向上的长度为hPM，T形轴向叠片组5垂直于U形通槽4内壁方向上的宽度d1满足
Figure BDA0003632101260000022
T形轴向叠片组5平行于U形通槽4内壁方向上的长度l2满足
Figure BDA0003632101260000023
T形轴向叠片组5平行于U形通槽4内壁方向上的宽度d2满足2d1≤d2≤4d1。U形通槽4的一侧槽体上设有T形轴向叠片组5的组数n≥1，所述n个T形轴向叠片组5中，相邻两个T形轴向叠片组5的间距w≥d1。
实施例1：
本实施例为一个4极的永磁磁阻同步电机。如图3所示，转子铁心中共有两层U形通槽，沿中心转轴轴向依次为内层和外层。其中，内层U形通槽厚度h和永磁体沿磁化方向的厚度lPM分别为h＝4.5mm和hPM＝4mm，设置于内层U形通槽的T形轴向叠片组垂直于U形通槽内壁方向上的长度l1＝6mm，满足
Figure BDA0003632101260000031
T形轴向叠片组垂直于U形通槽内壁方向上的宽度d1＝1.5mm，满足
Figure BDA0003632101260000032
T形轴向叠片组平行于U形通槽内壁方向上的长度l2＝1.5mm，满足
Figure BDA0003632101260000033
T形轴向叠片组平行于U形通槽内壁方向上的宽度d2＝5mm，满足2d1≤d2≤4d1；外层U形通槽厚度h和永磁体沿磁化方向的厚度lPM分别为h＝3.5mm和hPM＝3mm，设置于内层U形通槽的T形轴向叠片组垂直于U形通槽内壁方向上的长度l1＝5mm，满足
Figure BDA0003632101260000034
T形轴向叠片组垂直于U形通槽内壁方向上的宽度d1＝1.5mm，满足
Figure BDA0003632101260000035
T形轴向叠片组平行于U形通槽内壁方向上的长度l2＝1.5mm，满足
Figure BDA0003632101260000036
T形轴向叠片组平行于U形通槽内壁方向上的宽度d2＝4.5mm，满足2d1≤d2≤4d1。本实施例中在内层和外层U形通槽中均设置一个T形轴向碟片组，n＝1，满足n≥1。内、外层之间距离y＝6mm，内、外层T形轴向叠片组之间的距离b＝4.5mm满足b≤y。

Claims (6)

1.一种提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构，其特征在于：包括中心转轴(1)、转子铁心(2)，中心转轴(1)和转子铁心(2)同中心轴线安装；所述转子铁心(2)上围绕中心轴线均匀设置多个U形通槽(4)；所述U形通槽(4)的底部槽体上设有永磁体(3)，U形通槽(4)的两侧槽体上设有若干个相互之间不连通的T形轴向叠片组(5)。
2.根据权利要求1所述提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构，其特征在于：所述T形轴向叠片组(5)沿垂直于U形通槽(4)内壁的方向设置；所述U形通槽(4)的厚度为h，T形轴向叠片组(5)垂直于U形通槽(4)内壁方向上的长度l1满足
Figure FDA0003632101250000011
所述永磁体(3)磁化方向上的长度为hPM，T形轴向叠片组(5)垂直于U形通槽(4)内壁方向上的宽度d1满足
Figure FDA0003632101250000012
3.根据权利要求2所述提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构，其特征在于：所述T形轴向叠片组(5)平行于U形通槽(4)内壁方向上的长度l2满足
Figure FDA0003632101250000013
T形轴向叠片组(5)平行于U形通槽(4)内壁方向上的宽度d2满足2d1≤d2≤4d1。
4.根据权利要求2所述提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构，其特征在于：所述U形通槽(4)的一侧槽体上设有T形轴向叠片组(5)的组数n≥1，所述n个T形轴向叠片组(5)中，相邻两个T形轴向叠片组(5)的间距w≥d1。
5.根据权利要求1至4任一项所述提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构，其特征在于：所述转子铁芯(2)由径向转子冲片叠压而成，U形通槽沿冲片径向设置。
6.根据权利要求1至4任一项所述提高永磁体工作点稳定性的混合叠片式转子结构，其特征在于：所述U形通槽(4)的层数为至少一层，当U形通槽(4)的层数大于1时，相邻两层U形通槽(4)的T形轴向叠片组(5)之间的距离b应满足b≤y。
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