CN114915066B - 永磁电机转子 - Google Patents

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Abstract

一种永磁电机转子，包括电机转轴、转子铁芯、铝制鼠笼、灌封内笼；转子铁芯包括相互叠压的底部硅钢片和若干磁钢冲片；所有磁钢冲片均设有磁钢槽，底部硅钢片不设置磁钢槽；方块状的永磁体贯穿所有磁钢槽；铝制鼠笼套装在转子铁芯外，中部的鼠笼条匹配贯穿转子铁芯外围的鼠笼槽；灌封内笼套装在转子铁芯内，匹配贯穿永磁体与磁钢槽之间的灌胶缝隙，并通过顶环对转子铁芯顶部封闭；铝制鼠笼与灌封内笼相配合，减少转子铁芯与空气的接触面积，减缓氧化速度提高寿命；增加灌封内笼加强转子铁芯的机械强度，从而使转子铁芯的隔磁桥宽度更小，以增加隔磁桥的限制漏磁效果，有效降低转子磁路磁漏，提高电机输出能力，改善电机动态品质，提高磁材利用率。

Description

永磁电机转子
技术领域
本发明涉及电机设备的技术领域，特别是涉及一种永磁电机转子。
背景技术
永磁电机是指以永磁体提供励磁的一类电机，主要包括定子、转子和端盖等部件；其中，转子有实心式、叠片式两种结构；两种结构的转子均装有永磁体材料用于提供励磁；永磁体的漏磁系数与永磁体利用率呈反比对应关系；在永磁电机中，为了不使永磁体的漏磁系数过大导致永磁体的利用率过低，通常采取的措施是使用硅钢片将两个永磁体隔开以限制漏磁；两个永磁体之间的硅钢片叫做隔磁桥；隔磁桥原理是通过隔磁桥部位磁通达到饱和来起到限制漏磁的作用；从防止漏磁的角度来看，隔磁桥的宽度越小，隔磁桥部位磁通越容易达到饱和，隔磁的效果越好；但是宽度越小的隔磁桥意味着转子的机械强度的降低；当电机转子高速转动时，隔磁桥部位可能抵抗不了转子转动产生的离心力而造成内部结构的破坏；现有技术为调和保证转子机械强度与降低隔磁桥漏磁之间的矛盾提出了一种技术方案（中国公开号为CN106787318A的发明专利申请，永磁同步电机用永磁转子冲片以及永磁同步电机），通过冲片的几何结构来保持两者的平衡；但该技术方案因材质限制，在确保转子必要的机械强度下，对隔磁桥隔磁效果的提升是有限的。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种永磁电机转子。
本发明的技术方案是：一种永磁电机转子，包括电机转轴、转子铁芯；转子铁芯固定套装在电机转轴外，转子铁芯包括一个底部硅钢片和若干磁钢冲片；所有的底部硅钢片与磁钢冲片相互叠压；磁钢冲片上均布有若干磁钢槽；磁钢槽内插入有匹配的永磁体；每个永磁体均为方块状；磁钢槽与永磁体之间留有灌胶缝隙；转子铁芯圆周面贯穿有若干鼠笼槽；若干鼠笼槽相对转子铁芯轴心呈圆周分布；
该永磁电机转子还包括套装在转子铁芯外的铝制鼠笼和套装在转子铁芯内的灌封内笼；铝制鼠笼包括同轴设置的上铝环、下铝环以及鼠笼条；鼠笼条与鼠笼槽等数，连接上、下铝环；上铝环对应设置在转子铁芯的顶端之上，下铝环对应设置在转子铁芯的底部之下，鼠笼条匹配插入鼠笼槽内；灌封内笼材质为灌封胶，包括顶环以及与灌胶缝隙等数的由顶环底面向下伸出的灌胶条；顶环侧面粘覆上铝环内壁，底面粘覆在转子铁芯顶面；灌胶条匹配插入灌胶缝隙内直至底部硅钢片顶面。
优选的，磁钢槽的横截面为开口角度为135°的V形；磁钢槽靠近鼠笼槽的内壁为与转子铁芯同轴的弧面。
优选的，铝制鼠笼为压铸成型；上、下铝环设有外开的拔模角。
优选的，相邻的磁钢槽关于转子铁芯轴截面对称设置。
优选的，上铝环内壁设有环形加固槽；顶环顶面不低于环形加固槽；顶环侧壁设有匹配插入环形加固槽的加固凸起。
优选的，同一轴向的永磁体为若干段拼合而成。
优选的，灌封内笼含有无磁性不锈钢粉。
本发明的有益效果是：本发明的永磁电机转子，包括电机转轴、转子铁芯、铝制鼠笼、灌封内笼；转子铁芯包括相互叠压的底部硅钢片和若干磁钢冲片；所有磁钢冲片均设有磁钢槽，底部硅钢片不设置磁钢槽；方块状的永磁体贯穿所有磁钢槽；铝制鼠笼套装在转子铁芯外，中部的鼠笼条匹配贯穿转子铁芯外围的鼠笼槽；灌封内笼套装在转子铁芯内，匹配贯穿永磁体与磁钢槽之间的灌胶缝隙，并通过顶环对转子铁芯顶部封闭；铝制鼠笼与灌封内笼相配合，减少转子铁芯空气的接触面积，减缓氧化速度提高寿命；增加灌封内笼加强转子铁芯的机械强度，从而使转子铁芯的隔磁桥宽度更小，以增加隔磁桥的限制漏磁效果，有效降低转子磁路磁漏，提高电机输出能力，改善电机动态品质，提高磁材利用率。
附图说明
图1是本发明永磁电机转子的立体图；
图2是图1的轴向截面视图；
图3是图2的I放大视图；
图4是图2的II放大视图；
图5是图1的径向截面视图；
图6是图5的III放大视图；
图7是铝制鼠笼的立体图；
图8是灌封内笼的立体图；
图9是图8的径向剖视图；
图10是磁钢冲片的立体图；
图11是底部硅钢片的立体图；
图中：1.电机转轴、2.转子铁芯、21.底部硅钢片、22.磁钢冲片221.磁钢槽、222.极间隔磁桥、23.永磁体、24.鼠笼槽、25.铝制鼠笼、251.上铝环、2511.环形加固槽、252.下铝环、253.鼠笼条、26.灌封内笼、261.顶环、2611.加固凸起、262.灌胶条；
其中为方便表示，图2的轴向截面视图把叠压在一起的磁钢冲片当成一体剖视；图5的径向截面视图剖切线取相邻磁钢冲片之间的间隙；。
具体实施方式
实施例一：参见图1-11，一种永磁电机转子，包括电机转轴、转子铁芯；转子铁芯固定套装在电机转轴外，转子铁芯包括一个底部硅钢片和若干磁钢冲片；所有的底部硅钢片与磁钢冲片相互叠压；磁钢冲片上均布有若干磁钢槽；本实施例取用八个磁钢槽；磁钢槽内插入有匹配的永磁体；永磁体为方块状；磁钢槽与永磁体之间留有灌胶缝隙；转子铁芯圆周面贯穿有若干鼠笼槽；若干鼠笼槽相对转子铁芯轴心呈圆周分布；本实施例的鼠笼槽为四十个；
该永磁电机转子还包括套装在转子铁芯外的铝制鼠笼和套装在转子铁芯内的灌封内笼；外套的铝制鼠笼与内套的灌封内笼共同作用，一起加强转子铁芯的机械强度；铝制鼠笼包括同轴设置的上铝环、下铝环以及鼠笼条；鼠笼条与鼠笼槽等数，连接上、下铝环；上铝环对应设置在转子铁芯的顶端之上，下铝环对应设置在转子铁芯的底部之下，鼠笼条匹配插入鼠笼槽内，增强转子铁芯的机械强度同时减少转子铁芯外圆周面与外界空气的接触面积，减缓氧化，延长永磁电机转子的使用寿命；灌封内笼材质为灌封胶，包括顶环以与灌胶缝隙等数的由顶环底面向下伸出的灌胶条；顶环侧面粘覆上铝环内壁，底面粘覆在转子铁芯顶面，从而减少转子铁芯顶部与外界空气的接触面积，减缓氧化，延长永磁电机转子的使用寿命；灌胶条匹配插入灌胶缝隙内直至底部硅钢片顶面，增强转子铁芯的机械强度同时减少转子铁芯内部与外界空气的接触面积，减缓氧化，延长永磁电机转子的使用寿命。
磁钢槽的横截面为开口角度为135°的V形；这样，永磁电机转子的气隙磁场正弦度更好，谐波含量更少，磁场利用率更高，提高电机的性能参数，电学、力学指标更好，噪声振动更低；磁钢槽靠近鼠笼槽的内壁为与转子铁芯同轴的弧面，使极间隔磁桥的宽度稳定在某个数值，从而使极间隔磁桥稳定限制漏磁。
铝制鼠笼为压铸成型；上、下铝环设有外开的拔模角，便于铝制鼠笼的脱模成型；拔模角是为了让工件更好地脱离或拔出模具而人为地设定的工件与模具分模面相交的侧面切向与模具分模面法向之间的夹角。
相邻的磁钢槽关于转子铁芯轴截面对称设置，使插入磁钢槽内的永磁体在接受到来自定子的变化磁感线后能够均匀对转子铁芯输出扭矩。
上铝环内壁设有环形加固槽；顶环顶面不低于环形加固槽；顶环侧壁设有匹配插入环形加固槽的加固凸起；电机运行过程中温度升高，会使灌封内笼发生热胀并进行微小的轴向移动；而环形加固槽与加固凸起的配合能够加大了顶环与上铝环的接触面积，提高了灌封内笼与上铝环的贴合强度；在电机运转时可阻止灌封内笼热胀产生的轴向力推动灌封内笼产生位移，防止灌封内笼与永磁体、转子铁芯间产生缝隙。
同一轴向的永磁体为若干段拼合而成；永磁体是主要驱使永磁电机转子转动的主要施力源；在银制鼠笼与灌封内笼加强永磁电机转子机械强度的情况下，永磁体对加固永磁电机转子机械强度的必要性就可以削减，也因此可以使用若干段较短的永磁体拼合代替一根长的永磁体，从而放宽永磁电机转子对所装配的永磁体长度要求，降低材料成本。
本实施例的工作原理：参见图6，以鼠笼槽内端与磁钢槽靠近鼠笼槽的内壁之间的极间隔磁桥为例，该极间隔磁桥的长度与鼠笼槽内端宽度相等，尺寸为W；该极间隔磁桥的宽度等于鼠笼槽内端与磁钢槽的最小间距，尺寸为D；因为上述外套的铝制鼠笼与内套的灌封内笼一起增加转子铁芯的机械强度，就可以允许在相近机械强度的转子铁芯下加长极间隔磁桥的长度W，减少极间隔磁桥的宽度D，从而降低转子磁路的磁漏，提高磁材利用率，改善电机性能；
隔磁桥的长度、隔磁桥的宽度中，隔磁桥的宽度是影响隔磁桥降低磁漏的主要因素；隔磁桥的长度加长在阈值长度以内对降低磁漏效果明显，超过该阈值长度后降低转子磁路的磁漏，效果就不再明显；而隔磁桥的宽度减少始终对降低转子磁路的磁漏有明显效果；但该阈值长度往往大于现有的隔磁桥的设计长度范围，所以上一段中的加长隔磁桥的长度W降低转子磁路的磁漏，即提升隔磁效果，是在现有的隔磁桥长度设计范围的情况下所取得的效果。
实施例二：实施例二与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：灌封内笼含有无磁性不锈钢粉，可改善灌封内笼的固有脆性，提高灌封内笼固化成形后的韧性，进一步增强转子铁芯的机械强度以提高隔磁桥的隔磁效果；同时无磁性不锈钢粉的导热系数远高于普通灌封胶，含有无磁性不锈钢粉的灌封胶具有良好的导热能力；灌封胶上的灌封条能够加快永磁向转子铁芯的热量传递，从而降低永磁体的工作温度，增加本实施例的使用寿命。

Claims (7)

1.一种永磁电机转子，包括电机转轴、转子铁芯；转子铁芯固定套装在电机转轴外，其特征在于，转子铁芯包括一个底部硅钢片和若干磁钢冲片；所有的底部硅钢片与磁钢冲片相互叠压；磁钢冲片上均布有若干磁钢槽；磁钢槽内插入有匹配的永磁体；每个永磁体均为方块状；磁钢槽与永磁体之间留有灌胶缝隙；转子铁芯圆周面贯穿有若干鼠笼槽；若干鼠笼槽相对转子铁芯轴心呈圆周分布；
该永磁电机转子还包括套装在转子铁芯外的铝制鼠笼和套装在转子铁芯内的灌封内笼；铝制鼠笼包括同轴设置的上铝环、下铝环以及鼠笼条；鼠笼条与鼠笼槽等数，连接上、下铝环；上铝环对应设置在转子铁芯的顶端之上，下铝环对应设置在转子铁芯的底部之下，鼠笼条匹配插入鼠笼槽内；灌封内笼材质为灌封胶，包括顶环以及与灌胶缝隙等数的由顶环底面向下伸出的灌胶条；顶环侧面粘覆上铝环内壁，底面粘覆在转子铁芯顶面；灌胶条匹配插入灌胶缝隙内直至底部硅钢片顶面。
2.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：磁钢槽的横截面为开口角度为135°的V形；磁钢槽靠近鼠笼槽的内壁为与转子铁芯同轴的弧面。
3.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：铝制鼠笼为压铸成型；上、下铝环设有外开的拔模角。
4.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：相邻的磁钢槽关于转子铁芯轴截面对称设置。
5.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：上铝环内壁设有环形加固槽；顶环顶面不低于环形加固槽；顶环侧壁设有匹配插入环形加固槽的加固凸起。
6.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：同一轴向的永磁体为若干段拼合而成。
7.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：灌封内笼含有无磁性不锈钢粉。
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