CN115940455A - 一种新型内置式高速永磁电机转子结构 - Google Patents

Abstract

一种新型内置式高速永磁电机转子结构，该转子结构包括：转轴、内转子铁心、稀土永磁体、外转子铁心和保护套；本发明取消了传统的“V”字型内置式的隔磁桥，转子铁心由原来传统的单片硅钢叠片变为两组冲片，并且在转子铁心外表面缠绕了一层高强度的碳纤维保护套，使得整体的结构更加坚固；本发明提供的新型内置式高速永磁体电机转子结构，外部的隔磁桥没有了，减少了漏磁，间接的提高了磁通量和永磁体的利用率，降低了铁损，减少了发热，电磁性能得到有效的改善。

Description

一种新型内置式高速永磁电机转子结构

技术领域

本发明属于电机技术领域，更具体地，涉及一种内置式高速永磁电机转子结构。

背景技术

近年来，随着高频驱动电源和高性能永磁材料的快速发展，高速永磁电机得到了广泛的研究。高速永磁电机在分布式发电系统、飞轮储能和压缩机等各个领域备受青睐，应用于高速机械小型化和减重的案例越来越多。特别是，它们适用于节省空间和能源等至关重要的汽车应用。采用无齿轮直接耦合高速机床，可以避免漏油、维修费用、齿轮损耗等问题，通过简化结构，提高系统可靠性。

高速永磁电机有两种不同的转子结构:表贴式永磁体和内置式永磁体。目前，高速永磁电机转子结构多采用表贴式永磁体，采用内置式结构由于能够利用磁阻转矩来进一步增大输出转矩而颇受关注。其中，内置式永磁同步电机凸极率高、调速范围宽，功率密度高于表贴式永磁同步电机。但是，在高速运行时，内置式转子结构永磁电机也有明显的缺点：传统的“V”字型内置式转子结构，永磁体的固定完全依靠叠片的结构强度。当转子高速旋转的时候，转速越大，离心力越大，就需要更高强度的固定。不然隔磁桥部位很容易受压破裂，导致损毁。

内置式电机的隔磁桥设计是一个矛盾体。如果为了固定永磁体加厚隔磁桥，就会产生局部的闭合磁场。这部分磁场限制在转子内部，没有跟定子磁场产生相互的作用而被浪费，效率受限制的同时会产生铁耗增加发热，高热又进一步加剧了转子的膨胀和解体的风险。因此，对于内置式电机，采用何种手段既能保证转子结构牢固又尽可能的薄，保证电机正常运行的同时又能拥有良好的电磁性能，是高速永磁电机的要解决的关键技术问题之一。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种新型内置式高速永磁电机转子结构，其目的在于既能提高转子机械强度又能减少漏磁，保证电机正常运行的同时拥有良好的电磁性能。

为实现上述目的，整个内置式电机的转子结构进行了全新的设计，本发明提供了一种新型内置式高速永磁电机转子结构。一方面，取消了隔磁桥的设计，转子铁心由原来传统的单片硅钢叠片变为两组冲片；另一方面，为转子加了一层碳纤维保护套。整体结构包括：转轴、内层转子铁心、稀土永磁体、外层转子铁心和保护套。

所述转子铁心由内转子铁心和外层转子铁心两组冲片组成，内层转子铁心呈星形结构，外层转子铁心为三角形，都由硅钢片叠压制成；所述稀土永磁体数量为多个，多个所述稀土永磁体沿所述转子铁心的周向以“V”字型分布均匀的间隔开；所述保护套设置在所述外转子铁心的外表面，与所述外转子铁心采用过盈量配合。

优选地，所述转子铁心由硅钢片叠压而成，可以很好地实现抑制转子磁极涡流的效果。硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，也可以产生较大的磁感应强度。

优选地，所述稀土永磁体为高磁性密度的钕铁硼永磁体或钐钴永磁体。

优选地，所述保护套为高强度的碳纤维护套。

优选地，外转子铁心与永磁体的对称线为同一条直线。

优选地，相邻的两个稀土永磁体呈“V”字型分布组成一极，之间的夹角在100°～130°充磁方向相同，相邻的两极稀土永磁体为一对极，充磁方向相反。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本发明提供的新型内置式高速永磁体电机转子结构直接取消了隔磁桥，转子铁心由原来传统的单片硅钢叠片变为两组冲片，巧妙的用外转子铁心做了一个挡板的结构。并且在转子铁心外表面缠绕了一层高强度的碳纤维保护套，使得整体的结构更加坚固，保障了电机的可靠运行。

2.本发明提供的新型内置式高速永磁体电机转子结构，外部的隔磁桥没有了，减少了漏磁，间接的提高了磁通量和永磁体的利用率，降低了铁损，减少了发热，而且可以把转子和定子之间的间距做得更小，电磁性能被有效的改善。

附图说明

图1是按照本发明的优选实施例中所构建的新型内置式高速永磁电机转子的径向截面图。

1为转轴，2为内层转子铁心，3为稀土永磁体，4为外层转子铁心，5为保护套。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1是按照本发明的优选实施例中所构建的新型内置式高速永磁电机转子结构的径向截面图。从图1可以看出，新型内置式高速永磁电机转子结构由1转轴、2内层转子铁心、3稀土永磁体、4外层转子铁心和5高强度保护套组成。

传统的“V”字型内置式转子结构，永磁体的固定完全依靠叠片的结构强度。当转子高速旋转的时候，转速越大，离心力越大，隔磁桥部位很容易受压破裂，导致转子损毁。然而，转子强度和电机性能相互冲突导致内置式电机的隔磁桥设计很难。从应力的角度来看，隔磁桥是整个转子结构中机械强度最弱的部分，隔磁桥的厚度应较大，以减少应力。但是，从电磁设计的角度来看，隔磁桥的尺寸应尽可能小，减少漏磁以实现磁饱和。

本发明所构建的新型内置式高速永磁电机转子结构取消了隔磁桥的设计，转子铁心由内转子铁心2和外层转子铁心4两组冲片组成，内层转子铁心2呈星形结构，外层转子铁心4为三角形，两者都由硅钢片叠压制成；多个稀土永磁体3沿内转子铁心2的周向以“V”字型分布均匀的间隔开；保护套5设置在外转子铁心4的外表面，与外转子铁心4采用过盈量配合；

本发明的内转子铁心2和外转子铁心4都由硅钢片叠压而成，可以很好地实现抑制转子磁极涡流的效果。硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，也可以产生较大的磁感应强度；

本发明的稀土永磁体3为高磁性密度的钕铁硼永磁体或钐钴永磁体，相邻的两个稀土永磁体呈组成一极，充磁方向相同，之间的夹角在100°～130°，相邻的两极稀土永磁体为一对极，充磁方向相反。另外，稀土永磁体3与外转子铁心4的对称线为同一条直线。

本发明的保护套5为高强度的碳纤维护套。

一方面，转子强度和电磁性能相互冲突导致内置式电机的隔磁桥设计很难，本发明的转子结构直接取消了隔磁桥，转子铁心由原来传统的单片硅钢叠片变为两组冲片，巧妙的用外转子铁心做了一个挡板的结构。并且在转子铁心外表面缠绕了一层高强度的碳纤维保护套，使得整体的结构更加坚固，保障了电机的可靠运行。

另一方面，本发明的转子结构直接取消了隔磁桥，减少了漏磁，间接的提高了磁通量和永磁体的利用率，降低了铁损，减少了发热，而且可以把转子和定子之间的间距做得更小，电磁性能被有效的改善。

综上所述，本发明的新型内置式转子结构，不仅整体上提高了转子的机械强度，还可以有效的减小漏磁提高永磁体的利用率，从而更有利于改善电机的电磁性能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型内置式高速永磁电机转子结构，其特征在于，包括：转轴、内层转子铁心、稀土永磁体、外层转子铁心和保护套。所述转子铁心由内转子铁心和外层转子铁心两组冲片组成，内层转子铁心呈星形结构，外层转子铁心为三角形，都由硅钢片叠压制成；所述稀土永磁体数量为多个，多个所述稀土永磁体沿所述转子铁心的周向以“V”字型分布均匀的间隔开；所述保护套设置在所述外转子铁心的外表面，与所述外转子铁心采用过盈量配合。

2.根据权利要求1所述的新型内置式高速永磁电机转子结构，其特征在于，所述的转子铁心由硅钢片叠压而成，可以很好地实现抑制转子磁极涡流的效果。硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，也可以产生较大的磁感应强度。

3.根据权利要求1所述的新型内置式高速永磁电机转子结构，其特征在于，所述稀土永磁体为高磁性密度的钕铁硼永磁体或钐钴永磁体。

4.根据权利要求1所述的新型内置式高速永磁电机转子结构，其特征在于，所述保护套为高强度的碳纤维护套。

5.根据权利要求1所述的新型内置式高速永磁电机转子结构，其特征在于，相邻的两个稀土永磁体呈“V”字型分布组成一极，之间的夹角在100°～130°充磁方向相同，相邻的两极稀土永磁体为一对极，充磁方向相反。

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