CN202713002U - 一种切向式永磁同步电动机转子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及永磁同步电动机，具体是一种切向式永磁同步电动机转子。本实用新型解决了现有永磁同步电动机转子机械强度低、漏磁系数大、以及导致电机成本较高的问题。一种切向式永磁同步电动机转子，包括钢轴和转子铁芯；转子铁芯端面均匀分布有偶数个径向永磁体槽；钢轴表面压装有非导磁套；转子铁芯内圈压装于非导磁套外表面；各个径向永磁体槽内均安装有永磁体；各个径向永磁体槽的内端均留有开口。本实用新型基于全新结构，有效解决了现有永磁同步电动机转子机械强度低、漏磁系数大、以及导致电机成本较高的问题，适用于各种永磁同步电动机。
Description
技术领域
本实用新型涉及永磁同步电动机，具体是一种切向式永磁同步电动机转子。
背景技术
永磁同步电动机由定子和转子组成。永磁同步电动机的转子的磁路结构可分为径向磁路结构、切向磁路结构、混合式磁路结构。在现有技术中，采用切向磁路结构的转子普遍存在如下问题：一、转子的机械强度低。二、转子的漏磁系数大。三、其未能根据反向磁场在转子中作用的规律以及永磁体的特性来进行永磁体的优化设计，因而导致电机的成本较高。
具体分析如下：如图1、图2所示，采用切向磁路结构的转子包括钢轴1和转子铁芯2；转子铁芯2端面均匀分布有偶数个径向永磁体槽3；钢轴1表面压装有非导磁套4；转子铁芯2内圈压装于非导磁套4外表面；各个径向永磁体槽3内均安装有永磁体5；径向永磁体槽3顶部与转子铁芯2外圆之间构成偶数个隔磁磁桥6。下面结合图1、图2进行分析：如图1所示，钢轴和转子铁芯之间为紧配合。隔磁磁桥的数目是转子极数的两倍以上，隔磁磁桥起到防止漏磁的作用，又是漏磁的通道。如图2所示，力T1T2、T3T4共同构成了转子铁芯对钢轴的压力，力N则是钢轴对转子铁芯的支承反作用力。在转子受到扭矩后，钢轴与转子铁芯之间会有摩擦力出现以阻止二者相对转动，此时力T3T4对转子内各部件起到抱合作用。由于钢轴与转子铁芯紧配合的力主要来自力T1T2，力T3T4是转子铁芯发生变形后才出现的力，因而通过受力分析与计算可知：力T3T4远小于力T1T2。由于力T3T4较小，在扭矩达到一定程度时不能将转子内各部件抱得很紧，便会有较大的扭矩集中在转子的几个隔磁磁桥上。由于隔磁磁桥从减少漏磁的角度通常设计为薄板状，其抗弯曲能力较差，因此电机在长期的正反向运行中就会出现疲劳损坏。在设计上述采用切向磁路结构的转子时，所有永磁体均设计为具有相同的性能参数（通常指剩磁、内禀矫顽力等）。这种设计是基于如下假设进行的：反向磁场在转子内部永磁体各点的作用是一样的。然而在工程实际中经常出现这样的现象：与转子外圆接近的永磁体，当受到电机负载起动或过载失步时所出现的大电流反向磁场的冲击就出现退磁现象，而离转子外圆较远的永磁体就没有出现退磁现象。这种现象表明：反向磁场在转子内部永磁体各点的作用是不一样的。换言之，反向磁场在转子内部永磁体各点的作用与该点到圆心的距离有关：该点离圆心的愈近，反向磁场对该点的作用愈弱，反之则相反。根据这一结论可以得出：现有永磁同步电动机转子未能根据反向磁场在转子中作用的规律以及永磁体的特性来进行永磁体的优化设计，因而导致电机的成本较高。基于上述分析，针对现有技术中采用切向磁路结构的转子机械强度低、漏磁系数大、以及导致电机成本较高的问题，有必要发明一种全新的永磁同步电动机转子。
发明内容
本实用新型为了解决现有永磁同步电动机转子机械强度低、漏磁系数大、以及导致电机成本较高的问题，提供了一种切向式永磁同步电动机转子。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种切向式永磁同步电动机转子，包括钢轴和转子铁芯；转子铁芯端面均匀分布有偶数个径向永磁体槽；钢轴表面压装有非导磁套；转子铁芯内圈压装于非导磁套外表面；各个径向永磁体槽内均安装有永磁体；各个径向永磁体槽的内端均留有开口。
工作时，径向永磁体槽内端留有开口的作用如下：其一，将现有转子中的隔磁磁桥的数目减少了二分之一，即相当于减少了二分之一的漏磁，由此可以适当减少永磁体的用量，降低电机制造成本。其二，改变了转子内部的受力状态。由于减少了现有技术转子中位于转子内侧的隔磁磁桥，使得力T1T2降为零，钢轴与转子之间紧配合的力全部来自力T3T4，如图5所示。由于力T3T4全部作用于转子外侧，通过设计适当的钢轴与转子铁芯之间的配合公差，使得力T3T4足够大，将转子内各部件抱紧形成一刚体。此时作用于转子上的扭矩即完全分解在转子的各个部位，由于隔磁磁桥的体积通常不到转子体积的千分之一，分解到隔磁磁桥上的扭矩便不到作用于转子上的扭矩的千分之一，因此隔磁磁桥所受到的主要是拉力。由于隔磁磁桥是塑性材料，此材料的机械性能是抗拉不抗扭或弯。因此，在满足同样机械强度的前提下，与现有永磁同步电动机转子中的隔磁磁桥相比，本实用新型所述的一种切向式永磁同步电动机转子的隔磁磁桥可以设计得更薄，其漏磁更少，由此可以进一步减少永磁体的用量，进一步降低电机制造成本。基于上述过程，本实用新型所述的一种切向式永磁同步电动机转子有效解决了现有永磁同步电动机转子机械强度低、漏磁系数大的问题。
进一步地，离转子铁芯圆心愈近的永磁体的内禀矫顽力愈小，离转子铁芯圆心愈远的永磁体的内禀矫顽力愈大。工作时，离转子铁芯圆心愈近的永磁体所受的反向磁场的作用愈小，离转子铁芯圆心愈远的永磁体所受的反向磁场的作用愈大。根据永磁体的特性可知，永磁体的内禀矫顽力愈小，对反向磁场的抵抗力就愈弱。也就是说，内禀矫顽力愈小的永磁体在反向磁场的作用下愈容易退磁，反之则相反。基于上述理论，在设计本实用新型所述的一种切向式永磁同步电动机转子时，在转子铁芯的不同半径处安装具有不同内禀矫顽力的永磁体，由此大大降低了永磁同步电动机的成本（这是由于内禀矫顽力较小的永磁体比内禀矫顽力较大的永磁体成本低很多）。基于上述过程，本实用新型所述的一种切向式永磁同步电动机转子有效解决了现有永磁同步电动机转子导致电机成本较高的问题。
本实用新型基于全新结构，有效解决了现有永磁同步电动机转子机械强度低、漏磁系数大、以及导致电机成本较高的问题，适用于各种永磁同步电动机。
附图说明
图1是采用切向磁路结构的现有技术转子的结构示意图。
图2是图1的局部示意图。
图3是本实用新型的第一种结构示意图。
图4是本实用新型的第二种结构示意图。
图5是图3的局部示意图。
图中：1-钢轴，2-转子铁芯，3-径向永磁体槽，4-非导磁套，5-永磁体，6-隔磁磁桥，7-径向豁口；T1T2、T3T4表示转子铁芯隔离体上隔磁磁桥上所受的力，N表示钢轴对转子铁芯的支承反作用力。
具体实施方式
实施例一
一种切向式永磁同步电动机转子，包括钢轴1和转子铁芯2；转子铁芯2端面均匀分布有偶数个径向永磁体槽3；钢轴1表面压装有非导磁套4；转子铁芯2内圈压装于非导磁套4外表面；各个径向永磁体槽3内均安装有永磁体5；各个径向永磁体槽3的内端均留有开口；
离转子铁芯2圆心愈近的永磁体5的内禀矫顽力愈小，离转子铁芯2圆心愈远的永磁体5的内禀矫顽力愈大；
每个径向永磁体槽3内安装的永磁体5个数均大于等于2；
各个径向永磁体槽3内端开口的形状和尺寸是任意的；
在本实施例中，如图3所示，径向永磁体槽3顶部与转子铁芯2外圆之间构成偶数个隔磁磁桥6；离转子铁芯2圆心最远的永磁体5外端与转子铁芯2外圆之间保持一定径向距离；离转子铁芯2圆心最远的永磁体5外端与隔磁磁桥6内侧面之间保持一定径向距离；工作时，此径向距离可减少反向磁场对永磁体的冲击（其隔磁磁桥在外圆上）；
具体实施时，各个径向永磁体槽3的内端开口的形状可设计为完全开口，也可设计为部分开口。
实施例二
一种切向式永磁同步电动机转子，包括钢轴1和转子铁芯2；转子铁芯2端面均匀分布有偶数个径向永磁体槽3；钢轴1表面压装有非导磁套4；转子铁芯2内圈压装于非导磁套4外表面；各个径向永磁体槽3内均安装有永磁体5；各个径向永磁体槽3的内端均留有开口；
离转子铁芯2圆心愈近的永磁体5的内禀矫顽力愈小，离转子铁芯2圆心愈远的永磁体5的内禀矫顽力愈大；
每个径向永磁体槽3内安装的永磁体5个数均大于等于2；
各个径向永磁体槽3内端开口的形状和尺寸是任意的；
在本实施例中，如图4所示，转子铁芯2外圈均匀分布有若干个径向豁口7；各个径向永磁体槽3均与其中一个径向豁口7相对应；径向永磁体槽3顶部与径向豁口7底部之间构成偶数个隔磁磁桥6；离转子铁芯2圆心最远的永磁体5外端与转子铁芯2外圆之间保持一定径向距离；离转子铁芯2圆心最远的永磁体5外端与隔磁磁桥6内侧面之间接近或接触；
具体实施时，各个径向永磁体槽3的内端开口的形状可设计为完全开口，也可设计为部分开口。
Claims (6)
1.一种切向式永磁同步电动机转子，包括钢轴（1）和转子铁芯（2）；转子铁芯（2）端面均匀分布有偶数个径向永磁体槽（3）；钢轴（1）表面压装有非导磁套（4）；转子铁芯（2）内圈压装于非导磁套（4）外表面；各个径向永磁体槽（3）内均安装有永磁体（5）；其特征在于：各个径向永磁体槽（3）的内端均留有开口。
2.根据权利要求1所述的一种切向式永磁同步电动机转子，其特征在于：离转子铁芯（2）圆心愈近的永磁体（5）的内禀矫顽力愈小，离转子铁芯（2）圆心愈远的永磁体（5）的内禀矫顽力愈大。
3.根据权利要求1或2所述的一种切向式永磁同步电动机转子，其特征在于：每个径向永磁体槽（3）内安装的永磁体（5）个数均大于等于2。
4.根据权利要求1或2所述的一种切向式永磁同步电动机转子，其特征在于：各个径向永磁体槽（3）内端开口的形状和尺寸是任意的。
5.根据权利要求1或2所述的一种切向式永磁同步电动机转子，其特征在于：径向永磁体槽（3）顶部与转子铁芯（2）外圆之间构成偶数个隔磁磁桥（6）；离转子铁芯（2）圆心最远的永磁体（5）外端与转子铁芯（2）外圆之间保持一定径向距离；离转子铁芯（2）圆心最远的永磁体（5）外端与隔磁磁桥（6）内侧面之间保持一定径向距离。
6.根据权利要求1或2所述的一种切向式永磁同步电动机转子，其特征在于：转子铁芯（2）外圈均匀分布有若干个径向豁口（7）；各个径向永磁体槽（3）均与其中一个径向豁口（7）相对应；径向永磁体槽（3）顶部与径向豁口（7）底部之间构成偶数个隔磁磁桥（6）；离转子铁芯（2）圆心最远的永磁体（5）外端与转子铁芯（2）外圆之间保持一定径向距离；离转子铁芯（2）圆心最远的永磁体（5）外端与隔磁磁桥（6）内侧面之间接近或接触。
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| CN102780293A (zh) * | 2012-07-26 | 2012-11-14 | 岳群生 | 一种切向式永磁同步电动机转子 |
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2012
- 2012-07-26 CN CN 201220363754 patent/CN202713002U/zh not_active Expired - Fee Related
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