CN206341053U - 永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供永磁同步电机，包括非铁磁性材料转子本体和磁钢，磁钢覆盖在所述非铁磁性材料转子本体的外圆周表面形成转子，转子的两端与轴承装配，轴承安装在盖板的轴承孔内，还包括隔磁层，隔磁层覆盖在磁钢的外表面，以减少所述磁钢的磁场损失；在所述盖板的内部开设冷却通道，所述冷却通道围绕所述轴承孔，所述冷却通道用于注入冷却介质，使轴承冷却。在磁钢的表面覆盖隔磁层，使磁钢产生的磁场集中在隔磁层内部，减少磁钢的磁场向气隙中扩散，减少磁场损失与磁场涡流发热，提高电机的发电效率；同时，在轴承孔的外围设置冷却通道，使冷却通道中的冷却介质能够围绕轴承孔流动，用于冷却轴承孔内的轴承，有效保护电机的高效运行。

Description

永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及电机，尤其涉及一种永磁同步电机。

技术背景

永磁同步电机包括定子及转子。在转子上设置磁钢槽，磁钢槽内放置有永磁体。在工作过程中，依靠永磁转矩及磁阻转矩驱动转子转动。由于永磁转矩对于永磁同步电机的输出转矩贡献最大，所以，现在通行的作法是采用提高永磁转矩的方法来提高永磁同步电机输出转矩。永磁转矩在很大程度上取决于永磁体的性能。但是，现有永磁电机的永磁体中，永磁体表面的磁钢磁场会向气隙方向扩散，长期使用后，磁钢的磁场会逐渐损失，影响电机的功率。此外，电机的散热情况也会影响电机的功率。现有的水冷设备主要由设置在电机外的冷却套构成。这种冷却方式只能对电机的侧面进行冷却，无法对电机的端面进行冷却。但是电机在运转过程中，转子与轴承之间产生的热量最大。由于电机散热情况差，也影响了电机的功率。可见，现有的永磁电机存在以下问题：永磁体的磁场逐渐损失，且无法进行冷却电机的端面，导致电机功率无法提高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种永磁同步电机，通过在转子外部设置隔磁层以减少磁钢的磁场损失，以及减少磁场涡流发热产生，同时设置端面冷却系统，提高电机的散热性能，从而提高电机的功率。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

永磁同步电机，包括非铁磁性材料转子本体和磁钢，所述磁钢覆盖在所述非铁磁性材料转子本体的外圆周表面形成转子，所述转子的两端与轴承装配，所述轴承安装在盖板的轴承孔内，还包括隔磁层，所述隔磁层覆盖在所述磁钢的外表面，以减少所述磁钢的磁场损失，避免磁场涡流发热的产生；在所述盖板的内部开设冷却通道，所述冷却通道围绕所述轴承孔，所述冷却通道用于注入冷却介质，使轴承冷却。在磁钢的表面覆盖隔磁层，使磁钢产生的磁场集中在隔磁层内部，减少磁钢的磁场向气隙中扩散以及减少磁场涡流发热产生，提高电机的发电效率；同时，在轴承孔的外围设置冷却通道，使冷却通道中的冷却介质能够围绕轴承孔流动，用于冷却轴承孔内的轴承，有效保护电机的高效运行。

在一种优选的实施方式中，所述隔磁层还覆盖在所述转子的端面，将整个转子包裹在隔磁层内部。磁钢产生的磁场也会分布在转子的端面上。为了减少端面上的损失，在转子端面上也覆盖隔磁层，使整个转子包裹在隔磁层内部，磁钢产生的磁场都在隔磁层内部。

在一种优选的实施方式中，所述盖板内部铸入环形套，所述环形套将所述轴承孔围绕在内部，在盖板表面开设进水孔和出水孔，所述进水孔、出水孔分别与所述环形套的两端相通，使所述进水孔、环形套与出水孔形成冷却通道。

在一种优选的实施方式中，所述进水孔与所述环形套的底端连通，所述出水孔与所述环形套的顶端连通，冷却介质从所述进水孔进入环形套，充满环形套后从所述出水孔流出。由于冷却介质本身的重力作用，冷却介质必须从下至上填满整个环形套的内腔之后，才能从位于环形套顶端的出水孔流出。通过这种方式，保证冷却通道内能够充满冷却介质，保证冷却效率。

在一种优选的实施方式中，所述隔磁层为厚度0.1-20mm，导磁率1-500_μ的非铁磁性高强度材料。非铁磁性高强度材料为航空铝合金材料、不锈钢、碳纤维等，抗拉强度达到370MPa或以上。

在一种优选的实施方式中，所述非铁磁性材料转子本体的外圆周上设置齿状结构，所述磁钢的内壁设置齿状结构，所述磁钢的齿状结构与所述非铁磁性材料转子本体的齿状结构卡接。

在一种优选的实施方式中，所述磁钢的横截面成弧形，所述磁钢的内壁设置单齿，所述单齿与所述铁芯的齿状结构配合连接，使所述弧形与非铁磁性材料转子本体的外圆周表面贴合，多个磁钢将所述铁芯的整个外圆周覆盖。

在一种优选的实施方式中，还包括壳体，所述壳体与所述盖板连接，所述壳体的外表面开设螺旋槽，所述螺旋槽的外部套置金属筒，使所述螺旋槽与金属筒形成密封冷却通道。

在一种优选的实施方式中，所述螺旋槽的内径为400－460mm，深为5－30mm，螺距为18-20mm。

本实用新型的有益效果为：

在磁钢的表面覆盖隔磁层，使磁钢产生的磁场集中在隔磁层内部，减少磁钢的磁场向气隙中扩散，以及减少磁场涡流发热产生，提高电机的发电效率；同时，在轴承孔的外围设置冷却通道，使冷却通道中的冷却介质能够围绕轴承孔流动，用于冷却轴承孔内的轴承，有效保护电机的高效运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为电机一种实施方式的剖视图；

图2为转轴一种实施方式的剖视图；

图3为盖板一种实施方式的剖视图；

图4为壳体一种实施方式的剖视图；

图5为壳体一种实施方式的结构图；

图6为转子一种实施方式的剖视图；

图7为非铁磁性材料转子本体一种实施方式的侧面图

图8为磁钢一种实施方式的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1-2，本实施例中提供一种永磁同步电机，包括转轴1、壳体2和盖板3。转轴1由非铁磁性材料转子本体11和磁钢12组成。磁钢12覆盖在非铁磁性材料转子本体11中间位置的外圆周表面形成转子10。转轴1的两端与轴承4装配。在转子10的圆周外部安装定子5。壳体2为中空的圆筒状，壳体2的两端分别与一个盖板3通过螺栓连接。轴承4安装在盖板3的轴承孔31内，使转子10和定子都位于壳体2内部。为了减少磁钢12的磁场向气隙中扩散，还包括隔磁层13，隔磁层13覆盖在磁钢12的外表面，以减少所述磁钢的磁场损失，并避免磁场涡流发热的产生。优选地，隔磁层13还覆盖在转子10的端面，将整个转子10包裹在隔磁层13的内部。通过这种方式同时减少转子圆周面以及端面的磁场损失，使磁钢12产生的磁场都在隔磁层13内部。隔磁层采用非铁磁性高强度材料，厚度为0.1-20mm，导磁率为1-500_μ之间，要求隔磁层重量轻，且能够保证足够的隔磁效果。

电机在运转过程中，转子与轴承之间产生的热量最大。为了对这部分热量进行散热，在盖板3的内部开设冷却通道32。冷却通道32的圆心与轴承孔31的圆心重叠，使冷却通道32围绕轴承孔31。冷却通道32内用于注入冷却介质，比如水，用于冷却轴承。本实施例通过对磁钢进行隔磁设置，使磁钢产生的磁场集中在隔磁层内部，保证电机具备较高的永磁转矩；同时，在轴承孔的外围设置冷却通道，用于冷却轴承孔内的轴承，有效保护电机的高效运行。

为了方便生产具备冷却通道的盖板，在一种实施方式中，如图3，在盖板3铸造的过程，将环形套33放置在模具中，使盖板3将环形套33固定在其内部，且该环形套33围绕轴承孔31的外部。在盖板3的外侧表面车出进水孔331、出水孔332。进水孔331与环形套33的底端相通，出水孔332与环形套33的顶端相通。出水孔332通过管路连接至冷却水箱的入口，冷却水箱的出口通过管路连接至进水孔331。冷却介质沿着进水孔从环形套的底端流入，沿环形套的底端向上流动，直至从出水孔流出，形成一个冷却水循环系统。由于冷却介质本身的重力作用，冷却介质需要从下至上填满整个环形套的内腔之后，才能从位于环形套顶端的出水孔流出。通过这种方式，保证冷却通道内能够充满冷却介质，保证冷却效率。

现有的电机中，电机产生的热量从电机内部依次传递至壳体、壳体上的冷却套之后才能进行散热，散热流程长，效果差。为了解决该问题，在一种实施方式中，如图4-5，在壳体2的外表面车出螺旋槽20。螺旋槽20沿着壳体2的外表面呈螺旋状延伸。螺旋槽20的外部套置金属筒6，金属筒6与螺旋槽20的顶部密封连接，使螺旋槽20的内表面与金属筒6之间形成冷却通道，冷却通道内注入冷却介质。电机内部的热量直接传递至电机壳体2上，通过壳体2中冷却通道内的冷却介质进行散热，既减少了壳体与冷却套之间的散热流程，提高了冷却效率，也减少了冷却套与壳体的装配步骤，提高了安装维护效率。优选地，螺旋槽20的内径为L400－460mm，深H为5－30mm，螺距h为18-20mm，以保证螺旋槽20内的冷却介质足够用于冷却电机。在金属筒6的两端分别开设进水孔61和出水孔62。进水孔61延伸至与螺旋槽20的一端连通，出水孔62与螺旋槽20的另一端连通。出水孔62通过管道连接至冷却水箱的入口，冷却水箱的出口通过管道连接进水孔61，从而使冷却通道形成密封的循环冷却水道。

转子在转动时，磁钢产生的离心力会对隔磁层的压力，为了降低磁钢对隔磁层的压力，在一种实施方式中，如图6-8，铁芯11的外圆周上设置齿状结构。齿状结构中，每个单齿110的截面呈梯形，梯形的顶边L1长于底边L2，两个相邻单齿110之间形成楔形空隙。磁钢12的数量根据非铁磁性材料转子本体11的楔形空隙数量而定。每个磁钢12都是横截面呈弧形的长条，且其弧形的内壁设置单齿120。单齿120的截面也呈梯形，梯形的顶边L3长于底边L4。单齿120顶边与腰之间的夹角加工成半径为2mm的圆角R2；单齿120的底边与磁钢12的弧形内壁之间的夹角形成半径为2mm的圆角R1。采用圆角方便加工齿状结构，且齿状结构不容易磨损。单齿120与非铁磁性材料转子本体11的齿状结构110中的楔形空隙配合，使磁钢12的弧形与非铁磁性材料转子本体11的外圆周表面贴合。通过贴合多个磁钢12使非铁磁性材料转子本体11的整个外圆周都被其覆盖。当磁钢2产生离心力时，离心力受到齿状结构10单齿的阻挡，使磁钢2稳定地固定在非铁磁性材料转子本体1的外表面，磁钢2与非铁磁性材料转子本体的连接更加紧密，从减少了磁钢2对隔磁层3的压力。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.永磁同步电机，包括非铁磁性材料转子本体和磁钢，所述磁钢覆盖在所述非铁磁性材料转子本体的外圆周表面形成转子，所述转子的两端与轴承装配，所述轴承安装在盖板的轴承孔内，其特征在于：还包括隔磁层，所述隔磁层覆盖在所述磁钢的外表面，以减少所述磁钢的磁场损失，避免磁场涡流发热的产生；在所述盖板的内部开设冷却通道，所述冷却通道围绕所述轴承孔，所述冷却通道用于注入冷却介质，使轴承冷却。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述隔磁层还覆盖在所述转子的端面，将整个转子包裹在隔磁层内部。

3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机，其特征在于，所述盖板内部铸入环形套，所述环形套将所述轴承孔围绕在内部，在盖板表面开设进水孔和出水孔，所述进水孔、出水孔分别与所述环形套的两端相通，使所述进水孔、环形套与出水孔形成冷却通道。

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机，其特征在于，所述进水孔与所述环形套的底端连通，所述出水孔与所述环形套的顶端连通，冷却介质从所述进水孔进入环形套，充满环形套后从所述出水孔流出。

5.根据权利要求4所述的永磁同步电机，其特征在于，所述隔磁层为厚度0.1-20mm，导磁率1-500_μ的非铁磁性高强度材料。

6.根据权利要求5所述的永磁同步电机，其特征在于，所述非铁磁性材料转子本体的外圆周上设置齿状结构，所述磁钢的内壁设置齿状结构，所述磁钢的齿状结构与所述非铁磁性材料转子本体的齿状结构卡接。

7.根据权利要求6所述的永磁同步电机，其特征在于，所述磁钢的横截面成弧形，所述磁钢的内壁设置单齿，所述单齿与所述非铁磁性材料转子本体的齿状结构配合连接，使所述弧形与非铁磁性材料转子本体的外圆周表面贴合，多个磁钢将所述非铁磁性材料转子本体的整个外圆周覆盖。

8.根据权利要求7所述的永磁同步电机，其特征在于，还包括壳体，所述壳体与所述盖板连接，所述壳体的外表面开设螺旋槽，所述螺旋槽的外部套置金属筒，使所述螺旋槽与金属筒形成密封冷却通道。

9.根据权利要求8所述的永磁同步电机，其特征在于，所述螺旋槽的内径为400－460mm，深为5－30mm，螺距为18-20mm。