CN210806882U - 一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，包括转子和与转子同轴的定子，所述转子包括隔磁机构和均匀固定在隔磁机构外侧的彼此不接触的若干扇环形转子冲片，所述转子冲片两径向侧壁分别设有磁钢位置控制机构，相邻的转子冲片之间形成磁钢槽，所述定子内侧设有若干彼此靠近的极靴，所述极靴与转子冲片之间的气隙为0.1mm至3mm。本实用新型的有益效果是：通过转子系统隔磁处理后，磁通量的利用率提高10%以上，减少扭矩损失，提高了材料利用率，提高永磁电机运行的可靠性，减少磁钢用量，降低成本。

Description

一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构

技术领域

本实用新型属于永磁电机技术领域中的隔磁技术范畴，尤其涉及应用于永磁电动机的一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构。

背景技术

在永磁电机设计中，漏磁成为了一个磁能极损失的重要因素，目前，解决内嵌式切向磁路漏磁的主要措施包括：利用磁饱和原理和利用非磁性材料，其中利用磁饱和原理的现行技术制作的转子会在转子铁芯结构上产生薄弱点，转子铁芯不能承受较大载荷且减少漏磁能力有限，而利用非磁性材料制造的转子，转子铁芯与转子支撑部分用螺钉连接，由于螺钉不能承受较大的切向载荷，所以该结构不适用于低速大扭矩永磁电机。

其中，中国实用新型专利201320284911.2中公开了一种大型永磁直驱风力发电机及其隔磁结构，该隔磁结构包括极靴、隔磁板和压板，极靴通过压板固定在隔磁板上，并在极靴之间形成磁钢固定槽，隔磁板位于磁钢固定槽下方，该发电机采用内置磁极式转子，所述的隔磁结构的隔磁板与转子结构件固定连接，并且连接件，即螺钉与转子结构件由隔磁材料制成的垫圈和套筒隔开，所述转子的磁钢固定在所述隔磁结构的磁钢固定槽中，该专利利用磁饱和原理会在转子铁芯结构上产生薄弱点，转子铁芯不能承受较大载荷且减少漏磁能力有限利用非磁性材料制造的轮毂，转子铁芯与轮毂用螺钉连接，由于螺钉不能承受较大的切向载荷，所以该结构不适用于低速大扭矩永磁电机。

综上所述，为了提高磁通量的利用率，减少因为结构不合理造成的漏磁，通过改变转子系统结构的材料及形状组合，达到提高磁通利用率的目的，迫切需要一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构来实现提高永磁电动机系统的磁通量利用率。

发明内容

为克服上述现有技术缺陷，本实用新型提供一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构。

本实用新型所采用的具体技术方案为：

一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，包括转子和与转子同轴的定子，所述转子包括隔磁机构和均匀固定在隔磁机构外侧的彼此不接触的若干扇环形转子冲片，所述转子冲片两径向侧壁分别设有磁钢位置控制机构，相邻的转子冲片之间形成磁钢槽，所述定子内侧设有若干彼此靠近的极靴，所述极靴与转子冲片之间的气隙为0.1mm至3mm，之所采用这样的设计，是因为：

转子包括隔磁机构和均匀固定在隔磁机构外侧的彼此不接触的若干扇环形转子冲片，隔磁机构利用高强度隔磁材料制成并镶嵌磁极提高隔磁效果，而磁极做成扇环形转子冲片的结构能够利用非晶金材质制作，非晶金是由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，这种非晶合金具有许多独特的性能，由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点，铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（1.54T），磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点与传统硅钢片不同的是，非晶合金在冲压后易碎，难以形成大尺寸的整体叠片，因此实用新型中磁极设计为扇环形转子冲片，这样就利用非晶金难以形成大尺寸的整体叠片的特点，支撑小尺寸叠片，再通过所述燕尾槽等相关结构配合拼装成圆环状的结构，镶嵌在隔磁机构的外圆柱面上，这样就用非晶金代替了传统的硅钢片，进一步提高了转子在磁导率、激磁电流和铁损等各方面的优势；

同时转子冲片两径向侧壁分别设有磁钢位置控制机构，相邻的转子冲片之间形成磁钢槽，这样磁钢就可以镶嵌在磁钢槽内，同时由于磁钢限位机构的存在，磁钢被固定在磁钢槽内，并且相邻磁钢限位机构彼此不接触，这样就取消传统结构中的隔磁磁桥结构，就是将转子冲片连成一个具有足够机械强度的整体，由于传统隔磁磁桥宽度越小,磁桥部位磁通越饱和，限制漏磁效果越好;但是其宽度不能过小,否则将使转子冲片机械强度变差,缩短冲模的使用寿命，因此取消隔磁磁桥后，限制漏磁效果得到提升；

此外，由于主磁极极靴宽度总是比一个极距要小，在极靴下的气隙又往往是不均匀的，所以主磁通的每条磁力线所通过的磁回路不尽相同，在磁极轴线附近的磁回路中气隙较小,接近极尖处的磁回路中气隙较大,如果不计铁磁材料中的磁压降，则在气隙中各处所消耗的磁通势均为励磁磁通势,因此，在极靴下气隙小，气隙中沿转子面上各点磁通较大,在极靴范围外，气隙增加很多，磁通显著减小，至两极间的几何中性线处磁通为零,因此定子内侧设有若干彼此靠近的极靴,在结构上增大极靴范围，使得极靴范围内磁通增大，进一步增大相应的磁通饱和程度，挺高磁通利用率；

气隙指的是静止的磁极和旋转的电枢之间的间隙，气隙的大小，决定磁通量的大小，如果气隙较大的话，漏磁就多，那么电机的效率就会降低，如果气隙太小，转子转动时就容易碰到定子的内壁，其中小容量电动机中，气隙为0.5mm至3mm，而低速大扭矩永磁电动机由于定子和转子的体积比小容量电动机的要大得多，所以其气隙也较大，定子和转子的体积，由于气隙处的磁通密度相对降低，因有部分磁通在非气隙处流失，称之为漏磁，导致磁路中产生磁阻，因此减小气隙距离能够减少漏磁提高气隙处的磁通密度，当低速大扭矩永磁电动机的气隙减小至为0.1mm至3mm时可以有效的提高气隙处的磁通密度。

所述磁钢位置控制机构为靠近转子冲片内环面一侧为限位平面的凸缘，由于市场上的磁钢外形大部分为规则的多边形，所以采用靠近转子冲片内环面一侧为限位平面的凸缘的限位结构能实现平民与平面配合，实现对磁钢的限位作用。

作为本实用新型的进一步改进，所述磁钢位置控制机构的磁钢限位平面与转子外圆端部距离为1mm至10mm，根据扭矩的不同，磁钢位置控制机构的磁钢限位平面与转子外圆端部距离为1mm至10mm，在保证该限位机构强度的同时，保证磁钢与转子外圆周的距离最小，这样可以提高极靴与转子之间的气隙内磁通密度。

优选的，所述磁钢位置控制机构与转子外圆端部距离为3mm至8mm。

作为本实用新型的进一步改进，隔磁机构为套设在转子轴上的圆筒状隔磁筒，这种隔磁筒可以采用有色金属等非磁性材料，能减少转子漏磁。

作为本实用新型的进一步改进，所述隔磁筒外圆筒面均匀设有固定转子冲片的燕尾槽，所述转子冲片内环面设有燕尾凸，燕尾槽结构强度高，能承载大扭矩。

作为本实用新型的进一步改进，所述隔磁筒采用铝合金制成，铝合金作是工业生产中应用最为广泛的一种有色金属，具有良好的机械加工性能，能减少转子漏磁并降低成本。

作为本实用新型的进一步改进，所述极靴为扇环状结构，相邻极靴间距≤0.5mm，减小相邻极靴间距能够有效的在结构上增大极靴范围，使得极靴范围内磁通增大，进一步增大相应的磁通饱和程度，挺高磁通利用率。

本实用新型的积极效果是：通过转子系统隔磁处理后，磁通量的利用率提高10%以上，减少扭矩损失，提高了材料利用率，提高永磁电机运行的可靠性，减少磁钢用量，降低成本。

附图说明

图1是本实用新型一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构的定子转子气隙部分结构示意图；

图2是图1中所示本实用新型一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构的极靴间距部分结构示意图；

图3是图2中所示本实用新型一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构的转子磁钢槽挡磁钢结构部分示意；

图4是图3中所示本实用新型一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构的截面图；

图例说明：1—定子， 2—转子冲片， 3—气隙，4—极靴间距，5—磁钢位置控制机构，6—磁钢，7—隔磁筒，8—转子轴，9—极靴，10—隔磁机构安装轴，11—燕尾槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述：

具体实施例：

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一：

一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，包括转子和与转子同轴的定子1，其中转子的中心设有转子轴8，转子轴8的外侧固定有与转子轴8同轴的隔磁机构安装轴10，隔磁机构安装轴10的外侧通过过盈配合固定有铝合金材质的隔磁筒7，隔磁筒7的外圆柱面均布着燕尾槽11，每个燕尾槽11内装有由若干非晶金材质制成的转子冲片2组成的转子冲片2组，相邻的转子冲片2组之间形成磁钢槽，磁钢槽内安装有磁钢6，其中磁钢6的固定是通过转子冲片2两径向侧壁分别设有磁钢位置控制机构5来固定，此外，定子1内侧设有若干彼此靠近的极靴9，其中：

极靴9与转子冲片2之间的气隙3为0.5mm；

极靴间距4为0.4mm；

磁钢位置控制机构5的磁钢6限位平面与转子外圆端部距离为3mm；

磁钢位置控制机构5为靠近转子冲片2内环面一侧为限位平面的凸缘。

实施例二：

一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，包括转子和与转子同轴的定子1，其中转子的中心设有转子轴8，转子轴8的外侧固定有与转子轴8同轴的隔磁机构安装轴10，隔磁机构安装轴10的外侧通过过盈配合固定有铝合金材质的隔磁筒7，隔磁筒7的外圆柱面均布着燕尾槽11，每个燕尾槽11内装有由若干硅钢片制成的转子冲片2组成的转子冲片2组，相邻的转子冲片2组之间形成磁钢槽，磁钢槽内安装有磁钢6，其中磁钢6的固定是通过转子冲片2两径向侧壁分别设有磁钢位置控制机构5来固定，此外，定子1内侧设有若干彼此靠近的极靴9，其中：

极靴9与转子冲片2之间的气隙3为1mm；

极靴间距4为0.2mm；

磁钢位置控制机构5的磁钢6限位平面与转子外圆端部距离为6mm；

磁钢位置控制机构5为靠近转子冲片2内环面一侧为限位平面的凸缘。

实施例三：

一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，包括转子和与转子同轴的定子1，其中转子的中心设有转子轴8，转子轴8的外侧固定有与转子轴8同轴的隔磁机构安装轴10，隔磁机构安装轴10的外侧通过过盈配合固定有铝合金材质的隔磁筒7，隔磁筒7的外圆柱面均布着燕尾槽11，每个燕尾槽11内装有由若干硅钢片制成的转子冲片2组成的转子冲片2组，相邻的转子冲片2组之间形成磁钢槽，磁钢槽内安装有磁钢6，其中磁钢6的固定是通过转子冲片2两径向侧壁分别设有磁钢位置控制机构5来固定，此外，定子1内侧设有若干彼此靠近的极靴9，其中：

极靴9与转子冲片2之间的气隙3为1.5mm；

极靴间距4为0.3mm；

磁钢位置控制机构5的磁钢6限位平面与转子外圆端部距离为7mm；

磁钢位置控制机构5为靠近转子冲片2内环面一侧为限位平面的凸缘。

上述实施例对本实用新型做了详细说明。当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述例子，相关技术人员在本实用新型的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，包括转子和与转子同轴的定子，其特征在于，所述转子包括隔磁机构和均匀固定在隔磁机构外侧的彼此不接触的若干扇环形转子冲片，所述转子冲片两径向侧壁分别设有磁钢位置控制机构，相邻的转子冲片之间形成磁钢槽，所述定子内侧设有若干彼此靠近的极靴，所述极靴与转子冲片之间的气隙为0.1mm至3mm。

2.根据权利要求1所述一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，其特征在于，所述磁钢位置控制机构为靠近转子冲片内环面一侧为限位平面的凸缘。

3.根据权利要求2所述一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，其特征在于，所述磁钢位置控制机构的磁钢限位平面与转子外圆端部距离为1mm至10mm。

4.根据权利要求3所述一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，其特征在于，所述磁钢位置控制机构与转子外圆端部距离为3mm至8mm。

5.根据权利要求1至4任意一项所述一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，其特征在于，隔磁机构为套设在转子轴上的圆筒状隔磁筒。

6.根据权利要求5所述一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，其特征在于，所述隔磁筒外圆筒面均匀设有固定转子冲片的燕尾槽，所述转子冲片内环面设有燕尾凸。

7.根据权利要求5所述一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，其特征在于，所述隔磁筒采用铝合金制成。

8.根据权利要求1至4、6、7任意一项所述一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，其特征在于，所述极靴为扇环状结构，相邻极靴间距≤0.5mm。

9.根据权利要求5所述一种低速大扭矩永磁电动机系统隔磁机构，其特征在于，所述极靴为扇环状结构，相邻极靴间距≤0.5mm。

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