CN214756016U - 永磁体表贴式自启动永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开永磁体表贴式自启动永磁同步电机，包括壳体、转子轴、转子组件和定子组件；所述转子组件包括套设在所述转子轴上的转子，所述转子的外圆周上表贴有永磁体磁瓦，所述永磁体磁瓦为分体式弧形板结构；所述永磁体磁瓦外设有一圈磁瓦抱箍，所述永磁体磁瓦为稀土永磁体；所述定子组件包括设置在所述壳体内部的定子铁芯，以及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，所述定子铁芯为一体成型或者组合式的环形结构，所述永磁体磁瓦与所述定子绕组相对设置；本永磁同步电机结构简单，易于装配和维护，性能稳定，响应速度快，能够用于各种需要自启动、结构紧凑的工况中，无中间转换环节，转子直接作用于转子轴上，旋转推力大，电机效率高、耗能少。

Description

永磁体表贴式自启动永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及到永磁同步电机技术领域，具体涉及到一种永磁体表贴式自启动永磁同步电机。

背景技术

电机是以磁场为媒介进行电能与机械能相互转换的电力机械。磁场可以由电流励磁产生，也可以由永磁体产生。用永磁体产生磁场所制造的电机为永磁电机。但一般的永磁体,由于磁能密度低，因而所建立的能量转换所必须的气隙磁场强度也较低，所以只能制造一些容量小的永磁电机，如大量的铁氧体永磁电机。随着高性能稀土永磁材料，不仅可以达到电流励磁所产生的磁场强度，而且还远远超过电流励磁，因而可以制造出从几千瓦、几十千瓦到几百千瓦的大中型电机。

如中国实用新型专利(公告号：CN203377700U)在2014年公开了一种新型的永磁电机转子，它包括转轴、永磁材料、压环、轴用挡圈，永磁材料为复合永磁材料，由铁氧体磁钢和钕铁硼磁钢组成，其中永磁材料分为两种形式：一种为嵌入式：永磁电机转子还包括硅钢片，即永磁材料插在硅钢片内，硅钢片套在转轴上；另一种为表贴式：永磁电机转子还包括不锈钢套，即永磁材料粘在转轴的外径上，不锈钢套套在永磁材料上。这种组合式的转子结构比较复杂，转子的加工量较大，需要在转子上开始较多的槽和螺孔孔，安装也比较费时间。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种永磁体磁瓦表贴式自启动永磁同步电机。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

永磁体表贴式自启动永磁同步电机，包括壳体，所述壳体内穿设有转子轴，所述转子轴上套设有转子组件，所述壳体内设有与所述转子组件相配合的定子组件；所述转子组件包括套设在所述转子轴上的转子，所述转子的外圆周上表贴有永磁体磁瓦，所述永磁体磁瓦为分体式弧形板结构；所述永磁体磁瓦外设有一圈磁瓦抱箍，所述永磁体磁瓦为稀土永磁体；所述定子组件包括设置在所述壳体内部的定子铁芯，以及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，所述定子铁芯为一体成型或者组合式的环形结构，所述永磁体磁瓦与所述定子绕组相对设置。

本永磁同步电机结构简单，易于装配和维护，性能稳定，响应速度快，能够用于各种需要自启动、结构紧凑的工况中，如自启动风机、泵等，减少了减速齿轮、复杂的传动系统、润滑系统的设置，无中间转换环节，转子直接作用于转子轴上，旋转推力大，电机效率高、耗能少，而且转速容易控制。当永磁同步电机通电后，所述永磁体磁瓦为所述定子铁芯提供一个径向上旋转的磁场，促使所述定子组件为所述转子提供轴线旋转的力矩，直接驱动转子轴进行工作。

采用稀土永磁体材料作为磁瓦虽然增加了一定的材料成本，但是稀土永磁的电磁性能优异，使得电机的性能更加稳定和优异；采用表贴的方式，配合本永磁体磁瓦的结构，就能够将所述永磁体磁瓦固定在所述转子上，减少螺钉等小型紧固件的使用，也避免在永磁体磁瓦上钻孔、开槽等，保持磁瓦的完整结构，有利于磁场的形成和提高磁力驱动的效果。

所述永磁体磁瓦采用分体式的结构，便于装卸和独立调整，所述磁瓦抱箍的设置，能够进一步提高所述永磁体磁瓦的紧固程度和安装稳定性，在长期的工作中其位移变化也较少，与定子组件间的间隙也能够保持较好。

所述定子铁芯为一体式环形结构时，安装更加方便；所述定子铁芯为组合式结构时，当其中某一个组合结构损坏，则可以单独更换该结构，从而更便于设备的维修与护理。

优选的，所述稀土永磁体为钐钴永磁体和/或钕铁硼永磁体。其中钐钴永磁体的磁能积在15--30MGOe之间，钕铁硼永磁体的磁能积在27--50MGOe之间；分别用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得本永磁体磁瓦结构，无需在其上方钻孔开槽。

进一步的，所述转子的外圆周上设有卡合槽，所述永磁体磁瓦的内侧卡合在所述卡合槽内并与所述卡合槽之间设有胶层。

所述卡合槽能够卡合住所述永磁体磁瓦，在进行粘接时能够起到预固定的作用，便于粘接固定；在后期也能够起到轴向和周向的限位作用。

进一步的，所述卡合槽为弧形凹槽，所述卡合槽的厚度小于所述永磁体磁瓦厚度的四分之一，也就是深度较浅，这样的设置能够减少转子的加工量，所述永磁体磁瓦的轴向尺寸略大所述弧形凹槽的轴向尺寸，使之形成台阶卡合结构；所述胶层为涂覆的粘胶，所述粘胶为工业胶，如高温磁瓦粘接胶，在高温下也就具有较好的粘接强度。

进一步的，所述永磁体磁瓦至少为中心对称设置的两块。对称的设置能够减少相邻磁瓦间产生磁场的干涉，而且整体结构对称，有利于转子轴的平稳旋转。

进一步的，所述磁瓦抱箍周向的设置在所述转子组件的中部位置，所述磁瓦抱箍紧固若干所述永磁体磁瓦并与所述转子之间螺接固定，螺接的位置设置在相邻的永磁体磁瓦之间的间隙处。这样的设置一方面利用了相邻磁瓦间的转子间隙空间，另一方面能够进一步提高所述磁瓦抱箍的紧固能力，避免磁瓦抱箍的位移。

进一步的，所述转子与所述转子轴为一体成型结构，这样的设置，一体化程度更高，稳定性更好，但是成本会稍微增加；或者所述转子的内圆周与所述转子轴的外圆周之间平键连接，平键连接具有较强的轴间连接能力，相关技术较为成熟，成本更低。

进一步的，所述环形结构包括环形柱状结构或者环形盘结构；所述环形柱状结构对应所述转子的外圆周设置，所述环形盘结构对应所述转子的端面设置。

进一步的，所述壳体包括周向的外壳，以及设置在所述外壳两端的端盖；所述端盖的内侧分别设有一圈凸台结构，所述外壳设置在所述凸台结构处并分别与所述端盖螺接固定；所述端盖与所述转子轴之间分别设有轴承。采用该结构的外壳和端盖，结构简单紧凑，安装容易，同时也能够形成较好的保护效果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本永磁同步电机结构简单，易于装配和维护，性能稳定，响应速度快，能够用于各种需要自启动、结构紧凑的工况中，无中间转换环节，转子直接作用于转子轴上，旋转推力大，电机效率高、耗能少，而且转速容易控制；2、采用稀土永磁体材料作为磁瓦虽然增加了一定的材料成本，但是稀土永磁的电磁性能优异，使得电机的性能更加稳定和优异；采用表贴的方式，配合本永磁体磁瓦的结构，就能够将所述永磁体磁瓦固定在所述转子上，减少螺钉等小型紧固件的使用，也避免在永磁体磁瓦上钻孔、开槽等，保持磁瓦的完整结构，有利于磁场的形成和提高磁力驱动的效果；3、所述永磁体磁瓦采用分体式的结构，便于装卸和独立调整，所述磁瓦抱箍的设置，能够进一步提高所述永磁体磁瓦的紧固程度和安装稳定性，在长期的工作中其位移变化也较少，与定子组件间的间隙也能够保持较好。

附图说明

图1为本实用新型永磁体表贴式自启动永磁同步电机的整体结构示意图；

图2为本实用新型永磁体表贴式自启动永磁同步电机的A-A截面结构示意图；

图3为本实用新型永磁体表贴式自启动永磁同步电机的磁瓦抱箍结构示意图；

图4为图3中B-B截面结构示意图；

图5为本实用新型永磁体表贴式自启动永磁同步电机的另一种定子铁芯结构；

图6为本实用新型永磁体磁瓦表贴式自启动永磁同步电机的另一种转子组件的结构示意图；

图中：1、转子轴；2、转子组件；201、转子；202、永磁体磁瓦；203、胶层；204、磁瓦抱箍；205、紧固件；206、卡合槽；3、定子组件；301、定子铁芯；302、定子绕组；4、外壳；5、端盖；6、凸台结构；7、轴承。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，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做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

如图1～图4所示，一种永磁体表贴式自启动永磁同步电机，包括壳体，所述壳体内穿设有转子轴1，所述转子轴1上套设有转子组件2，所述壳体内设有与所述转子组件2相配合的定子组件3；所述转子组件2包括套设在所述转子轴1上的转子201，所述转子201的外圆周上表贴有永磁体磁瓦202，所述永磁体磁瓦202为分体式弧形板结构；所述永磁体磁瓦202外设有一圈磁瓦抱箍204，所述永磁体磁瓦202为磁能积35MGOe的钕铁硼永磁体；所述定子组件3包括设置在所述壳体内部的定子铁芯301，以及缠绕在所述定子铁芯301上的定子绕组302，所述定子铁芯301为一体成型的环形结构，所述永磁体磁瓦202与所述定子绕组302相对设置。

本永磁同步电机结构简单，易于装配和维护，性能稳定，响应速度快，能够用于各种需要自启动、结构紧凑、传动精密的工况中，减少了减速齿轮、复杂的传动系统、润滑系统的设置，无中间转换环节，转子直接作用于转子轴1上，旋转推力大，电机效率高、耗能少，而且转速容易控制。当永磁同步电机通电后，所述永磁体磁瓦202为所述定子铁芯301提供一个径向上旋转的磁场，促使所述定子组件3为所述转子201提供轴线旋转的力矩，直接驱动转子轴1进行工作。

采用稀土永磁体材料作为磁瓦虽然增加了一定的材料成本，但是稀土永磁的电磁性能优异，使得电机的性能更加稳定和优异；采用表贴的方式，配合本永磁体磁瓦202的结构，就能够直接将所述永磁体磁瓦202固定在所述转子201上，减少螺钉等小型紧固件的使用，也避免在永磁体磁瓦202上钻孔、开槽等，直接用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得，使得本永磁体磁瓦结构保持完整，有利于磁场的形成和提高磁力驱动的效果。

所述永磁体磁瓦202采用分体式的结构，便于装卸和独立调整，所述磁瓦抱箍204的设置，能够进一步提高所述永磁体磁瓦202的紧固程度和安装稳定性，在长期的工作中其位移变化也较少，与定子组件间的间隙也能够保持较好。

所述定子铁芯301为一体式环形结构，安装更加方便，直接螺接在所述壳体的内圆周上即可。

进一步的，所述转子201的外圆周上设有卡合槽206，所述永磁体磁瓦202的内侧卡合在所述卡合槽206内并与所述卡合槽206之间设有胶层203。

所述卡合槽206能够卡合住所述永磁体磁瓦202，在进行粘接时能够起到预固定的作用，便于粘接固定；在后期也能够起到轴向和周向的限位作用。

进一步的，所述卡合槽206为弧形凹槽，所述卡合槽206的厚度小于所述永磁体磁瓦202厚度的四分之一，也就是深度较浅，这样的设置能够减少转子201的加工量，所述永磁体磁瓦202的轴向尺寸略大所述弧形凹槽206的轴向尺寸，使之形成台阶卡合结构；所述胶层203为涂覆的粘胶，所述粘胶为工业胶，如高温磁瓦粘接胶，在高温下也就具有较好的粘接强度。

进一步的，所述永磁体磁瓦202为中心对称设置的两块。对称的设置能够减少相邻磁瓦间产生磁场的干涉，而且整体结构对称，有利于转子轴的平稳旋转。

进一步的，所述磁瓦抱箍204周向的设置在所述转子组件2的中部位置，所述磁瓦抱箍204为薄壁环形结构，所述磁瓦抱箍204的内圆周与所述永磁体磁瓦202的外周之间也可以设置粘结胶，进一步固定所述永磁体磁瓦202；所述磁瓦抱箍204与所述转子201之间通过多根紧固件205螺接固定，螺接的位置设置在相邻的永磁体磁瓦202之间的间隙处。这样的设置一方面利用了相邻磁瓦间的转子间隙空间，另一方面能够进一步提高所述磁瓦抱箍204的紧固能力，避免磁瓦抱箍的位移。

进一步的，所述转子201与所述转子轴1为一体成型结构，这样的设置，一体化程度更高，稳定性更好。

进一步的，所述定子铁芯301的环形结构的内圆周上设有若干中心对称的梨形槽，如36个梨形槽，所述梨形槽之间的薄壁用于缠绕所述定子绕组302，这样缠绕的定子绕组302更加均匀密实。

进一步的，所述壳体包括周向的外壳4，以及设置在所述外壳4两端的端盖5；所述端盖5的内侧分别设有一圈凸台结构6，所述外壳4设置在所述凸台结构6处并分别与所述端盖螺接固定；所述端盖5与所述转子轴1之间分别设有轴承7。采用该结构的外壳4和端盖5，结构简单紧凑，安装容易，同时也能够形成较好的保护效果。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于提供了另一种结构的定子铁芯。

如图5所示，所述环形结构包括六个扇形柱状结构；所述扇形柱状结构对应所述转子201的外圆周设置，并分别螺接安装在所述外壳4的内圆周上。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于提供了另一种结构转子组件的结构。

如图6所示，所述永磁体磁瓦202为中心对称设置的四个，相邻是所述永磁体磁瓦之间具有间隙，所述磁瓦抱箍204分别在间隙处通过紧固件205与转子201连接。对于尺寸较大的转子，多个分体式的永磁体磁瓦202能够减低制作的难度，也方便逐块安装。

进一步的，所述转子201的内圆周与所述转子轴1的外圆周之间平键连接，平键连接具有较强的轴间连接能力，相关技术较为成熟，成本更低。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.永磁体表贴式自启动永磁同步电机，包括壳体，所述壳体内穿设有转子轴，所述转子轴上套设有转子组件，所述壳体内设有与所述转子组件相配合的定子组件；其特征在于，所述转子组件包括套设在所述转子轴上的转子，所述转子的外圆周上表贴有永磁体磁瓦，所述永磁体磁瓦为分体式弧形板结构；所述永磁体磁瓦外设有一圈磁瓦抱箍，所述永磁体磁瓦为稀土永磁体；所述定子组件包括设置在所述壳体内部的定子铁芯，以及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，所述定子铁芯为一体成型或者组合式的环形结构，所述永磁体磁瓦与所述定子绕组相对设置。

2.根据权利要求1所述的永磁体表贴式自启动永磁同步电机，其特征在于，所述转子的外圆周上设有卡合槽，所述永磁体磁瓦的内侧卡合在所述卡合槽内并与所述卡合槽之间设有胶层。

3.根据权利要求2所述的永磁体表贴式自启动永磁同步电机，其特征在于，所述卡合槽为弧形凹槽，所述卡合槽的厚度小于所述永磁体磁瓦厚度的四分之一；所述胶层为涂覆的粘胶，所述粘胶为工业胶，如高温磁瓦粘接胶。

4.根据权利要求1所述的永磁体表贴式自启动永磁同步电机，其特征在于，所述永磁体磁瓦至少为中心对称设置的两块。

5.根据权利要求1所述的永磁体表贴式自启动永磁同步电机，其特征在于，所述磁瓦抱箍周向的设置在所述转子组件的中部位置，所述磁瓦抱箍紧固若干所述永磁体磁瓦并与所述转子之间螺接固定，螺接的位置设置在相邻的永磁体磁瓦之间的间隙处。

6.根据权利要求1所述的永磁体表贴式自启动永磁同步电机，其特征在于，所述转子与所述转子轴为一体成型结构，或者所述转子的内圆周与所述转子轴的外圆周之间平键连接。

7.根据权利要求1所述的永磁体表贴式自启动永磁同步电机，其特征在于，所述环形结构包括环形柱状结构或者环形盘结构；所述环形柱状结构对应所述转子的外圆周设置，所述环形盘结构对应所述转子的端面设置。

8.根据权利要求1所述的永磁体表贴式自启动永磁同步电机，其特征在于，所述壳体包括周向的外壳，以及设置在所述外壳两端的端盖；所述端盖的内侧分别设有一圈凸台结构，所述外壳设置在所述凸台结构处并分别与所述端盖螺接固定；所述端盖与所述转子轴之间分别设有轴承。

9.根据权利要求1所述的永磁体表贴式自启动永磁同步电机，其特征在于，所述稀土永磁体为钐钴永磁体和钕铁硼永磁体。

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