CN216489956U - 转子及具有其的高速永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种转子，包括中心对称的转子冲片和永磁体，所述转子冲片上沿圆周分为多个永磁体槽组，所述永磁体槽组包括四个安装槽，四个安装槽分别为第一安装槽、第二安装槽和两个第三安装槽，第一安装槽和第二安装槽的长度方向均垂直于转子冲片的经线，所述第一安装槽和第二安装槽沿径向分布，第一安装槽位于外侧，两个第三安装槽分别位于第二安装槽的两侧面并呈V型排布；所述永磁体插入安装槽内，所述永磁体与安装槽之间设置有注塑胶，本实用新型采用内置式永磁体布置方法，通过对转子冲片自身结构设计，使得转子冲片可以承受来自永磁体离心力，从而取消了永磁体保护套。
Description
技术领域
本实用新型属于电机技术领域，更具体的说涉及一种转子及具有其的高速永磁电机。
背景技术
大功率高速永磁电机，其转速超可过20000rpm，拥有转速高和功率大的特点，受电机高转速的应用工况要求，其转子承受巨大的离心力，同时，由于高转速带来的铁芯损耗，其转子损耗大，电机内的永磁体存在热退磁风险。
目前大部分高速永磁离心机，主要采用表贴式永磁转子结构，其转子永磁体表贴于转子冲片外圆，另外加一个永磁体保护套紧箍永磁体以克服永磁体的离心力，该类产品采用的永磁体保护套存在价格高，装配工艺复杂，同时由于大部分磁保护套采用金属材料，其本身也存在发热问题；另外，表贴式永磁电机不能很好的利用永磁电机的磁阻转矩，电机永磁体性能未得到充分发挥。
现有的永磁体表贴式转子的保护套有：
1、金属保护套，采用钛合金或者其他高强度的合金属材料将永磁体固定在转子外圆，该类产品装配时对尺寸公差要求高，存在永磁体压碎和保护套本身发热可靠性降低的风险。
2、碳纤维保护套，碳纤维保护套具有不发热，可靠性高的优点，但其价格昂贵，增加额外设计成本。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种采用内置式永磁体布置方法，通过对转子冲片自身结构设计，使得转子冲片可以承受来自永磁体离心力，从而取消了永磁体保护套。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种转子，包括中心对称的转子冲片和永磁体，所述转子冲片上沿圆周分为多个永磁体槽组，所述永磁体槽组包括四个安装槽，四个安装槽分别为第一安装槽、第二安装槽和两个第三安装槽，第一安装槽和第二安装槽的长度方向均垂直于转子冲片的经线，所述第一安装槽和第二安装槽沿径向分布，第一安装槽位于外侧，两个第三安装槽分别位于第二安装槽的两侧面并呈V型排布；所述永磁体插入安装槽内，所述永磁体与安装槽之间设置有注塑胶。
进一步的所述转子冲片上的外圆上对应每个第一安装槽处设置有两个第一辅助槽，第一辅助槽由转子冲片外圆面向内侧延伸而成。
进一步的所述转子冲片上对应每个第一安装槽长度方向的两侧均设置有第二辅助槽，第二辅助槽为孔式结构。
进一步的所述第一辅助槽呈弧形，第二辅助槽呈腰型。
进一步的每个第一安装槽处的两个第一辅助槽直线距离小于第一辅助槽的长度。
进一步的所述第二辅助槽位于第三辅助槽与第一辅助槽之间。
进一步的所述两个第三辅助槽之间的夹角为150°～175°。
进一步的所述安装槽的长度方向侧面设置有与其连通的槽穴，所述注塑胶填充在槽穴内。
一种具有转子的高速永磁电机，其包括上述转子。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用内置式永磁体布置方法，通过对转子冲片自身结构设计，使得转子冲片可以承受来自永磁体离心力，从而取消了永磁体保护套；通过对转子冲片的永磁磁路设计，一方面降低电机的谐波含量，一方面利用电机的磁阻转矩提高电机的功率输出，达到“降本增效”的结果；输出效率高，可靠性高，成本低的特点。
附图说明
图1为一种转子的剖视示意图；
图2为采用本实用新型转子的磁力线走向图；
图3为采用本实用新型转子的反电势波形；
图4为采用本实用新型转子的谐波含量；
图5为采用本实用新型转子的应力计算结果。
附图标记：1、转子冲片；11、第一安装槽；12、第二安装槽；13、第三安装槽；2、永磁体；31、第一辅助槽；32、第二辅助槽；4、槽穴。
具体实施方式
参照图1至图5对本实用新型转子及具有其的高速永磁电机的实施例做进一步说明。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“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”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
一种转子，包括中心对称的转子冲片1和永磁体2，所述转子冲片1上沿圆周分为多个永磁体2槽组，所述永磁体2槽组包括四个安装槽，四个安装槽分别为第一安装槽11、第二安装槽12和两个第三安装槽13，第一安装槽11和第二安装槽12的长度方向均垂直于转子冲片1的经线，所述第一安装槽11和第二安装槽12沿径向分布，第一安装槽11位于外侧，两个第三安装槽13分别位于第二安装槽12的两侧面并呈V型排布；第三安装槽13的一端与第二安装槽12端部齐平，另一端向转子冲片1的外侧倾斜，即两个第三安装槽13的延长线橡胶呈V形，并且V形开口朝外，所述永磁体2插入安装槽内，所述永磁体2与安装槽之间设置有注塑胶。
在本实施例中的外侧指的是转子冲片1径向远离中心的一侧，内侧指的是转子冲片1径向靠近中心的一侧。
如图1所示，所述转子冲片1上的外圆上对应每个第一安装槽11处设置有两个第一辅助槽31，第一辅助槽31由转子冲片1外圆面向内侧延伸而成，第一辅助槽31呈弧形，每个永磁体2槽组处的两个第一辅助槽31直线距离小于第一辅助槽31的长度，也就是小于第一辅助槽31内永磁体2的长度，弧形的第一辅助槽31优化永磁转子的凸极率进行第一次气隙磁场优化。
本实施例优选的的所述转子冲片1上对应每个第一安装槽11长度方向的两侧均设置有第二辅助槽32，第二辅助槽32为孔式结构，第二辅助槽32呈腰型，第二辅助槽32位于第三辅助槽的外侧，同时其在经向上未超出第一辅助槽31，第二辅助槽32未与任意的安装槽连通，腰型的第二辅助槽32优化永磁转子的凸极率进行第二次气隙磁场优化。
图1中具有四个永磁体2槽组，其中右下角的永磁体2槽组为尚未装入永磁体2时的状态图。
本实施例优选的所述两个第三辅助槽之间的夹角α为150°～175°。
在本实施例中所述安装槽的长度方向侧面设置有与其连通的槽穴4，所述注塑胶填充在槽穴4内。
一种具有转子的高速永磁电机，其包括上述转子。
参见附图2，其为本实用新型转子的磁力线分布图，从分布图可以看出磁力线在经过第一辅助槽31和第二辅助槽32时会转向，有效调节了产品的凸极率，提高了产品的气息磁场正弦度。
参见附图3和图4所示，其本实用新型转子负载状态下的三相反电势和负载反电势谐波分析，根据计算，负载状态下的基波幅值为374.1，5次谐波幅值为1.4V，7次谐波幅值为1.1V，11次谐波幅值为1.1V，15次谐波幅值为0.3V，17次谐波幅值为0.5V，负载谐波含量仅为0.58％，很低的负载谐波可以大大降低电机的铁芯损耗，利于电机在大功率下高速运转。
参见附图5，其为本实用新型转子的冲片应力分析，在转子20000rpm下，冲片最大应力为180.75Mpa，该规格远小于常用电工硅钢片的机械典型值(例如35W300的典型值为385Mpa左右，B27AV1400的典型值为445Mpa左右)，转子使用市场普通硅钢片可实现20000rpm以上的高速工作。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种转子，包括中心对称的转子冲片和永磁体，其特征在于：所述转子冲片上沿圆周分为多个永磁体槽组，所述永磁体槽组包括四个安装槽，四个安装槽分别为第一安装槽、第二安装槽和两个第三安装槽，第一安装槽和第二安装槽的长度方向均垂直于转子冲片的经线，所述第一安装槽和第二安装槽沿径向分布，第一安装槽位于外侧，两个第三安装槽分别位于第二安装槽的两侧面并呈V型排布；所述永磁体插入安装槽内，所述永磁体与安装槽之间设置有注塑胶；
所述转子冲片上的外圆上对应每个第一安装槽处设置有两个第一辅助槽，第一辅助槽由转子冲片外圆面向内侧延伸而成；所述转子冲片上对应每个第一安装槽长度方向的两侧均设置有第二辅助槽，第二辅助槽为孔式结构。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：所述第一辅助槽呈弧形，第二辅助槽呈腰型。
3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于：每个第一安装槽处的两个第一辅助槽直线距离小于第一辅助槽的长度。
4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于：所述第二辅助槽位于第三辅助槽与第一辅助槽之间。
5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：所述两个第三辅助槽之间的夹角为150°～175°。
6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：所述安装槽的长度方向侧面设置有与其连通的槽穴，所述注塑胶填充在槽穴内。
7.一种具有转子的高速永磁电机，其特征在于：其包括如权利要求1-6中任意一项所述的转子。
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