CN219477703U - Ipm电机永磁体装配结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IPM电机永磁体装配结构，包括共轴设置的定子和转子铁芯，所述定子与转子铁芯之间设置有气隙，所述转子铁芯包括轭部，所述转子铁芯的轭部沿其周向一圈设置有多组磁钢槽组，每组磁钢槽内的每个磁钢槽的内径端连接中间磁桥，其外径端连接气隙磁桥，所述磁钢槽内嵌入有永磁体，所述永磁体与所述磁钢槽的第一侧面之间通过第一导磁体相连接，所述永磁体与所述磁钢槽的第二侧面之间通过第二导磁体相连接，所述磁钢槽的内径端和外径端与所述永磁体之间间隔设置。本方案确保整个电机中的多个永磁体在圆周方向上的一致性，改善气隙磁桥和中间磁桥受力状态，可适应高压高速化电机的需求。

Description

IPM电机永磁体装配结构

技术领域

本实用新型涉及电机领域，尤其涉及一种IPM电机永磁体装配结构。

背景技术

永磁同步电机的永磁体装配形式主要为内置式，常用的内置式永磁体装配方式主要是通过人工或设备先将永磁体插入磁钢槽内，再通过高压注胶在磁钢槽内与永磁体之间的间隙处填充环氧树脂，在环氧树脂固化后，永磁体固定在磁钢槽内，为便于永磁体装配，磁钢槽的设计尺寸一般大于永磁体长宽各0.2mm左右，因此，在永磁体装配时会增大动平衡调整难度，特别是人工装配，很难确保整个电机中的多个永磁体在圆周方向上的一致性，导致气隙磁密谐波含量增大，带来转矩脉动和径向电磁力谐波含量增大，进而带来额外的NVH（噪声、振动与声振粗糙度）问题。另外，永磁体在高转速工况下产生的离心力，会使转子磁桥处应力集中，随着对主驱电机功率密度需求的日益增高，电机方案多采用高压高速化的解决方案，当前主流产品保持在400VDC&18000RPM的水平。随着800VDC的到来，电机转速将突破20000RPM甚至达到24000RPM，目前主流的18000RPM转速下，转子磁桥处米塞斯应力已接近硅钢材料的屈服强度，在此基础上如若继续提高转速，则必须增大磁桥处的厚度，势必会带来永磁体该处漏磁增加，永磁体利用率降低等问题，同时不利于主驱系统紧凑型布局。

实用新型内容

因此，为解决上述问题，本实用新型提供了一种IPM电机永磁体装配结构。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种IPM电机永磁体装配结构，包括共轴设置的定子和转子铁芯，所述定子与转子铁芯之间设置有气隙，所述转子铁芯包括轭部，所述转子铁芯的轭部沿其周向一圈设置有多组磁钢槽组，每组磁钢槽组内的每个磁钢槽的内径端连接中间磁桥，其外径端连接气隙磁桥，所述磁钢槽的内径端和外径端之间分别连接有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面靠近转子铁芯内径一侧，所述第二侧面靠近气隙所在的一侧，所述磁钢槽内嵌入有永磁体，所述永磁体与所述磁钢槽的第一侧面之间通过第一导磁体相连接，所述永磁体与所述磁钢槽的第二侧面之间通过第二导磁体相连接，所述磁钢槽的内径端和外径端与所述永磁体之间间隔设置。

优选的，所述第一导磁体与第一侧面之间的接触面积大于所述第二导磁体与第二侧面之间的接触面积。

优选的，所述第一导磁体为导磁热熔层，所述导磁热熔层填充所述第一侧面与所述永磁体之间的间隙，所述第二导磁体为设置在所述第二侧面上的支撑筋，所述永磁体固定在所述导磁热熔层和支撑筋之间。

优选的，每组磁钢槽组包括对称设置的两个磁钢槽，所述中间磁桥设置在每组磁钢槽组内的两个磁钢槽的内径端之间，且每组磁钢槽内的永磁体磁极相同。

优选的，所述磁钢槽的内径端与永磁体之间设置有第一间隔部，所述磁钢槽的外径端与永磁体之间设置有第二间隔部。

优选的，每个磁钢槽内的支撑筋的凸出高度相同。

优选的，所述磁钢槽靠近气隙所在的一侧内壁设置有两个及两个以上的支撑筋，每个支撑筋之间等距离设置。

优选的，所述支撑筋与转子铁芯一体成型。

优选的，所述支撑筋为自所述第二侧面向所述转子铁芯轴线凸出的半圆柱形或三棱柱形。

本实用新型技术方案的有益效果主要体现在：

1、通过在磁钢槽的第一侧面和第二侧面上设置第一导磁体和第二导磁体，从而控制永磁体的装配位置，确保整个电机中的多个永磁体在圆周方向上的一致性，避免出现额外的NVH问题。

2、第一导磁体为填充所述第一侧面与所述永磁体之间的间隙的导磁热熔层，所述第二导磁体为设置在所述第二侧面上的支撑筋，使永磁体与第一侧面之间通过加热粘接，永磁体与第二侧面之间通过支撑筋抵接，一方面确保永磁体与靠近转子铁芯内径的第一侧面的连接面积和连接强度较大，在确保永磁体固定连接在磁钢槽内的同时，确保在高转速下，永磁体产生的离心力很大一部分将由转子铁芯的轭部承担，减少传递到转子磁桥的应力，改善气隙磁桥和中间磁桥受力状态，另一方面，导磁热熔层可在永磁体装配后加热固化，不会影响永磁体的装配。

3、磁钢槽的内径端连接中间磁桥，其外径端连接气隙磁桥，磁钢槽的内径端和外径端与所述永磁体之间间隔设置，使永磁体与中间磁桥和气隙磁桥之间不直接接触，因此在高转速下，减少传递到中间磁桥和气隙磁桥的应力，可适应高压高速化电机的需求。

附图说明

图1是IPM电机永磁体装配结构中，永磁体与磁钢槽的装配状态示意图；

图2是具备IPM电机永磁体装配结构的转子铁芯立体图；

图3是传统的永磁体装配结构在高速旋转下，永磁体及转子铁芯的局部受力状态示意图；

图4是IPM电机永磁体装配结构在高速旋转下，永磁体及转子铁芯的局部受力状态示意图；

图5是根据IPM电机永磁体装配结构装配后，转子铁芯与永磁体的局部装配状态示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特点能够更加清楚、详细地展示，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。该实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

同时声明，在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“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，本方案中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示对重要性的排序，或者隐含指明所示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型中，“多个”的含义是两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型揭示了一种IPM电机永磁体装配结构，如图1、图2、和图5所示，包括共轴设置的定子和转子铁芯2，所述定子与转子铁芯2之间设置有气隙，所述转子铁芯2包括轭部，所述转子铁芯2的轭部沿其周向一圈设置有多组磁钢槽组，每组磁钢槽组内的每个磁钢槽4的内径端连接中间磁桥8，其外径端连接气隙磁桥9，在一实施例中，每组磁钢槽组包括对称设置的两个磁钢槽4，所述中间磁桥8设置在每组磁钢槽组内的两个磁钢槽4之间，具体地，两个磁钢槽4的内径端向内倾斜聚拢且两个磁钢槽4之间互不相通，使两个磁钢槽4的内径端之间的分隔处形成一段中间磁桥8，另外，每个磁钢槽4的外径段与转子铁芯2的外周之间形成一段气隙磁桥9，其中，每组磁钢槽4内的两个永磁体5的磁极相同，不同组磁钢槽4内的永磁体5的磁极不相同。

所述磁钢槽4的内径端和外径端之间分别连接有第一侧面401和第二侧面402，在一优选实施例中，所述第一侧面401与第二侧面402之间平行设置，所述第一侧面401靠近转子铁芯2内径一侧，所述第二侧面402靠近气隙所在的一侧，所述磁钢槽4内嵌入有永磁体5，所述永磁体5与所述磁钢槽4的第一侧面401之间通过第一导磁体相连接，所述永磁体5与所述磁钢槽4的第二侧面402之间通过第二导磁体相连接，使所述永磁体5固定在磁钢槽4内，所述磁钢槽4的内径端和外径端与所述永磁体5之间间隔设置，在一实施例中，所述磁钢槽4的内径端与永磁体5之间设置有第一间隔部10，所述磁钢槽4的外径端与永磁体5之间设置有第二间隔部11，对于传统方案中，在永磁体5插入磁钢槽4内高压注胶的方式，本实用新型中，永磁体5和中间磁桥8以及气隙磁桥9之间并不直连，在电机高速旋转中，永磁体5所产生的离心力主要由位于磁钢槽4两侧的转子铁芯2的轭部承担，减少传递到中间磁桥8和气隙磁桥9的应力。

在一些实施例中，所述第一导磁体与第一侧面401之间的接触面积大于所述第二导磁体与第二侧面402之间的接触面积，从而确保在电机高速旋转中，永磁体5所产生的离心力主要由转子铁芯2的轭部靠近第一侧面401的部分承担，而转子铁芯2的轭部靠近第二侧面402的部分受力较小，进一步改善气隙磁桥9和中间磁桥8受力状态。

在一实施例中，所述第一导磁体为导磁热熔层7，所述导磁热熔层7填充所述第一侧面401与所述永磁体5之间的间隙，所述第二导磁体为设置在所述第二侧面402上的支撑筋6，所述永磁体5固定在所述导磁热熔层和支撑筋6之间，在一优选实施例中，所述支撑筋6与转子铁芯2一体成型，所述导磁热熔层7为在装配永磁体5之前预涂敷在永磁体5靠近第一侧面401的一面的环氧粘胶粉末，优选为热固性环氧材料，永磁体5在常温状态下插入磁钢槽4，与磁钢槽4在第二侧面402上设置的支撑筋6相抵接，将永磁体5涂有环氧粉末的一侧紧压在磁钢槽4的第一侧面401，支撑筋6在永磁体5装配紧压过程中发生塑性变形，从而提高装配紧固性；永磁体5装配完成后，将转子铁芯2整体加热至60至80℃，使环氧粉末液化并填充永磁体5与其接触面的间隙，然后继续升温至140至160℃，使环氧胶固化形成导磁热熔层7，将永磁体5与磁钢槽4的第一侧面401通过导磁热熔层7粘连。

其中，每个磁钢槽4内的支撑筋6的凸出高度相同，一方面，一个磁钢槽4内的多个支撑筋6的凸出高度相同，确保每个支撑筋6均与永磁体5相接触，提高永磁体5与第二侧面402之间的连接牢固性，同时提高第二侧面402受力的均匀程度；另一方面，不同磁钢槽4内的支撑筋6的凸出高度也相同，从而进一步确保永磁体5装配位置的精确性，确保整个电机中的多个永磁体5在圆周方向上的一致性，避免出现额外的NVH问题。

在一些实施例中，所述磁钢槽4靠近气隙所在的一侧内壁设置有两个及两个以上的支撑筋6，每个支撑筋6之间等距离设置，优选的，所述支撑筋6为自所述第二侧面402向所述转子铁芯2轴线凸出的半圆柱形或三棱柱形。

如图3所示，为通过传统的永磁体5装配方式（永磁体5插入磁钢槽4后高压注胶）装配永磁体5后，电机在高速旋转下，永磁体5及转子铁芯2的受力状态示意图，在高转速下，由于中间磁桥8和气隙磁桥9形状狭长，永磁体5所产生的离心力使中间磁桥8和气隙磁桥9处应力集中；图4为本实用新型一实施例的永磁体5装配结构中，电机在同样转速下，永磁体5及转子铁芯2的受力状态示意图，其中，永磁体5与磁钢槽4的第一侧面401通过导磁热熔层7粘连，且永磁体5与第二侧面402之间通过两个一体设置在第二侧面402上的三棱柱形的支撑筋6相抵接，该实施例中，除第二侧面402上设置支撑筋6外，转子铁芯2及磁钢槽4形状与上述传统方式中所用的转子铁芯2及磁钢槽4形状相同，且装配在磁钢槽4内的永磁体5形状也与上述传统方式中所用的永磁体5形状相同，可以看出，由于永磁体5主要连接磁钢槽4的第一侧面401和第二侧面402上的支撑筋6，而连接磁钢槽4内径端的中间磁桥8和连接磁钢槽4外径端的气隙磁桥9与永磁体5之间通过第一间隔部10和第二间隔部11分隔，因此中间磁桥8和气隙磁桥9处的应力明显减小，具体地，在电机转速达到18000RPM时，中间磁桥8和气隙磁桥9处的应力可降低约30%-40%，永磁体5在高速旋转下的离心力主要由定子铁芯轭部靠近其内径的部分承担，可适应高压高速化电机的需求。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.IPM电机永磁体装配结构，包括共轴设置的定子和转子铁芯，所述定子与转子铁芯之间设置有气隙，所述转子铁芯包括轭部，其特征在于：所述转子铁芯的轭部沿其周向一圈设置有多组磁钢槽组，每组磁钢槽组内的每个磁钢槽的内径端连接中间磁桥，其外径端连接气隙磁桥，所述磁钢槽的内径端和外径端之间分别连接有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面靠近转子铁芯内径一侧，所述第二侧面靠近气隙所在的一侧，所述磁钢槽内嵌入有永磁体，所述永磁体与所述磁钢槽的第一侧面之间通过第一导磁体相连接，所述永磁体与所述磁钢槽的第二侧面之间通过第二导磁体相连接，所述磁钢槽的内径端和外径端与所述永磁体之间间隔设置。

2.根据权利要求1所述的IPM电机永磁体装配结构，其特征在于：所述第一导磁体与第一侧面之间的接触面积大于所述第二导磁体与第二侧面之间的接触面积。

3.根据权利要求2所述的IPM电机永磁体装配结构，其特征在于：所述第一导磁体为导磁热熔层，所述导磁热熔层填充所述第一侧面与所述永磁体之间的间隙，所述第二导磁体为设置在所述第二侧面上的支撑筋，所述永磁体固定在所述导磁热熔层和支撑筋之间。

4.根据权利要求1所述的IPM电机永磁体装配结构，其特征在于：每组磁钢槽组包括对称设置的两个磁钢槽，所述中间磁桥设置在每组磁钢槽组内的两个磁钢槽的内径端之间，且每组磁钢槽内的永磁体磁极相同。

5.根据权利要求4所述的IPM电机永磁体装配结构，其特征在于：所述磁钢槽的内径端与永磁体之间设置有第一间隔部，所述磁钢槽的外径端与永磁体之间设置有第二间隔部。

6.根据权利要求3所述的IPM电机永磁体装配结构，其特征在于：每个磁钢槽内的支撑筋的凸出高度相同。

7.根据权利要求6所述的IPM电机永磁体装配结构，其特征在于：所述磁钢槽靠近气隙所在的一侧内壁设置有两个及两个以上的支撑筋，每个支撑筋之间等距离设置。

8.根据权利要求6所述的IPM电机永磁体装配结构，其特征在于：所述支撑筋与转子铁芯一体成型。

9.根据权利要求3所述的IPM电机永磁体装配结构，其特征在于：所述支撑筋为自所述第二侧面向所述转子铁芯轴线凸出的半圆柱形或三棱柱形。