CN2376129Y - 永磁同步电机的转子结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种永磁同步电机的转子结构,它由中心轴(2)、铁芯(1)和板状磁钢组成,铁芯(1)通过中心轴(2)上轮毂(3)的各卡接凸台向心锁定住,各磁钢呈轮辐式布设在铁芯(1)中,在各相邻两磁钢之间的铁芯(1)处,分别设置有径向空槽,各径向空槽呈轮辐式分布结构,它解决了现有技术强度差和漏磁通大的问题,具有转子强度高,电机起动、运行平稳的优点,主要用于制作各种永磁同步电机。
Description
本实用新型涉及一种电机的转子结构，特别是一种永磁同步电机的转子结构。
目前，工业应用的永磁同步电机转子，由中心轴、铁芯和磁钢构成辊状结构，其磁钢采用传统的瓦片形磁钢(弧面状)，各瓦片形磁钢粘接在铁芯外圆表面上，并且用绑轧材料绑紧在铁芯上，其缺点是，随着电机功率加大的要求，转子直径需做得较大，这样转子外围的离心力相应增大，上述磁钢粘接加绑扎式的结构即不能满足强度要求，因此这种结构的转子强度较差。此后工程技术人员设计出一种整体式转子，它采用将平板状磁钢沿铁芯直径方向成对卡入铁芯中的结构，在铁芯位于各磁钢内端端面的部位，分别开有一个与中心轴同轴心的弧面形空槽。它解决了同转子直径增大带来的强度差的问题，但由于转子磁路漏磁大，交轴磁导大于直轴磁导，交轴电抗Xq明显大于直轴电抗Xd，致使高次谐波磁势特别是齿谐波磁势引起脉动力矩加大，从而影响电机平稳运转，使电机产生振动，因此这种转子结构会造成电机起动、运行的稳定性较差。
本实用新型的目的在于，解决现有技术强度差、漏磁大的问题，而提供一种强度高、漏磁很小的永磁同步电机的转子结构。
为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是，它由中心轴、与其(即中心轴)同轴心设置的铁芯和成对设置在铁芯上的至少1对磁钢构成圆辊状结构，其特点是，上述各磁钢均为板状，如平板状或两面略带弧形的板状等，但最好为平板状。各磁钢沿上述铁芯圆形横断面的直径方向成对地相对设置在铁芯中，形成轮辐式布设结构，在所述铁芯位于上述各相邻两磁钢之间的部位，沿所述铁芯圆形横断面的直径方向分别设置有径向空槽，用以增大磁阻，减少交轴漏磁通。上述各径向空槽形成轮辐式分布结构，即自轴心处向外呈放射状分布，各磁钢也是自轴心处向外呈放射状分布。上述各磁钢和各径向空槽的最外边缘到中心轴轴心线之间的距离，均小于上述铁芯外圆面到中心轴轴心线之间的距离。在所述中心轴上固定设置(套装紧固，制成一体结构等)有非导磁材料制成的轮毂(即套筒)。在该轮毂外表面处设置有与上述径向空槽相对应的卡接凸台，所述各卡接凸台带有向心卡挡凸起，所述各卡接凸台卡入上述相应的各径向空槽，与所述铁芯构成向心锁定配合结构。如此一来，随着转子转动时离心力的作用，铁芯会被自动向中心轴轴心方向锁紧，即自锁，磁钢是卡入该铁芯中的，因此强度差的问题以及漏磁大的问题都得到了很好的解决。
为了使转子磁路中漏磁小，而且均匀，使直轴电抗Xd与交轴电抗Xq相同或相近，无论各径向空槽是否居中设置在铁芯位于各相邻两磁钢之间的中心部位，最好将上述铁芯上的各径向空槽制成横断面外缘窄、内端宽的梯形或三角形空槽，所述各卡接凸台为根部最窄、外缘顶部最宽的燕尾状向心锁定卡接凸台。上述磁钢至少设置1对，但根据需要可设置有2对、3对、4对、6对、8对、10对等，无论磁钢数量为几对，所述各径向空槽最好均居中设置在各相邻两磁钢之间的铁芯的中部位置，以保持磁路均匀。上述铁芯最好为一体结构，当然也可为分体结构，其外围可被缠绑住，此时由于卡接凸台的向心锁定作用，各分体铁芯块也不会因离心力甩出，缠绑层受力很小，也不会影响其强度，但最好选择一体结构的铁芯。
由于本实用新型采用了上述结构，各磁钢沿铁芯横断面的直径方向成对地相对设置(卡入)在铁芯中，在各相邻两个磁钢夹在中问的铁芯部位，分别设置有相应的径向空槽，增大了磁阻，非导磁性轮毂上的各卡接凸台与相应径向空槽向心锁定配合，转子上的磁钢不会因转子直径增大，离心力大而被甩出，在较大磁阻作用下，漏磁通明显减小，因此它具有转子强度高，漏磁小的优点，漏磁小将使直轴电抗与交轴电抗相同或接近，使电机起动、运行的平稳性较好，振动小，电机性能明显提高。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是实施例1所述本实用新型结构横断面剖视图；
图2是图1所示本实用新型的A-A剖视图；
图3是图1所示本实用新型的B-B剖视图；
图4是实施例2所述本实用新型结构的局部示意图；
图5是实施例3所述本实用新型结构的横断面剖视图；
图6是本实用新型的卡接凸台的第二种形状示意图；
图7是本实用新型的卡接凸台的第三种形状示意图；
图8是本实用新型的卡接凸台的第四种形状示意图。
实施例1，在图1所示剖视图、图2所示A-A剖视图和图3所示B-B剖视图中，本实用新型由中心轴2、与其同轴心设置的铁芯1和成对设置在铁芯1上的磁钢构成圆辊状结构，其中，各磁钢均由永磁材料(如钕铁硼等)制成平板状结构，磁钢共有3对，即6极，各磁钢沿上述铁芯1圆形横断面的直径方向成对地相对设置在铁芯1中，形成轮辐(车条)式布设结构，即磁钢的纵向(与磁钢平板厚度方向相垂直的方向)与铁芯相应位置直径方向一致，磁钢4即为其中之一。磁钢4与磁钢9为其中的1对。在铁芯1位于各相邻两磁钢之间的部位(即铁芯1被夹在相邻两磁钢之间的部位)，沿铁芯1圆形横断面的直径方向分别设置有径向空槽，各径向空槽形成轮辐式分布结构，图1中，径向空槽5即设置在磁钢4和与之相邻的磁钢6之间的铁芯1上。此处各径向空槽是横断面外缘窄、内端宽的梯形空槽，且各径向空槽均居中设置在各相邻两磁钢之间的铁芯1的中部位置，以保持结构对称。图1中径向空槽为6个，径向空槽8、10即为其中的2个。各磁钢和各径向空槽外边缘到中心轴2轴心线的距离，小于铁芯1外圆面到中心轴2轴心线的距离。在中心轴2上固定设置有非导磁材料制成的轮毂3(即套筒)，非导磁材料可选用尼龙、不锈钢、铜、铝、合金铝、塑料、硬橡胶、胶木、陶瓷等，此处即选用不锈钢。在轮毂3外表面处沿其轴向设置有与上述径向空槽相对应的卡接凸台，上述各卡接凸台带向心卡挡凸起，如在图1中，卡接凸台共有6个，卡接凸台7即为其中之一。此处，各卡接凸台均为横断面外缘宽、根部窄的燕尾状向心锁定卡接凸台，其中两个卡接端面即形成了左右两个向心卡挡凸起，以便将铁芯1向轴心方向锁定紧。上述各卡接凸台卡入上述相应的各径向空槽，与铁芯1构成向心锁定配合结构。图1中，卡接凸台7即卡入径向空槽8中，以便将铁芯1向心锁定，以免在离心力作用下向外甩出。轮毂3与中心轴2可以制成一体结构，也可将轮毂3套装紧固在中心轴2上，图1中，轮毂3即套装紧固在中心轴2上。
实施例2，本实用新型除了铁芯上的径向空槽的形状有所改变外，其它结构均与实施例1所述相同。在图4所示局部示意图中，本实用新型的径向空槽8是横断面为矩形的长条状径向空槽，其它各径向空槽均与此相同。当然各径向空槽还可以为横断面的两端面为略带弧形的径向空槽或横断面近乎长的椭圆状径向空槽，此处不再一一给出图示。
实施例3，本实用新型除了铁芯为分体结构外，其它结构均与实施例1所述相同。在图5所示剖视图中，铁芯1为分体结构，它在位于各磁钢外边缘处的分别开有径向对接缝，使铁芯1加工较为简便，图5中，对接缝11即为其中之一。在铁芯1外围缠绑有缠绑层12，以确保各块铁苡相对集中，不松动，此种结构，缠绑层12受力很小，只起聚拢各铁芯分体块的作用，因此并不影响转子的强度，此外还可以不设置缠绑层12。
此外，上述各卡接凸台还可采用其它不同的形状。在图6所示局部示意图中，卡接凸台7为根部窄、凸台前端宽的横断面接近圆形的卡接凸台，其两端的孤形外凸面即为其上面的向心锁定铁芯1的卡挡凸起，其它卡接凸台均与卡接凸台7相同。在图7所示示意图中，卡接凸台7是端面为锯齿状的卡接凸台，其端面的锯齿牙即为向心锁定铁芯1的卡挡凸起。其它卡接凸台与卡接凸台7相同，当然其一个端面也可为平面，此处不再给出图示。在图8所示示意图中，卡接凸台7是顶端带有向心卡挡凸起端头的卡接凸台，该卡挡凸起端头将铁芯1向心卡挡锁定住，其它卡挡凸台均与卡挡凸台7相同。
本实用新型所述转子结构用于制作永磁同步电机，这种永磁同步电机既可用作电动机，又可用作发电机，无论是用作电动机，还是用作发电机，所述转子结构均属于本实用新型的保护范围。
在用其制作电机时，可配用各种结构的定子，例如可选用如下结构的定子，该定子在其套筒状定子铁芯上位于其各相邻的两个定子绕组嵌线槽之间部位的内圆处设置空槽口，且其深度和宽度与嵌线槽的槽口深度和宽度相同或相近，上述两个嵌线槽之间铁芯上布设的空槽口可以为1个，当然也可均布有2个或2个以上空槽口，或者在不设置上述空槽口时，在各嵌线槽的槽口处填充有磁性槽泥。无论采用上述那种定子结构，上述转子结构均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种永磁同步电机的转子结构，由中心轴[2]、与其同轴心设置的铁芯[1]和成对设置在铁芯[1]上的至少1对磁钢构成圆辊状结构，其特征在于，所述各磁钢均为板状，且各磁钢沿上述铁芯[1]圆形横断面的直径方向成对地相对设置在铁芯[1]中，形成轮辐式布设结构，在所述铁芯[1]位于上述各相邻两磁钢之间的部位，沿所述铁芯[1]圆形横断面的直径方向分别设置有径向空槽，各径向空槽形成轮辐式分布结构，在所述中心轴[2]上固定设置有非导磁材料制成的轮毂[3]，所述轮毂[3]表面处沿轴向设置有与上述径向空槽相对应的卡接凸台，所述各卡接凸台带有向心卡挡凸起，上述各卡接凸台卡入上述相应的各径向空槽，与所述铁芯[1]构成向心锁定配合结构，所述各磁钢和各径向空槽最外边缘到中心轴[2]轴心线的距离，均小于所述铁芯[1]外圆面到中心轴[2]轴心线之间的距离。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述铁芯[1]为一体结构。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述磁钢至少设置有2对。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述各径向空槽均居中设置在各相邻两磁钢之间的铁芯[1]的中部位置。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述轮毂[3]套装紧固在所述中心轴[2]上。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述轮毂[3]与所述中心轴[2]制成一体结构。
7.根据权利要求1或4所述的永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述铁芯[1]上的各径向空槽是横断面外缘窄、内端宽的梯形或三角形空槽。
8.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述各卡接凸台为横断面外缘宽、根部窄的燕尾状向心锁定卡接凸台。
9.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述各磁钢均为平板状。
10.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子结构，其特征在于，所述非导磁材料为尼龙、不锈钢、铜、铝、合金铝、塑料、陶瓷、胶木或硬橡胶。
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1999
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