WO2013037209A1 - 一种永磁电机转子 - Google Patents

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陈强
梁礼棠
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Chen Qiang
Leung Laitong
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    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
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    • H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
    • H02K1/2733—Annular magnets

Definitions

  • the present invention relates to motor technology, and more particularly to a permanent magnet motor rotor.
  • a permanent magnet motor rotor characterized in that: the isolation sleeve is disposed on the main shaft, each magnetic tile is embedded with a magnetic ring formed in an interlayer between the inner wall and the outer wall of the iron core, and each magnetic tile has a space therebetween, The inner layer of the iron core is directly sleeved on the isolation sleeve.
  • the permanent magnet motor rotor is characterized in that: the isolation sleeve is disposed on the main shaft, and each magnetic tile is embedded with a magnetic ring formed by the inner wall of the iron core, and each magnetic tile has a space therebetween, and the inner wall of the magnetic ring is directly sleeved on The isolation sleeve.
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing a vertical axis of a first embodiment of the present invention.
  • the isolation sleeve can be directly sleeved on the main shaft, and the magnetic ring formed by the permanent magnet is directly sleeved on the isolation sleeve, and the iron core is directly sleeved.
  • the magnetic shielding ring is disposed at both ends of the isolation sleeve 305.
  • the guiding sleeve cover may be a thin end cover having the same cross section as the isolation sleeve, and is connected to the two ends of the isolation sleeve by a magnetically conductive material.
  • the axial length of the permanent magnet 303 is equal to the isolation sleeve 305 plus two pieces of magnetically conductive cover axially long The sum of degrees.

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Abstract

一种永磁电机转子，包括主轴（101）、铁芯（104）、永磁体（103），还包括设置于永磁体与主轴之间的不导磁的隔离套（102）。永磁体是二片以上且为双数的沿圆周向均布的磁瓦。每片磁瓦由两片或以上的子瓦对接而成，每片子瓦上均具有一条用于安装该子瓦的燕尾槽（306），从而减少了永磁电机转子的漏磁和磁滞以及减轻了永磁电机转子的总重量。

Description

一种永磁电机转子
技术领域
本发明涉及电机技术， 尤其涉及一种永磁电机转子。
背景技术
目前， 广泛采用的永磁电机转子的结构， 大多数采用的是二种结构： 分为 表面式转子结构和内置式转子结构。
表面式转子结构， 永磁体用高强度非导磁圈固定在鼠笼转子的外部，磁极 之间可以用非导磁材料， 如树脂、 铝、 铜等填充， 也可用导磁材料填充。 若采 用非导磁材料填充， 则交直轴磁路对称， 属于隐极电机； 若采用导磁材料， 则 交轴磁阻小于直轴磁阻， 为凸极电机， 可以利用凸极效应产生的磁阻转矩提高 过载能力。 当极数较少时， 每极永磁体圆弧角度较大， 材料利用率低、 加工困 难， 可以采用拼块式结构， 由多块小永磁体拼成整个磁极。表面式转子结构的 缺点是： 导条在转子内部， 产生的异歩转矩较小， 仅适合于对起动性能要求不 高的场合。
内置式转子结构， 永磁体位于导条和铁心轴孔之间的铁心中，通常交轴磁 阻小于直轴磁阻， 转子磁路不对称，所产生的磁阻转矩有助于提高过载能力和 转矩密度， 鼠笼直接面向空气隙， 起动性能好， 广泛应用于要求起动性能好的 永磁同歩电动机中。 内置式转子结构的缺点是： 漏磁大， 需要采取一定的隔磁 措施， 转子机械强度差。
根据相邻一对极下永磁体的磁路关系， 内置式转子结构可分为以下几种：
( 1 ) 并联式磁路结构。 在并联式磁路结构中， 相邻两磁极的永磁体并联提供 每极磁通， 每极永磁体产生的磁动势用于提供外磁路上一对极的磁压降。 （2 ) 串联式磁路结构。两个磁极的永磁体串联提供一对极的磁动势， 每极磁通由一 个磁极的永磁体面积提供。其优点是转子轴不需要采用非导磁材料。每极永磁 体可以分别组成字母 "U"、 "V"、 "W"的形状， 分别称为 "U"、 "V"、 "W"结构， 它们的优点是可以放置较多的永磁体，每极磁通大， 电机体积小，转矩密度高， 缺点是加工工艺复杂。 当极数较多时， 径向磁化的永磁体放置空间很小， 且影 响切向磁化永磁体的放置空间， 此时往往采用并联式磁路结构。 现有技术中还有一种混合式结构， 如中国专利文献 CN102097876A于 2011 年 6月 15日公开的一种表面式和内置式混合的永磁电机转子。 它包括转子铁 芯、 瓦片式永磁体、 内置式永磁体、 转轴， 其特征在于： 所述的瓦片式永磁体 以 N极、 S极交替粘贴在转子铁芯的表面； 所述的内置式永磁体插放在转子铁 芯中的 "V"型槽内； "V"型槽内的两块永磁体极性相对布置， 与相对应的瓦 片式永磁体形成磁路上的串联结构。
表面式转子因制造难度大及使用寿命等原因应用并不广泛，目前主要使用 的还是内置式转子。现有技术中， 永磁电机转子尤其是内置结构的转子， 均在 存以下不足： 一是铁心及主轴均为导磁体体， 会产生漏磁或磁滞， 二是转子重 量大， 增加电机起动负荷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种漏磁和磁滞 大大减小的永磁电机转子。
本发明的目的还在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种转子总重 量轻的永磁电机转子。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种永磁电机转子， 包括主轴、 铁芯、 永磁体， 永磁体设置于铁芯内， 铁 芯套设在于主轴， 其特征在于： 还包括设置于所述永磁体与所述主轴之间的不 导磁的隔离套； 所述隔离套的两端还设有导磁盖； 所述永磁体是二片以上且为 双数的沿圆周向均布的磁瓦， 各磁瓦围成的磁环， 每片磁瓦的的外壁或内壁具 有沿所述磁环轴向设置的燕尾槽， 每片磁瓦由两片或以上的子瓦对接而成， 每 片子瓦上均具有一条用于安装该子瓦的燕尾槽。
永磁电机转子， 其特征在于： 所述隔离套是电木、塑钢、陶瓷材料， 或铝、 铜材料； 所述燕尾槽设置于磁瓦的的外壁，所述铁芯用于安装燕尾槽的内壁具 有与所述燕尾槽相匹配的燕尾棱。
永磁电机转子， 其特征在于： 所述隔离套套设于所述主轴， 各磁瓦镶嵌所 述铁芯内壁和外壁之间的夹层内构成的磁环， 各磁瓦之间具有间隔，所述铁芯 的内层直接套设于所述隔离套。 永磁电机转子， 其特征在于： 所述隔离套套设于所述主轴， 各磁瓦镶嵌所 述铁芯内壁构成的磁环， 各磁瓦之间具有间隔，所述磁环内壁直接套设于所述 隔离套。
永磁电机转子， 其特征在于： 所述隔离套是电木、塑钢、陶瓷材料， 或铝、 铜材料； 所述隔离套直接套设于所述主轴， 各磁瓦镶嵌所述铁芯内壁构成的磁 环， 所述磁环直接套设于所述隔离套； 所述隔离套是电木、 塑钢、 陶瓷材料， 或铝、铜材料； 所述隔离套设置于磁瓦的的内壁， 所述隔离套用于安装燕尾槽 的外壁具有与所述燕尾槽相匹配的燕尾棱。
永磁电机转子， 其特征在于： 各磁瓦之间还设置有不导磁的间隔墙， 所述 间隔墙是铝条、 或铝合金条、 或铜条、 或电木、 或塑钢、 或陶瓷材料， 或所述 间隔墙是铁芯内的一个镂空的空间。
永磁电机转子， 其特征在于： 在垂直于所述主轴的截面上， 所述间隔墙两 侧边平行。
永磁电机转子， 其特征在于： 所述间隔墙的两侧面构成楔形， 在垂直于所 述主轴的截面上， 间隔墙两侧边的夹角大体上为 8 ° 。
本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：
一种永磁电机转子， 包括主轴、 铁芯、 永磁体， 永磁体设置于铁芯内， 铁 芯套设在于主轴， 其特征在于： 还包括设置于所述永磁体与所述主轴之间的不 导磁的非金属隔离套； 所述隔离套的两端还设有导磁盖。
一种永磁电机转子， 包括主轴、 铁芯、 永磁体， 永磁体设置于铁芯内， 铁 芯套设在于主轴， 其特征在于： 还包括设置于所述永磁体与所述主轴之间的不 导磁的金属隔离套； 所述隔离套的两端还设有导磁盖。
一种永磁电机转子， 包括主轴、 铁芯、 永磁体， 永磁体设置于铁芯内， 铁 芯套设在于主轴， 其特征在于：所述永磁体是二片以上且为双数的沿圆周向均 布的磁瓦， 各磁瓦围成的磁环， 各磁瓦之间设置有不导磁的间隔墙。
一种永磁电机转子， 包括主轴、 铁芯、 永磁体， 永磁体设置于铁芯内， 铁 芯套设在于主轴， 其特征在于：所述永磁体是二片以上且为双数的沿圆周向均 布的磁瓦， 各磁瓦围成的磁环， 每片磁瓦的的外壁具有至少一条沿所述磁环轴 向设置的燕尾槽，所述铁芯用于安装燕尾槽的内壁具有与所述燕尾槽相匹配的 燕尾棱； 每片磁瓦由两片或以上的子瓦对接而成， 每片子瓦上均具有一条燕尾 槽。
一种永磁电机转子， 包括主轴、 铁芯、 永磁体， 永磁体设置于铁芯内， 铁 芯套设在于主轴， 其特征在于：所述永磁体是二片以上且为双数的沿圆周向均 布的磁瓦， 各磁瓦围成的磁环， 每片磁瓦的的内壁具有至少一条沿所述磁环轴 向设置的燕尾槽； 每片磁瓦由两片或以上的子瓦对接而成， 每片子瓦上均具有 一条燕尾槽；所述铁芯用于安装燕尾槽的侧壁具有与所述燕尾槽相匹配的燕尾 棱。
本发明的永磁电机转子， 在永磁体与主轴之间设置不导磁的的隔离套， 切 断了漏磁回路， 减少了漏磁和磁滞， 并可以提高电机效率。 另一方面采用非金 属或铝等轻质材料制作隔离套，还可以减轻转子的总重量，从而减少起动能耗。 附图说明
图 1是本发明第一个实施例的垂直轴线剖视示意图。
图 2是本发明第一个实施例的沿轴线剖视示意图。
图 3是本发明第二个实施例的垂直轴线剖视示意图。
图 4是本发明第二个实施例的沿轴线剖视示意图。
图 5是本发明第三个实施例的垂直轴线剖视示意图。
图 6是本发明第四个实施例的垂直轴线剖视示意图。
图 7是本发明第五个实施例的垂直轴线剖视示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一歩详述。
参考图 1-2， 本发明第一个实施例是一种永磁电机转子， 包括主轴 101、 铁芯 104、 永磁 103体， 永磁体 103设置于铁芯 104内， 铁芯 104套设在于主 轴 101， 还包括设置于所述永磁体 103与所述主轴 101之间的不导磁的非金属 隔离套 102 (应当理解， 本发明中所说的铁芯 104套设于主轴 101， 是指通过 隔离套 102间接地套设于主轴 101 );所述隔离套 102的两端还设有导磁盖 105。 在本实施例中， 所述隔离套 102是电木套或塑钢套； 应当理解， 作为本实施例 的变形， 也可以采用陶瓷套作为隔离套 102， 甚至可以采用一无镂空的空间作 为隔离套 102 ; 所述隔离套 102套设于所述主轴 101， 所述永磁体 103是二片 或四片或六片或八片……沿圆周向均布的磁瓦， 具体片数与电机的极数相同； 本实施例中，各磁瓦镶嵌所述铁芯 104内壁构成的磁环，各磁瓦之间具有间隔， 所述磁环直接套设于所述隔离套 102 ; 所述导磁盖 105是钢环； 所述永磁电机 是异歩起动的永磁同歩电机。
参考图 3-4， 本发明第二个实施例也是一种永磁电机转子，包括主轴 201、 铁芯 104、 永磁体 203， 永磁体 203设置于铁芯 204内， 铁芯 204套设在于主 轴 201， 还包括设置于所述永磁体 203与所述主轴 101之间的不导磁的非金属 隔离套 202 (应当理解， 本发明中所说的铁芯 204套设于主轴 101， 是指通过 隔离套 202间接地套设于主轴 201 ) ;所述隔离套 202的两端还设有导磁盖 205。 在本实施例中， 所述隔离套 202是电木套或塑钢套； 应当理解， 作为本实施例 的变形， 也可以采用陶瓷套作为隔离套 202， 甚至可以采用一无镂空的空间作 为隔离套 202 ; 所述隔离套 202套设于所述主轴 201， 所述铁芯 204套设于所 述隔离套 202， 所述永磁体 203是二片或四片或六片或八片……沿圆周向均布 的磁瓦， 具体片数与电机的极数相同， 各磁瓦镶嵌所述铁芯内壁和外壁之间的 夹层内构成的磁环， 各磁瓦之间具有间隔， 所述磁环直接套设于所述隔离套 202； 所述导磁盖 205是钢环； 所述永磁电机是异歩起动的永磁同歩电机。
参考图 5， 本发明第三个实施例也是一种永磁电机转子， 包括主轴 301、 铁芯 302、 永磁体 303， 所述铁芯 302套设于所述主轴 301， 所述永磁体 303 是二片沿圆周向均布的磁瓦，二片磁瓦围成的磁环设置于所述铁芯 302的内壁 和外壁之间的夹层内。本实施例中， 还包括设置于所述永磁体 303与所述主轴 301之间的不导磁的隔离套 305， 本实施例中， 隔离套是设置于铁芯 302与主 轴 301之间， 而永磁体设置于铁芯 302内部的夹层内， 应当理解， 作为一种替 代方案也可以设置成隔离套直接套设于主轴，永磁体构成的磁环直接套设于隔 离套， 铁芯再直接套设于磁环； 所述隔离套 305的两端还设有导磁盖， 导套盖 可以是与隔离套截面相同的薄型端盖，由导磁材料制成接触地连接于隔离套的 两端，所述永磁体 303的轴向长度等于所述隔离套 305加上两件导磁盖轴向长 度之和。本实施例中， 每片磁瓦的的外壁具有二条沿所述磁环轴向设置的燕尾 槽 306， 所述铁芯用于安装燕尾槽 306的内壁具有与所述燕尾槽 306相匹配的 燕尾棱 307。 每片磁瓦由两片子瓦对接而成， 每片子瓦上均具有一条燕尾槽 306。 本实施例的永磁电机转子， 各磁瓦之间还设置有不导磁的间隔墙 304， 所述间隔墙 304是铝条或铝合金条， 当然也可以采用铜条、 电木、 塑钢、 陶瓷 材料或设置于铁芯内的一个镂空空间来替代铝或铝合金。本实施例中，所述间 隔墙的两侧面构成楔形， 在垂直于所述主轴的截面上， 间隔墙两侧边的夹角大 体上为 8 ° ， 当然， 作为本实施例的替代方案， 在垂直于所述主轴的截面上， 也可以所述将间隔墙两侧边设置为小于 8 ° ， 甚至平行。
参考图 6， 本发明第四个实施例也是一种永磁电机转子， 包括主轴 401、 铁芯 402、永磁体 403，永磁体 403设置于铁芯内，铁芯 402套设在于主轴 401， 具体套设结构下述，所述永磁体 403是二片沿圆周向均布的磁瓦， 二片磁瓦围 成的磁环， 具体地， 所述磁环直接套设于所述主轴 401， 所述铁芯 402再套设 于所述磁环外； 每片磁瓦的的内壁具有二条沿所述磁环轴向设置的燕尾槽 406， 所述主轴 401用于安装燕尾槽 406的侧壁具有与所述燕尾槽 406相匹配 的燕尾棱 407。 本实施例中， 每片磁瓦由两片或以上的子瓦对接而成， 每片子 瓦上均具有一条燕尾槽 406。 所述燕尾棱 407设置于所述主轴的侧壁。 本实施 例中， 各磁瓦之间还设置有不导磁的间隔墙 404， 所述间隔墙是铝条或铝合金 条或铜条， 应当理解， 所述间隔墙也可以用电木、 塑钢、 陶瓷材料甚至是铁芯 内的一个镂空的空间来替代。本实施例中， 所述间隔墙的两侧面构成楔形， 在 垂直于所述主轴的截面上， 间隔墙两侧边的夹角大体上为 8 ° ， 作为一种替代 方案， 所述间隔墙两侧边的夹角可以小于 8 ° ， 甚至平行。 应当理解， 本实施 例中， 所述燕尾棱 407与所述主轴 401 也可以是分体结构； 所述燕尾棱 407 通过紧固件连接于所述主轴 401的侧壁， 从而降低主轴 401的成本。
参考图 7， 本发明第五个实施例也是一种永磁电机转子， 包括主轴 501、 铁芯 502、 永磁体 503， 永磁体 503设置于铁芯 502内， 铁芯 502套设在于主 轴 501， 此外的铁芯 502间接套设在于主轴 501， 具体结构下述。 所述永磁体 503是二片沿圆周向均布的磁瓦， 二片磁瓦围成的磁环， 具体地， 所述磁环设 置于所述铁芯 502侧壁的夹层内，每片磁瓦的的内壁具有二条沿所述磁环轴向 设置的燕尾槽 506，所述铁芯 502用于安装燕尾槽的侧壁具有与所述燕尾槽 506 相匹配的燕尾棱 507， 更具体地， 所述铁芯 502与所述主轴 501之间还设有不 导磁的隔离套 505 ; 所述隔离套 505的两端还设有导磁盖， 所述导磁盖是由铁 或钢制成的截面与隔离套相同的薄形端盖。本实施例中， 每片磁瓦由两片或以 上的子瓦对接而成， 每片子瓦上均具有一条燕尾槽 506。 本实施例中， 各磁瓦 之间还设置有不导磁的间隔墙 504，所述间隔墙 504是铝条或铝合金条或铜条， 应当理解， 所述间隔墙也可以用电木、 塑钢、 陶瓷材料甚至是铁芯内的一个镂 空的空间来替代。本实施例中， 所述间隔墙的两侧面构成楔形， 在垂直于所述 主轴的截面上， 间隔墙两侧边的夹角大体上为 8 ° ， 作为一种替代方案， 所述 间隔墙两侧边的夹角可以小于 8 ° ， 甚至平行。 作为本实施例的替代方案， 所 述燕尾棱与可以设置于隔离套的外壁， 即隔离套直接套设于主轴，磁环直接套 设于隔离套， 铁芯再直接套设于磁环。 参考本实施例， 可以轻易实施本发明的 其它结构， 在此不再一一重复。
前述各实施例中， 所述永磁电机均可以是异歩起动的永磁同歩电机，所述 实施例均为两极电机， 对于四极、六极……电机而言， 所述磁瓦的数量对应地 为四片、 六片……。 工业上的应用 以上实施例只是优选的实施方式， 凡在本发明权利要求的范围内，对具体 实施方式所作的变化， 均属本发明的涵盖范围。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种永磁电机转子， 包括主轴、 铁芯、 永磁体， 永磁体设置于铁芯内， 铁芯套设在于主轴， 其特征在于： 还包括设置于所述永磁体与所述主轴之间的 不导磁的隔离套； 所述隔离套的两端还设有导磁盖； 所述永磁体是二片以上且 为双数的沿圆周向均布的磁瓦， 各磁瓦围成的磁环， 每片磁瓦的的外壁或内壁 具有沿所述磁环轴向设置的燕尾槽， 每片磁瓦由两片或以上的子瓦对接而成， 每片子瓦上均具有一条用于安装该子瓦的燕尾槽。
2、 根据权利要求 1所述的永磁电机转子， 其特征在于： 所述隔离套是电 木、 塑钢、 陶瓷材料， 或铝、 铜材料； 所述燕尾槽设置于磁瓦的的外壁， 所述 铁芯用于安装燕尾槽的内壁具有与所述燕尾槽相匹配的燕尾棱。
3、 根据权利要求 2所述的永磁电机转子， 其特征在于： 所述隔离套套设 于所述主轴， 各磁瓦镶嵌所述铁芯内壁和外壁之间的夹层内构成的磁环， 各磁 瓦之间具有间隔， 所述铁芯的内层直接套设于所述隔离套。
4、 根据权利要求 2所述的永磁电机转子， 其特征在于： 所述隔离套套设 于所述主轴， 各磁瓦镶嵌所述铁芯内壁构成的磁环， 各磁瓦之间具有间隔， 所 述磁环内壁直接套设于所述隔离套。
5、 根据权利要求 1所述的永磁电机转子， 其特征在于： 所述隔离套是电 木、 塑钢、 陶瓷材料， 或铝、 铜材料； 所述隔离套直接套设于所述主轴， 各磁 瓦镶嵌所述铁芯内壁构成的磁环，所述磁环直接套设于所述隔离套； 所述隔离 套是电木、塑钢、陶瓷材料， 或铝、铜材料； 所述隔离套设置于磁瓦的的内壁， 所述隔离套用于安装燕尾槽的外壁具有与所述燕尾槽相匹配的燕尾棱。
6、 根据权利要求 2-4任意一项所述的永磁电机转子， 其特征在于： 各磁 瓦之间还设置有不导磁的间隔墙， 所述间隔墙是铝条、 或铝合金条、 或铜条、 或电木、 或塑钢、 或陶瓷材料， 或所述间隔墙是铁芯内的一个镂空的空间。
7、 根据权利要求 6所述的永磁电机转子， 其特征在于： 在垂直于所述主 轴的截面上， 所述间隔墙两侧边平行。
8、 根据权利要求 7所述的永磁电机转子， 其特征在于： 间隔墙的两侧面 构成楔形， 在垂直于所述主轴的截面上， 间隔墙两侧边的夹角大体上为 8 ° 。
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