CN101826763A - 一种永磁电机转子结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁电机转子结构。两个以上偶数在圆周方向等分分布的磁钢子块与隔磁体间通过接口槽相互契合构成圆柱形转子，相邻磁钢子块之间构成铁心槽，铁心槽在圆周方向均匀分布，每条铁心槽中分别镶嵌主极永磁体，在铁心槽的外端设有卡槽将主极永磁体固定，主极永磁体端面与圆柱形转子之间以及圆柱形转子内孔与隔磁体接口槽之间的径向气隙分别用楔块填充，隔磁体中心开有与转子轴配合的孔。本发明解决了转子永磁体内部漏磁问题，提高了永磁体的利用效率，有利于永磁电机的轻量化。永磁体和磁钢之间接口槽的设计能够保证电机高速工况下的克服离心力问题，有助于电机运行速度的提高，改善电机性能。
Description
技术领域
本发明涉及电机转子结构，尤其是涉及一种永磁电机转子结构。
背景技术
与传统的电励磁同步电机相比，永磁同步电机，特别是稀土永磁同步电机优点甚多：首先，永磁同步电机损耗少、效率高、节电效果明显。永磁同步电机用永磁体提供磁场，取代了电励磁方式，不存在电励磁损耗，在同步运行时，转子绕组无感应电流，就没有铜耗，转子铁心中也没有损耗，因此，永磁同步电动机的效率要高于电励磁同步电机和异步电机的效率。而且由于永磁同步电机不需要从电网中吸收滞后的励磁电流，从而大大节约了无功，极大地提高了电机的功率因数，所以永磁同步电机在25％～120％额定负载范围内均可以保持较高的效率和功率因数，电机的节电效果显著。其次，永磁同步电机结构简单、运行可靠。与电励磁同步电动机相比，永磁同步电机转子上不需要电励磁装置，大大简化了转子结构，实现了无刷化，提高了电动机运行时的稳定性。再次，永磁同步电机体积小、重量轻。稀土永磁材料具有很高的磁能积，它的剩磁和矫顽力都较大，用较少的永磁磁钢就能产生足够的电机磁能积，因此电机体积和尺寸可以大为减少，成为高效率高密度电机。由于以上优点而使永磁电机广泛应用于航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。
同步电机和异步电机相比具有功率因数可调、控制性能好、响应快速等优点。而同步电机与异步电机的定子结构基本相同，其差异主要体现在转子方面。因而转子是同步电机的关键部件，其结构形式和性能直接影响着同步电机的发展。永磁同步电机的转子结构形式随永磁材料性能的不同和应用领域的差异具有多种方案。永磁同步电机是高速铁路动力***核心组成部分，能否克服其现存的各种瓶颈直接关系到高速铁路的发展前景。现在世界各国都在投入大量的人力物力来研究和改善永磁电机的性能结构，并提出了各种不同形式的转子结构。但现有的永磁电机转子普遍面临着内部漏磁、高速时离心力及轴承等问题，这些瓶颈限制了永磁同步电机向高速大功率方向的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁电机转子结构，克服背景技术中的永磁电机性能的漏磁和高速离心力问题，提高永磁体利用率，优化永磁电机的性能，达到高速高效运行性能要求。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括两个以上偶数在圆周方向等分分布的磁钢子块与隔磁体间通过接口槽相互楔合构成圆柱形转子，相邻磁钢子块之间构成铁心槽，铁心槽在圆周方向均匀分布，每条铁心槽中分别镶嵌主极永磁体，在铁心槽的外端设有卡槽将主极永磁体固定，主极永磁体端面与圆柱形转子之间以及圆柱形转子内孔与隔磁体接口槽之间的径向气隙分别用楔块填充，隔磁体中心开有与转子轴配合的孔。
所述的隔磁体的截面形状为圆形隔磁体或正方形隔磁体。
所述的每个磁钢子块与截面形状为圆形的隔磁体之间的接口槽为燕尾槽；或者每个磁钢子块与截面形状为正方形的隔磁体之间的接口槽为凸字槽。
本发明具有的有益效果是：
本发明有效地解决了转子永磁体内部漏磁问题，提高了永磁体的利用效率，有利于永磁电机的轻量化。永磁体和磁钢之间接口槽的设计能够保证电机高速工况下的克服离心力问题，有助于电机运行速度的提高，改善电机性能。
附图说明
图1是燕尾式接口槽和圆柱隔磁体的转子结构示意图。
图2是燕尾式接口槽和长方体隔磁体的转子结构示意图。
图3是凸字式接口槽和圆柱隔磁体的转子结构示意图。
图4是凸字式接口槽和长方体隔磁体的转子结构示意图。
图中：1、磁钢子块，2、主极永磁体，3、圆柱隔磁体，3`、长方体隔磁体，4、楔块，5、转子轴，6、燕尾槽，6`、凸字槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本发明四个在圆周方向等分分布的磁钢子块1与圆柱隔磁体3间通过燕尾槽6相互楔合构成圆柱形转子，相邻磁钢子块1之间构成铁心槽，铁心槽在圆周方向均匀分布，每条铁心槽中分别镶嵌主极永磁体2，在铁心槽的外端开设卡槽将永磁体固定，主极永磁体2端面与圆柱形转子之间以及圆柱形转子内孔与圆柱隔磁体3燕尾槽6之间的径向气隙分别用楔块4填充，圆柱隔磁体3中心开有与转子轴5配合的孔。
实施例2：
如图2所示，本发明四个在圆周方向等分分布的磁钢子块1与长方体隔磁体3`间通过燕尾槽6相互楔合构成圆柱形转子，相邻磁钢子块1之间构成铁心槽，铁心槽在圆周方向均匀分布，每条铁心槽中分别镶嵌主极永磁体2，在铁心槽的外端开设卡槽将永磁体固定，主极永磁体2端面与圆柱形转子之间以及圆柱形转子内孔与长方体隔磁体3`燕尾槽6之间的径向气隙分别用楔块4填充，长方体隔磁体3`中心开有与转子轴5配合的孔。以四块主极永磁体为例，主极永磁体2放置于隔磁体正方形的顶点上。多于四个的偶数个永磁体和隔磁体的相对放置位置为正多边形隔磁体的顶点上。
实施例3：
如图3所示，本发明四个在圆周方向等分分布的磁钢子块1与圆柱隔磁体3间通过凸字槽6`相互楔合构成圆柱形转子，相邻磁钢子块1之间构成铁心槽，铁心槽在圆周方向均匀分布，每条铁心槽中分别镶嵌主极永磁体2，在铁心槽的外端开设卡槽将永磁体固定，主极永磁体2端面与圆柱形转子之间以及圆柱形转子内孔与圆柱隔磁体3凸字槽6`之间的径向气隙分别用楔块4填充，圆柱隔磁体3中心开有与转子轴5配合的孔。
实施例4：
如图4所示，本发明四个在圆周方向等分分布的磁钢子块1与长方体隔磁体3`间通过凸字槽6`相互楔合构成圆柱形转子，相邻磁钢子块1之间构成铁心槽，铁心槽在圆周方向均匀分布，每条铁心槽中分别镶嵌主极永磁体2，在铁心槽的外端开设卡槽将永磁体固定，主极永磁体2端面与圆柱形转子之间以及圆柱形转子内孔与长方体隔磁体3`凸字槽6`之间的径向气隙分别用楔块4填充，长方体隔磁体3`中心开有与转子轴5配合的孔。以四块主极永磁体为例，主极永磁体放置于隔磁体正方形的顶点上。多于四个的偶数个永磁体的和隔磁体的相对放置位置为正多边形隔磁体的顶点上。
本发明的工作原理：
两个以上偶数在圆周方向等分分布的磁钢子块与隔磁体间通过接口槽相互楔合构成圆柱形转子，相邻磁钢之间构成铁心槽，铁心槽在圆周方向均匀分布，每条铁心槽中分别镶嵌主极永磁体，在铁心槽的外端开设卡槽将永磁体固定，永磁体沿垂直于转子铁心半径的方向平行充有磁场，在铁心槽外端设有卡槽固定永磁***置。转子内部放置隔磁体，隔磁体截面形状可以是圆形或矩形。隔磁体阻断了内部漏磁回路，使永磁体磁力线全部经外圆闭环，磁力线全部用于定子驱动，避免了内部磁泄漏问题，提高了永磁体的利用效率。在相邻永磁体的中心线位置隔磁体与磁钢通过燕尾槽或凸字形两种接口槽结构契合，永磁体与磁钢以及磁钢体与隔磁体之间的气隙通过楔块填充，使永磁体和磁钢能够牢固地顶靠在外圆面上，保证在高速运行时转子结构的稳定性。
Claims (3)
1.一种永磁电机转子结构，其特征在于：两个以上偶数在圆周方向等分分布的磁钢子块与隔磁体间通过接口槽相互楔合构成圆柱形转子，相邻磁钢子块之间构成铁心槽，铁心槽在圆周方向均匀分布，每条铁心槽中分别镶嵌主极永磁体，在铁心槽的外端设有卡槽将主极永磁体固定，主极永磁体端面与圆柱形转子之间以及圆柱形转子内孔与隔磁体接口槽之间的径向气隙分别用楔块填充，隔磁体中心开有与转子轴配合的孔。
2.根据权利要求1所述的一种永磁电机转子结构，其特征在于：所述的隔磁体的截面形状为圆形隔磁体(3)或正方形隔磁体(3`)。
3.根据权利要求1所述的一种永磁电机转子结构，其特征在于：所述的每个磁钢子块与截面形状为圆形的隔磁体之间的接口槽为燕尾槽(6)；或者每个磁钢子块与截面形状为正方形的隔磁体之间的接口槽为凸字槽(6`)。
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