CN102751833A - 全封闭不等气隙斜极靴切向磁路永磁同步牵引电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全封闭不等气隙斜极靴切向磁路永磁同步牵引电机。包括定子和转子两部分；转子是与不导磁套筒进行连接的转子铁芯，转子铁芯径向从内圆至距离外圆3～7毫米处开有四条轴向等距分布直槽，形成四个极靴，以每条直槽右边为基准，绕逆时针左移15～17毫米极靴外圆处，开有宽26～28毫米、厚度与等距分布直槽距离极靴外圆厚度相同、且倾斜一个定子齿距的斜槽，转子磁路为切向磁路，转子与定子配合后，以永磁径向中心线为起点，气隙从0°～45°由大变小，45°～90°气隙由小变大，依次构成气隙。采用永磁体励磁及全封闭自冷却结构，功率密度高、效率高、符合高速列车运行的要求，也适用于体积小、重量轻的高速运行的工业设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁同步牵引电机，具体涉及一种全封闭不等气隙斜极靴切向磁路永磁同步牵引电机。
背景技术
高速列车发展迅速，应用范围越来越广。目前在运营的高速列车采用异步牵引电机驱动，每节动车上有4台异步牵引电机，并联后由一台变流器驱动。目前异步牵引电机的功率密度、效率与功率因数已经充分优化，而采用永磁同步牵引电机则可以进一步提高功率密度与效率，是目前高速铁路牵引电机方面的研究热点。
永磁同步电机结构多种多样，适用于不同的应用场合。与普通永磁同步电机相比，牵引电机具有高转速、大容量、高功率密度、高可靠性的特点，要求结构简单、结实可靠、运行平稳，因此研发出实用的电机结构非常重要。
发明内容
本发明的目的是要提供一种全封闭不等气隙斜极靴切向磁路永磁同步牵引电机。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括定子和转子两部分，定子结构包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯采用开口直槽结构，定子绕组为分布短距式。转子包括转轴，与转轴固定连接的不导磁套筒，与不导磁套筒进行榫连接的转子铁芯，转子铁芯径向从内圆至距离外圆3～7毫米处开有四条轴向等距分布直槽，形成四个极靴，以每条直槽右边为基准，绕逆时针左移15～17毫米极靴外圆处，开有宽26～28毫米、厚度与等距分布直槽距离极靴外圆厚度相同、且倾斜一个定子齿距的斜槽，四条轴向直槽内分别嵌有切向充磁的永磁体，转子磁路为切向磁路结构，阻尼导条安装在极靴内部，阻尼导条与转子轴线平行，转子与定子配合后，以永磁径向中心线为起点，气隙从0°～45°由大变小，45°～90°气隙由小变大，依次构成周期性变化的气隙。
本发明具有的有益效果是：
本发明由于采用永磁体励磁及全封闭自冷却结构，不存在外部污染，功率密度高、结构简单、效率高、免维护、可靠性高、机械强度高，其高效性能符合高速列车运行的要求，也适用于其它高速运行的工业设备，尤其是要求体积小、重量轻的场合。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图。
图2是转子结构示意图。
图3是极靴外径未经偏心加工前的形状。
图4是极靴外径经偏心加工后的形状。
图中：1、定子；2、转子；3、轴；4、不导磁套筒；5、永磁体；6、阻尼导条；7、极靴；8、定子绕组； 9、气隙。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明的结构原理：本永磁同步牵引电机转子采用斜极靴切向磁路结构，转子上永磁体轴向***铁芯，转轴上采用过盈配合安装高强度不导磁套环，不导磁套环和铁芯进行榫连接，永磁体内嵌于极靴之间的直槽内，极靴斜过定子一个齿槽，极靴内设有导条。定子采用开口槽，绕组为分布短距绕组。
如图1、图2所示，本发明包括定子和转子两部分，定子结构包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯采用开口直槽结构，定子绕组为分布短距式；其特征在于：转子2包括转轴3，与转轴固定连接的不导磁套筒4，与不导磁套筒4进行榫连接的转子铁芯，转子铁芯径向从内圆至距离外圆3～7毫米处开有四条轴向等距分布直槽，形成四个极靴7，以每条直槽右边为基准，绕逆时针左移15～17毫米极靴外圆处，开有宽26～28毫米、厚度与等距分布直槽距离极靴7外圆厚度相同、且倾斜一个定子齿距的斜槽，四条轴向直槽内分别嵌有切向充磁的永磁体5，转子磁路为切向磁路结构，阻尼导条6安装在极靴7内部，阻尼导条6与转子轴线平行，转子2与定子配合后，以永磁径向中心线为起点，气隙从0°～45°由大变小，45°～90°气隙由小变大，依次构成周期性变化的气隙。
转子上永磁体可由槽口铁芯来固定，或由槽楔来固定，或由外设专用套环来固定。阻尼导条可作为转子铁心的轴向固定装置。
转子极靴外圆经过偏心加工的方法如下：
图3为未经偏心加工过的圆形极靴的，图4中OO ’’ 为该极靴的外径，OO ’ 为极靴对称轴上的偏心距离，以O ’ 为圆心OO ’’ 为圆心做圆，阴影部分为极靴切除部分，余下部分为经偏心加工后的转子极靴。偏心距离取为0～1.5厘米之间的值，具体取值经有限元方法优化计算得到。
工程应用中，结构的具体数据参数需要经过有限元方法计算得到。例如：一个本发明结构的四极永磁同步牵引电机，额定功率为365kW，额定电压为2000V，额定效率为96.96%，定、转子采用DW465_50型号硅钢片，永磁体采用NdFe38SH型号。经过有限元方法计算优化，得到如下结构参数，转子铁心径向从内圆至距离外圆 5毫米处开有四条轴向等距分布直槽，并形成四个极靴，以每条直槽右边为基准，绕逆时针左移16毫米极靴外圆处，开有宽27毫米、厚度为5毫米且斜过一个定子齿距的斜槽。
本发明的工作原理如下：
本发明全封闭不等气隙斜极靴切向磁路永磁同步牵引电机应用于高速列车。1)每4台电机安装在一节动车上，每台电机配置有相应的变流器；2）4台该结构永磁同步电机牵引电机的驱动器接收到运行信号后，检测相应的转子磁极位置，输出符合运行要求的变频变压的三相对称交流电压，输入到永磁同步牵引电机中，转子以同步速运行，输出转矩，通过转向架上的变速齿轮，驱动车轮。
Claims (1)
1.一种全封闭不等气隙斜极靴切向磁路永磁同步牵引电机，包括定子和转子两部分，定子结构包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯采用开口直槽结构，定子绕组为分布短距式；其特征在于：转子2包括转轴3，与转轴固定连接的不导磁套筒4，与不导磁套筒4进行榫连接的转子铁芯，转子铁芯径向从内圆至距离外圆3～7毫米处开有四条轴向等距分布直槽，形成四个极靴7，以每条直槽右边为基准，绕逆时针左移15～17毫米极靴外圆处，开有宽26～28毫米、厚度与等距分布直槽距离极靴7外圆厚度相同、且倾斜一个定子齿距的斜槽，四条轴向直槽内分别嵌有切向充磁的永磁体5，转子磁路为切向磁路结构，阻尼导条6安装在极靴7内部，阻尼导条6与转子轴线平行，转子2与定子配合后，以永磁径向中心线为起点，气隙从0°～45°由大变小，45°～90°气隙由小变大，依次构成周期性变化的气隙。
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2012
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Application publication date: 20121024 |