CN103401329A

CN103401329A - 一种新型的永磁电机转子

Info

Publication number: CN103401329A
Application number: CN2013102866220A
Authority: CN
Inventors: 裴晓东; 周军; 瞿超畅; 陈兆先; 申保金
Original assignee: SINOSTEEL ANHUI TIANYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SINOSTEEL ANHUI TIANYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明公开了一种新型的永磁电机转子，它包括转轴、永磁材料、压环、轴用挡圈，永磁材料为复合永磁材料，由铁氧体磁钢和钕铁硼磁钢组成。其中永磁材料分为两种形式：一种为嵌入式：永磁电机转子还包括硅钢片，即永磁材料插在硅钢片内，硅钢片套在转轴上；另一种为表贴式：永磁电机转子还包括不锈钢套，即永磁材料粘在转轴的外径上，不锈钢套套在永磁材料上。本新型永磁电机转子改变永磁电机转子中磁系的结构，用低价的铁氧体和稀土永磁体组成复合磁系，在满足稀土永磁电机对磁场强度要求的前提条件下有效降低永磁电机的生产成本。

Description

一种新型的永磁电机转子

技术领域

本发明涉及电机转子的结构，尤其涉及交流永磁伺服电机转子的结构。

背景技术

电机是以磁场为媒介进行电能与机械能相互转换的电力机械。磁场可以由电流励磁产生，也可以由永磁体产生。用永磁体产生磁场所制造的电机为永磁电机。但一般的永磁体,由于磁能密度低，因而所建立的能量转换所必须的气隙磁场强度也较低，所以只能制造一些容量小的永磁电机，如大量的铁氧体永磁电机。随着高性能稀土永磁材料，特别是钕铁硼永磁的问世，不仅可以达到电流励磁所产生的磁场强度，而且还远远超过电流励磁，因而可以制造出从几千瓦、几十千瓦到几百千瓦的大中型电机。稀土永磁电机最明显的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。但是随着稀土原材料价格的不断上升，生产出来的稀土永磁材料价格也在一直攀升，导致交流稀土永磁伺服电机的生产成本随之大幅升高。

发明内容

本发明所要解决的问题是改变永磁电机转子中磁系的结构，用低价的铁氧体和稀土永磁体组成复合磁系，在满足稀土永磁电机对磁场强度要求的前提条件下有效降低永磁电机的生产成本。

本发明一种新型的永磁电机转子，它包括转轴、永磁材料、压环、轴用挡圈，永磁材料为复合永磁材料，由铁氧体磁钢和钕铁硼磁钢组成。

其中永磁材料分为两种形式：一种为嵌入式：永磁电机转子还包括硅钢片，即永磁材料插在硅钢片内，硅钢片套在转轴上；另一种为表贴式：永磁电机转子还包括不锈钢套，即永磁材料粘在转轴的外径上，不锈钢套套在永磁材料外。

本发明永磁电机转子的永磁材料为复合永磁材料，由铁氧体磁钢和钕铁硼磁钢组成，使用两种磁性材料的复合磁体后，复合磁体的磁力线发布和以前单一磁体的磁力线发布不相同，改变了磁体的磁路设计，磁能密度高，因而气隙磁场强度也较高，所以能制造容量大的永磁电机。因此使用本新型转子的永磁电机与铁氧体永磁电机相比，容量大。同时，因铁氧体较钕铁硼材料成本低，在不影响电机性能的前提下，部分钕铁硼磁钢被铁氧体替代，降低了材料成本；以130-5NM伺服电机为例，一片钕铁硼磁钢的磁体大约在50块元左右，每台电机用4片；而同规格的铁氧体磁钢的价格大约在2到3元一片，复合使用时减少钕铁硼的用量，即采用铁氧体和钕铁硼复合磁系的转子，磁系的价格减少24%，所以降低了生产成本。另外，本发明永磁电机转子的永磁材料的价格远远低于稀土永磁的价格，因此，与稀土永磁电机相比，在容量相同的情况下，本发明的生产成本明显降低。

附图说明

图1是本发明永磁电机转子的剖视图；

图2为永磁材料嵌入式的示意图；

图3为永磁材料表贴式第一种结构的示意图；

图4为永磁材料表贴式第二种结构的示意图。

具体实施方式

从图1、图2、图3、图4可知，本发明一种新型的永磁电机转子，它包括转轴1、永磁材料3、压环2、轴用挡圈5，永磁材料3为复合永磁材料，由铁氧体磁钢3-1和钕铁硼磁钢3-2组成。

作为本发明的一种优选方式，永磁电机转子还包括硅钢片4，此时永磁材料3为嵌入式，即永磁材料3插在硅钢片4内，硅钢片4套在转轴1上，永磁材料3分为内外两层，内层为铁氧体磁钢3-1，外层为钕铁硼磁钢材料3-2。

作为本发明的另一种优选方式，永磁电机转子还包括不锈钢套6，此时永磁材料3为表贴式，即永磁材料3粘在转轴1的外径上，不锈钢套6套在永磁材料3外。此时，永磁材料有两种布置方式：一种是：永磁材料为内外两层，内层为铁氧体磁钢3-1，外层为钕铁硼磁钢3-2，内外层之间用胶水固定，铁氧体磁钢3-1的下底面粘在转轴1上；另一种是：永磁材料为铁氧体磁钢3-1和钕铁硼磁钢3-2间隔布置，两者的端面之间用胶水固定，两者的下底面用胶水粘在转轴1上。

电机是一种将电能转化为机械能的装置，同时伴有热损耗，其工作原理为：电机通电后，定子产生一个稳定的磁场，转子本身有永磁体，所以也有一个磁场，当两个磁场在空间相互作用时，就会产生磁力矩，直接推动转子运动。本发明的永磁材料为复合永磁材料，使得复合磁体在空间的磁场相互叠加达到电机设计所需要的磁场强度，此时就完成了电机转子磁钢结构的转变，降低了制作电机的价格。

本发明永磁电机转子在保证电机性能不变的情况下，与现有的两种转子相比，优点如下：（1）经济性：因铁氧体较钕铁硼材料成本低，在不影响电机性能的前提下，部分钕铁硼磁钢被铁氧体替代，降低了材料成本；（2）延长使用寿命：铁氧体较钕铁硼的抗氧化性较强，并对环境要求较低，与全部的钕铁硼磁钢相比，组合式磁钢能够延长使用寿命；（3）磁场布局更趋于合理：根据电机对磁场的要求，在低磁场强度下采用铁氧体磁钢，高磁场强度下采用钕铁硼磁钢，充分利用二者磁场互补的优势合理设计组合式磁钢；（4）提高耐温性：在温度较高的情况下，钕铁硼磁性能将显著降低，而铁氧体的耐温性要好得多，采用部分铁氧体替代钕铁硼，提高了电机的耐温性。本发明通过改变转子的磁性材料以及磁路设计，达到电机设计所需满足的要求，实现技术创新、节约稀土资源和降低成本的目的。

Claims

1.一种新型的永磁电机转子，它包括转轴（1）、永磁材料（3）、压环（2）、轴用挡圈（5），其特征是：永磁材料（3）为复合永磁材料，由铁氧体磁钢（3-1）和钕铁硼磁钢（3-2）组成。

2.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征是：永磁电机转子还包括硅钢片（4），此时永磁材料（3）为嵌入式，即永磁材料（3）插在硅钢片（4）内，硅钢片（4）套在转轴（1）上，永磁材料（3）分为内外两层，内层为铁氧体磁钢（3-1），外层为钕铁硼磁钢材料（3-2）。

3.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征是：永磁电机转子还包括不锈钢套（6），此时永磁材料（3）为表贴式，即永磁材料（3）粘在转轴（1）的外径上，不锈钢套（6）套在永磁材料（3）外。

4.根据权利要求3所述的永磁电机转子，其特征是：永磁材料为内外两层，内层为铁氧体磁钢（3-1），外层为钕铁硼磁钢（3-2），内外层之间用胶水固定，铁氧体磁钢（3-1）的下底面粘在转轴（1）上。

5.根据权利要求3所述的永磁电机转子，其特征是：永磁材料为铁氧体磁钢（3-1）和钕铁硼磁钢（3-2）间隔布置，两者的端面之间用胶水固定，两者的下底面用胶水粘在转轴（1）上。