一種分段斜極靴式永磁電機轉子的製作方法

2023-06-22 05:53:46 2

專利名稱：一種分段斜極靴式永磁電機轉子的製作方法
技術領域：
本發明涉及永磁電機的轉子，尤其涉及一種分段斜極靴式永磁電機轉子。
背景技術：
永磁電機與傳統勵磁電機相比具有結構簡單、損耗小、功率因數高、效率高、功率密度高、起動力矩大、溫升低、輕量化等顯著特點。隨著稀土永磁材料(特別是釹鐵硼永磁材料)磁性能的不斷提高和完善以及價格的逐步降低，永磁電機研究開發逐步成熟，使永磁電機在國防、工農業 生產和日常生活等方面獲得了越來越廣泛的應用。永磁電機是依靠安裝在轉子上的永久磁鐵產生磁場的電機,其定子結構與普通同/異步電機基本相同，即由矽鋼片疊壓構成的定子鐵心和嵌在定子鐵心槽內的定子線圈組成，並通以三相交流電從而在定子線圈內產生旋轉磁場。永磁電機轉子主要由轉子鐵心和永磁體構成，這是永磁電機與其他類型電機的主要區別，轉子磁路結構是永磁電機的關鍵技術所在。轉子採用的磁路結構不同，則電動機的運行性能、控制策略、製造工藝和使用場合也不同。與其他類型的電機不同，永磁同步電機的主磁場由固定在轉子上按一定規律分布的永磁體產生，為提高永磁體的利用效率，製造結構緊湊的電機，往往氣隙較小，因此氣隙磁密分布受定子槽的影響較大。這對電機運行而言引來了齒槽轉矩，使輸出轉矩不平穩；對電機供電而言造成反電勢諧波加重，導致功率因素降低。為了削弱齒槽效應的影響，電機製造時常採用定子斜槽形式，但定子斜槽會導致定子槽有效面積減少，影響繞組線圈嵌線。而且在大功率永磁同步電機製造中，定子繞組常採用成型繞組，成型繞組在定子斜槽中嵌裝難度高，不宜大規模生產。另一種削弱齒槽效應的方法是採用轉子斜極，考慮到轉子連續斜極時轉子衝片、永磁體的加工難度，因此採用轉子分段錯位的方法等效轉子斜極。目前常用分段斜極方法是將電機轉子整體包括永磁體分割成幾段，不同分段轉子鐵心、轉子極靴等轉子組成零件在結構上存在差異，增加了製造工藝複雜性，不利於大規模生產，且所述分段方法存在分段間軸向漏磁的問題，降低了永磁體的利用率。中國專利申請201110330939. 0號披露了一種分段斜極的永磁電機轉子，轉子鐵心採用同一種轉子衝片組成，在軸向分為長度相等的兩段，兩段轉子鐵心疊壓後各自對應永磁體的磁極中心線之間有夾角03。這種永磁電機轉子由於分段連接面上沒有限制分段端部軸向漏磁的措施，無法避免漏磁，導致永磁體利用率差。此外，通過在分段間增加隔磁措施從而避免出現分段局部漏磁的方法雖然抑制了分段間軸向漏磁，但額外增加了轉子組成零件，降低了電機有效軸長，複雜了製造工藝。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種分段斜極靴式永磁電機轉子。分段斜極靴式永磁電機轉子中的轉子鐵心通過轉軸鍵固定在轉軸上、永磁體固定在轉子鐵心外側，用於合理分布磁場的轉子極靴安置在永磁體外側，轉子極靴在軸向分成若干段，繞轉軸旋轉錯開e角度軸向疊加，轉軸上設置有轉軸鍵，轉子鐵心上設置有與轉軸鍵配合的鍵槽。永磁電機轉子米用徑向永磁體充磁,所述永磁體和鐵心在軸向上連續，即周向上不發生錯位，所述相鄰分段的轉子極靴中旋轉錯開的角度0 =360° /[^LCM(Z1Jp)], N為轉子極靴分段數，Z1為定子槽數，p為電機極對數，LCM(Z1, 2p)為Z1和2p的最小公倍數。
本發明與現有技術相比具有的有益效果
1)僅通過對轉子極靴的軸向分段調整，實現了轉子斜極的目的，簡化了製造工藝，相比與分段斜極法，當運用與複雜結構轉子時能進一步簡化轉子組成元件，有利於大規模製造。;
2)在削弱齒槽效應的同時，避開了一般轉子分段斜極轉動永磁體而引起的分段間軸向漏磁的問題。


圖I是分段斜極徑向式永磁轉子漏磁情況示意 圖2是分段斜極靴徑向式永磁電機轉子示意 圖3是分段斜極靴永磁轉子俯視示意 圖中轉軸I、轉子鐵心2、永磁體3、轉子極靴4、螺栓孔5、轉軸鍵6、鍵槽7。
具體實施例方式由圖I分段斜極徑向式永磁電機轉子漏磁情況示意圖可知，一般分段斜極轉子結構在會導致分段軸向漏磁情況發生，下面結合附圖2和圖3，進一步說明本發明
具體實施方式
一
分段斜極靴式永磁電機轉子中的轉子鐵心2通過轉軸鍵6固定在轉軸I上、永磁體3固定在轉子鐵心2外側，用於合理分布磁場的轉子極靴4安置在永磁體3外側，轉子極靴4在軸向分成若干段，繞轉軸旋轉錯開e角度軸向疊加，轉軸上設置有轉軸鍵6，轉子鐵心上設置有與轉軸鍵6配合的鍵槽7。永磁電機轉子米用徑向永磁體充磁,所述永磁體3和鐵心2在軸向上連續，即周向上不發生錯位，所述相鄰分段的轉子極靴4中旋轉錯開的角度0 =360° /[^LCM(Z1Jp)],N為轉子極靴4分段數，Z1為定子槽數，p為電機極對數，LCM (Z1, 2p)為Z1和2p的最小公倍數。各分段轉子極靴4中與永磁體3接觸的內側面保持一致，與氣隙接觸的外側面沿周向旋轉錯開。
具體實施方式
二 本實施方案與具體實施方式
一所述的一種分段斜極靴式永磁電機轉子的不同點在於，所述轉子極靴4和轉子鐵心2上設有螺栓孔5，轉子的軸向兩段設有端板，通過拉緊螺栓和端板固定轉子。本發明的原理為電機永磁體提供的磁通通過轉子極靴進入氣隙，因此轉子極靴的形狀能影響電機氣隙磁場的分布。當永磁體位置保持固定，轉子極靴周向旋轉一個合適的角度時，氣隙磁場分布也相對周向旋轉相同角度。基於此，通過僅分段旋轉極靴就實現了電機轉子分段斜極的功能。
本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護範圍不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也及於本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。權利要求
1.一種分段斜極靴式永磁電機轉子，其特徵在於轉子鐵心通過轉軸鍵固定在轉軸上、永磁體固定在轉子鐵心外側，用於合理分布磁場的轉子極靴安置在永磁體外側，轉子極靴在軸向分成若干段，繞轉軸旋轉錯開e角度軸向疊加，轉軸上設置有轉軸鍵，轉子鐵心上設置有與轉軸鍵配合的鍵槽。
2.如權利要求I所述的一種分段斜極靴式永磁電機轉子，其特徵在於永磁電機轉子採用徑向永磁體充磁，所述永磁體和鐵心在軸向上連續，即周向上不發生錯位，所述相鄰分段的轉子極靴中旋轉錯開的角度0=360° /[^lcm(Z1Jp)LN為轉子極靴分段數，Z1為定子槽數，P為電機極對數，LCM(Z1, 2p)為Z1和2p的最小公倍數。
全文摘要
本發明公開了一種分段斜極靴式永磁電機轉子。轉子鐵心通過轉軸鍵固定在轉軸上、永磁體固定在轉子鐵心外側，用於合理分布磁場的轉子極靴安置在永磁體外側，轉子極靴在軸向分成若干段，繞轉軸旋轉錯開θ角度軸向疊加，轉軸上設置有轉軸鍵，轉子鐵心上設置有與轉軸鍵配合的鍵槽。永磁體和鐵心在軸向上連續，即周向上不發生錯位，所述相鄰分段的轉子極靴中旋轉錯開的角度θ=360°/[N*LCM(Z1,2p)]，N為轉子極靴分段數,Z1為定子槽數，p為電機極對數，LCM(Z1,2p)為Z1和2p的最小公倍數。本發明通過對轉子極靴的軸向分段調整，實現了轉子斜極的目的，簡化了製造工藝，同時避開了一般轉子分段斜極轉動永磁體而引起的分段間軸向漏磁的問題。
文檔編號H02K1/27GK102624116SQ20121007901
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者盧琴芬, 印欣, 張建承, 方攸同, 董凡, 馬吉恩, 馬子魁, 黃曉豔 申請人:浙江大學