一種內置式永磁同步電動機轉子結構的製作方法
2023-10-09 06:38:24 2
專利名稱：一種內置式永磁同步電動機轉子結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種永磁電動機轉子結構，特別涉及到永磁同步電動 機的一種永磁體內置式轉子結構，屬於電機技術領域。
背景技術：
異步起動永磁同步電動機是具有自起動能力的永磁同步電動機，依 靠定子旋轉磁場與籠形轉子相互作用產生的異步轉矩實現起動，而在正常 運行時，轉子運行在同步轉速，具有結構簡單、運行穩定、力能指標高、 節能效果顯著等優點，目前廣泛應用於石油、紡織等行業中。
自起動永磁同步電動機6~10極等多極電機，大都採用切向式轉子結 構，永磁體為"1"字型放置，轉子磁路結構如圖l所示。
按照磁通在磁路中所經的路徑磁導最小的原則，在靠近軸的一端永磁 體發出的磁通經過電機轉子鐵芯軛部與轉軸形成迴路，所以這種磁路轉子 結構的永磁同步電動機漏磁係數較大，需採取相應的隔磁措施，這樣，制 造工藝較為複雜，開發周期較長和製造成本偏高。
同時，對於永磁電機來說，其極弧係數的大小一方面影響氣隙基波 磁通與氣隙總磁通的比值，即影響永磁材料的利用率；另外，其大小還影 響諧波的含量。而切向式轉子結構的相鄰兩極永磁體的跨距為整距，極弧 係數不能調節，所以電機諧波含量較多，由此不僅能引起電機起動時的脈 動轉矩，而且還能使永磁電機的附加損耗增加，電機效率降低。
為了能夠實現永磁同步電動機的起動過程，自起動永磁同步電動機 的轉子上帶有起動籠，使得轉子安放永磁體的空間有限，因而會產生永磁體擺放困難，用量不足，造成永磁同步電動機起動性能、牽入性能以及運
行性能不甚理想，不能發揮永磁同步電動機優良的性能。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種內置式永磁同步電動機轉子結構， 該轉子結構克服已有自起動永磁同步電動機切向式轉子磁路漏磁係數大、 加工工藝複雜以及製造成本高等缺陷，能夠提高電動機的牽入同步能力、 磁阻轉矩和電動機的過載倍數；同時，該結構提供了更多的永磁體擺放空 間，從而可以減小電機的體積，提高電機的功率密度。
為達到上述目的，本實用新型的技術方案是包括電動機轉子的轉子 槽(1)、永磁體(2)、隔磁套(3)、轉軸(4)，其特徵在於將切向式轉子 結構的永磁體(2)在磁化方向長度1/2處分成兩部分，並間隔開形成"八" 字形，形成準切向式擺放結構；同時，將一塊徑向式永磁體放置在兩個極 間， 一個極下兩塊準切向永磁體與一塊徑向式永磁體共三塊形成"U"形 磁路混體式轉子結構。
轉子起動籠與永磁體槽之間、準切向永磁體與徑向永磁體之間設有隔 .磁忠橋，利用鐵芯材料的飽合性以減少永磁電機的漏磁通。另外，由於永 磁體的相對磁導率與空氣基本相同，徑向永磁體的存在使得永磁體發出的 磁通不再經由電機轉子軛部及電機轉軸形成漏磁迴路，而是經轉子軛、轉 子齒、氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、轉子齒以及轉子軛，再返 回到永磁體，從而形成主磁通迴路，在轉子鐵心與轉軸之間無須採用隔磁 裝置(隔磁套)。與切向式轉子永磁電機相比，漏磁通減少，漏磁係數減 小，在減少永磁材料用量的同時，去除了隔磁裝置，進一步減少了永磁電 機的製造成本。
由於該轉子結構準切向永磁體為兩塊，所以能夠通過調節永磁電機一 個極下永磁體所跨的轉子槽數來控制電機的極弧係數，對永磁同步電動機的氣隙波形進行優化設計，使之儘量接近正弦波，削弱諧波含量，減少電 機起動過程中的脈動轉矩，降低永磁電機的附加損耗，提高電機正常運行 時的效率，同時也提高電機永磁材料的利用率，進一步降低永磁同步電動 機的製造成本。
因為自起動永磁同步電動機轉子鐵芯上設有起動籠，如果單純採用徑 向或切向裝置，則有時會出現永磁體空間不足等問題。採用本實用新型提 出的新型轉子磁路，則在電機轉子上為永磁電機永磁體的擺放提供了充足 的空間，進而能夠開發設計出高性能的永磁同步電動機。
本實用新型的有益效果1、使用本實用新型的新型轉子結構，可以 減少永磁電機的漏磁通，降低漏磁係數，提高永磁材料的利用率，節省了 永磁電機的有效成本，縮短了產品的開發周期；2、可以控制永磁電機的 極弧係數，對永磁電機的氣隙波形進行優化設計，減少電機起動時的脈動 轉矩和運行時的附加損耗，同時也降低了電機的振動與噪聲，減少了永磁 電機的體積，提高了永磁電機的功率密度；3、解決了普通永磁電機永磁 體安放空間不足的問題，採用本轉子結構，可以為永磁體的安放提供充足 的空間，以疾放合適數呈的永磁體，開發設計出來性能優良的永磁電機。
圖1為現有技術普通切向式永磁電機轉子結構示意圖； 圖2為本實用新型的內置式永磁同步電動機轉子結構示意圖； 圖3為本實用新型的內置式永磁同步電動機轉子結構的隔磁磁橋示 意圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作比較詳細說明。
具體實施方式
圖中轉子槽為l、永磁體為2、隔磁套為3、轉軸為4。 參照圖l，這是現有技術普通切向式永磁電機轉子結構示意圖。轉子磁路為切向式轉子結構，永磁體為"1"字型放置，中心轉軸4 有隔磁套3。
按照磁通在磁路中所經的路徑磁導最小的原則，在靠近軸的一端永磁 體發出的磁通經過電機轉子鐵芯軛部與轉軸形成迴路，所以這種磁路轉子 結構的永磁同步電動機漏磁係數較大，需採取相應的隔磁措施，這樣，制 造工藝較為複雜，開發周期較長和製造成本偏高。
參照圖2，這是本實用新型的內置式永磁同步電動機轉子結構示意圖。
該電動機的轉子結構為將切向式轉子結構的永磁體2在磁化方向長 度l/2處分成兩部分，並間隔開形成"八"字形，形成準切向式擺放結構； 同時，在兩個極間放置一塊徑向式永磁體，這樣， 一個極下兩塊準切向永 磁體與一塊徑向式永磁體共三塊形成"U"形磁路混體式轉子結構，所需 永磁體的數量為永磁電機極數的3倍。同時，須保證相鄰磁極永磁體的磁 性與其極性相反，形成永磁電機運行必須的基本條件。
參照圖3，這是本實用新型的內置式永磁同步電動機轉子結構的隔磁
fl^橋示意圖。
轉子起動籠與永磁體槽之間、準切向永磁體與徑向永磁體之間都設有 隔磁磁橋，利用鐵芯材料的飽合性以減少永磁電機的漏磁通。另外，由於 永磁體的相對磁導率與空氣基本相同，徑向永磁體的存在使得永磁體發出 的磁通不再經由電機轉子軛部及電機轉軸形成漏磁迴路，而是經轉子軛、 轉子齒、氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、轉子齒以及轉子軛，再
返回到永磁體，從而形成主磁通迴路，在轉子鐵芯與轉軸4之間無須採用
隔磁裝置(隔磁套)。與切向式轉子永磁電機相比，漏磁通減少，漏磁系 數減小，在減少永磁材料用量的同時，去除了隔磁裝置，進一步減少了永 磁電機的製造成本。由於該轉子結構準切向永磁體為兩塊，所以能夠通過調節永磁電機一 個極下永磁體所跨的轉子槽數來控制電機的極弧係數，對永磁同步電動機 的氣隙波形進行優化設計，使之儘量接近正弦波，削弱諧波含量，減少電 機起動過程中的脈動轉矩，降低永磁電機的附加損耗，提高電機正常運行 時的效率，同時也提高電機永磁材料的利用率，進一步降低永磁同步電動 機的製造成本。
因為自起動永磁同步電動機轉子鐵芯上設有起動籠，如果單純採用徑 向或切向裝置，則有時會出現永磁體空間不足等問題。採用本實用新型提 出的新型轉子磁路，則在電機轉子上為永磁電機永磁體的擺放提供了充足 的空間，進而能夠開發設計出高性能的永磁同步電動機。
權利要求1、一種內置式永磁同步電動機轉子結構，包括電動機轉子的轉子槽(1)、永磁體(2)、隔磁套(3)、轉軸(4)，其特徵在於將切向式轉子結構的永磁體(2)在磁化方向長度1/2處分成兩部分，並間隔開形成「八」字形，形成準切向式擺放結構；同時，將一塊徑向式永磁體放置在兩個極間，一個極下兩塊準切向永磁體與一塊徑向式永磁體共三塊形成「U」形磁路混體式轉子結構。
2、 如權利要求l所述的內置式永磁同步電動機轉子結構，其特徵在 於所述的轉子結構，在起動籠與永磁體槽之間、準切向永磁體與徑向永 磁體之間設有隔磁磁橋，利用鐵芯材料的飽合性以減少永磁電機的漏磁 通。
專利摘要本實用新型涉及一種內置式永磁同步電動機轉子結構，包括電動機轉子的永磁體、轉子槽、轉軸和隔磁套，其特徵在於將永磁體在磁化方向長度1/2處分成兩部分，形成「八」字形，將一塊徑向式永磁體放置在兩個極間，一個極下兩塊準切向永磁體與一塊徑向式永磁體共三塊形成「U」形磁路混體式轉子結構；在起動籠與永磁體槽之間、準切向永磁體與徑向永磁體之間設有隔磁磁橋；由於永磁體的相對磁導率與空氣基本相同，徑向永磁體的存在使得永磁體發出的磁通不再經由電機轉子軛部及電機轉軸形成漏磁迴路，而是經轉子軛、轉子齒、氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、轉子齒以及轉子軛，再返回到永磁體，從而形成主磁通迴路，在轉子鐵心與轉軸之間無須採用隔磁套。
文檔編號H02K21/02GK201312221SQ20082015146
公開日2009年9月16日 申請日期2008年7月31日 優先權日2008年7月31日
發明者姚丙雷, 張寶強 申請人:上海電科電機科技有限公司