專利名稱：一種內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，特別涉及到永磁同步電動(dòng) 機(jī)的一種永磁體內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)是具有自起動(dòng)能力的永磁同步電動(dòng)機(jī)，依 靠定子旋轉(zhuǎn)磁場與籠形轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，而在正常 運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、力能指標(biāo)高、 節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于石油、紡織等行業(yè)中。
自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)6~10極等多極電機(jī)，大都采用切向式轉(zhuǎn)子結(jié) 構(gòu)，永磁體為"1"字型放置，轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)如圖l所示。
按照磁通在磁路中所經(jīng)的路徑磁導(dǎo)最小的原則，在靠近軸的一端永磁 體發(fā)出的磁通經(jīng)過電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯軛部與轉(zhuǎn)軸形成回路，所以這種磁路轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)漏磁系數(shù)較大，需采取相應(yīng)的隔磁措施，這樣，制 造工藝較為復(fù)雜，開發(fā)周期較長和制造成本偏高。
同時(shí)，對(duì)于永磁電機(jī)來說，其極弧系數(shù)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的相鄰兩極永磁體的跨距為整距，極弧 系數(shù)不能調(diào)節(jié)，所以電機(jī)諧波含量較多，由此不僅能引起電機(jī)起動(dòng)時(shí)的脈 動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且還能使永磁電機(jī)的附加損耗增加，電機(jī)效率降低。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程，自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)子上帶有起動(dòng)籠，使得轉(zhuǎn)子安放永磁體的空間有限，因而會(huì)產(chǎn)生永磁體擺放困難，用量不足，造成永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能、牽入性能以及運(yùn)
行性能不甚理想，不能發(fā)揮永磁同步電動(dòng)機(jī)優(yōu)良的性能。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)， 該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)克服已有自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)切向式轉(zhuǎn)子磁路漏磁系數(shù)大、 加工工藝復(fù)雜以及制造成本高等缺陷，能夠提高電動(dòng)機(jī)的牽入同步能力、 磁阻轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)的過載倍數(shù)；同時(shí)，該結(jié)構(gòu)提供了更多的永磁體擺放空 間，從而可以減小電機(jī)的體積，提高電機(jī)的功率密度。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子 槽(1)、永磁體(2)、隔磁套(3)、轉(zhuǎn)軸(4)，其特征在于將切向式轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)的永磁體(2)在磁化方向長度1/2處分成兩部分，并間隔開形成"八" 字形，形成準(zhǔn)切向式擺放結(jié)構(gòu)；同時(shí)，將一塊徑向式永磁體放置在兩個(gè)極 間， 一個(gè)極下兩塊準(zhǔn)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)子起動(dòng)籠與永磁體槽之間、準(zhǔn)切向永磁體與徑向永磁體之間設(shè)有隔 .磁忠橋，利用鐵芯材料的飽合性以減少永磁電機(jī)的漏磁通。另外，由于永 磁體的相對(duì)磁導(dǎo)率與空氣基本相同，徑向永磁體的存在使得永磁體發(fā)出的 磁通不再經(jīng)由電機(jī)轉(zhuǎn)子軛部及電機(jī)轉(zhuǎn)軸形成漏磁回路，而是經(jīng)轉(zhuǎn)子軛、轉(zhuǎn) 子齒、氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、轉(zhuǎn)子齒以及轉(zhuǎn)子軛，再返 回到永磁體，從而形成主磁通回路，在轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸之間無須采用隔磁 裝置(隔磁套)。與切向式轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)相比，漏磁通減少，漏磁系數(shù)減 小，在減少永磁材料用量的同時(shí)，去除了隔磁裝置，進(jìn)一步減少了永磁電 機(jī)的制造成本。
由于該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)準(zhǔn)切向永磁體為兩塊，所以能夠通過調(diào)節(jié)永磁電機(jī)一 個(gè)極下永磁體所跨的轉(zhuǎn)子槽數(shù)來控制電機(jī)的極弧系數(shù)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的氣隙波形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使之盡量接近正弦波，削弱諧波含量，減少電 機(jī)起動(dòng)過程中的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降低永磁電機(jī)的附加損耗，提高電機(jī)正常運(yùn)行 時(shí)的效率，同時(shí)也提高電機(jī)永磁材料的利用率，進(jìn)一步降低永磁同步電動(dòng) 機(jī)的制造成本。
因?yàn)樽云饎?dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯上設(shè)有起動(dòng)籠，如果單純采用徑 向或切向裝置，則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)永磁體空間不足等問題。采用本實(shí)用新型提 出的新型轉(zhuǎn)子磁路，則在電機(jī)轉(zhuǎn)子上為永磁電機(jī)永磁體的擺放提供了充足 的空間，進(jìn)而能夠開發(fā)設(shè)計(jì)出高性能的永磁同步電動(dòng)機(jī)。
本實(shí)用新型的有益效果1、使用本實(shí)用新型的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以 減少永磁電機(jī)的漏磁通，降低漏磁系數(shù)，提高永磁材料的利用率，節(jié)省了 永磁電機(jī)的有效成本，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期；2、可以控制永磁電機(jī)的 極弧系數(shù)，對(duì)永磁電機(jī)的氣隙波形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少電機(jī)起動(dòng)時(shí)的脈動(dòng) 轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行時(shí)的附加損耗，同時(shí)也降低了電機(jī)的振動(dòng)與噪聲，減少了永磁 電機(jī)的體積，提高了永磁電機(jī)的功率密度；3、解決了普通永磁電機(jī)永磁 體安放空間不足的問題，采用本轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以為永磁體的安放提供充足 的空間，以疾放合適數(shù)呈的永磁體，開發(fā)設(shè)計(jì)出來性能優(yōu)良的永磁電機(jī)。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)普通切向式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的隔磁磁橋示 意圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作比較詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式

圖中轉(zhuǎn)子槽為l、永磁體為2、隔磁套為3、轉(zhuǎn)軸為4。 參照?qǐng)Dl，這是現(xiàn)有技術(shù)普通切向式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。轉(zhuǎn)子磁路為切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，永磁體為"1"字型放置，中心轉(zhuǎn)軸4 有隔磁套3。
按照磁通在磁路中所經(jīng)的路徑磁導(dǎo)最小的原則，在靠近軸的一端永磁 體發(fā)出的磁通經(jīng)過電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯軛部與轉(zhuǎn)軸形成回路，所以這種磁路轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)漏磁系數(shù)較大，需采取相應(yīng)的隔磁措施，這樣，制 造工藝較為復(fù)雜，開發(fā)周期較長和制造成本偏高。
參照?qǐng)D2，這是本實(shí)用新型的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為將切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁體2在磁化方向長 度l/2處分成兩部分，并間隔開形成"八"字形，形成準(zhǔn)切向式擺放結(jié)構(gòu)； 同時(shí)，在兩個(gè)極間放置一塊徑向式永磁體，這樣， 一個(gè)極下兩塊準(zhǔn)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，所需 永磁體的數(shù)量為永磁電機(jī)極數(shù)的3倍。同時(shí)，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(jī)運(yùn)行必須的基本條件。
參照?qǐng)D3，這是本實(shí)用新型的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的隔磁
fl^橋示意圖。
轉(zhuǎn)子起動(dòng)籠與永磁體槽之間、準(zhǔn)切向永磁體與徑向永磁體之間都設(shè)有 隔磁磁橋，利用鐵芯材料的飽合性以減少永磁電機(jī)的漏磁通。另外，由于 永磁體的相對(duì)磁導(dǎo)率與空氣基本相同，徑向永磁體的存在使得永磁體發(fā)出 的磁通不再經(jīng)由電機(jī)轉(zhuǎn)子軛部及電機(jī)轉(zhuǎn)軸形成漏磁回路，而是經(jīng)轉(zhuǎn)子軛、 轉(zhuǎn)子齒、氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、轉(zhuǎn)子齒以及轉(zhuǎn)子軛，再
返回到永磁體，從而形成主磁通回路，在轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸4之間無須采用
隔磁裝置(隔磁套)。與切向式轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)相比，漏磁通減少，漏磁系 數(shù)減小，在減少永磁材料用量的同時(shí)，去除了隔磁裝置，進(jìn)一步減少了永 磁電機(jī)的制造成本。由于該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)準(zhǔn)切向永磁體為兩塊，所以能夠通過調(diào)節(jié)永磁電機(jī)一 個(gè)極下永磁體所跨的轉(zhuǎn)子槽數(shù)來控制電機(jī)的極弧系數(shù)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī) 的氣隙波形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使之盡量接近正弦波，削弱諧波含量，減少電 機(jī)起動(dòng)過程中的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降低永磁電機(jī)的附加損耗，提高電機(jī)正常運(yùn)行 時(shí)的效率，同時(shí)也提高電機(jī)永磁材料的利用率，進(jìn)一步降低永磁同步電動(dòng) 機(jī)的制造成本。
因?yàn)樽云饎?dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯上設(shè)有起動(dòng)籠，如果單純采用徑 向或切向裝置，則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)永磁體空間不足等問題。采用本實(shí)用新型提 出的新型轉(zhuǎn)子磁路，則在電機(jī)轉(zhuǎn)子上為永磁電機(jī)永磁體的擺放提供了充足 的空間，進(jìn)而能夠開發(fā)設(shè)計(jì)出高性能的永磁同步電動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求1、一種內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子槽(1)、永磁體(2)、隔磁套(3)、轉(zhuǎn)軸(4)，其特征在于將切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁體(2)在磁化方向長度1/2處分成兩部分，并間隔開形成“八”字形，形成準(zhǔn)切向式擺放結(jié)構(gòu)；同時(shí)，將一塊徑向式永磁體放置在兩個(gè)極間，一個(gè)極下兩塊準(zhǔn)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在起動(dòng)籠與永磁體槽之間、準(zhǔn)切向永磁體與徑向永 磁體之間設(shè)有隔磁磁橋，利用鐵芯材料的飽合性以減少永磁電機(jī)的漏磁 通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的永磁體、轉(zhuǎn)子槽、轉(zhuǎn)軸和隔磁套，其特征在于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(gè)極間，一個(gè)極下兩塊準(zhǔn)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；在起動(dòng)籠與永磁體槽之間、準(zhǔn)切向永磁體與徑向永磁體之間設(shè)有隔磁磁橋；由于永磁體的相對(duì)磁導(dǎo)率與空氣基本相同，徑向永磁體的存在使得永磁體發(fā)出的磁通不再經(jīng)由電機(jī)轉(zhuǎn)子軛部及電機(jī)轉(zhuǎn)軸形成漏磁回路，而是經(jīng)轉(zhuǎn)子軛、轉(zhuǎn)子齒、氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、轉(zhuǎn)子齒以及轉(zhuǎn)子軛，再返回到永磁體，從而形成主磁通回路，在轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸之間無須采用隔磁套。
文檔編號(hào)H02K21/02GK201312221SQ20082015146
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者姚丙雷, 張寶強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海電科電機(jī)科技有限公司