專利名稱：一種交流永磁電機(jī)鋼板軸向疊壓式轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種交流電機(jī)轉(zhuǎn)子，尤其是涉及一種交流永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著永磁同步電機(jī)技術(shù)的日趨成熟，其功率因數(shù)高、效率高、功率因數(shù)和效率不隨負(fù)載的變化大幅度波動(dòng)等特性倍受青睞。目前，永磁電機(jī)已經(jīng)成功應(yīng)用到礦山機(jī)械、石油機(jī)械、電動(dòng)汽車等多種工業(yè)領(lǐng)域。轉(zhuǎn)子作為永磁電機(jī)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)與裝配的合理設(shè)計(jì)對(duì)于永磁電機(jī)穩(wěn)定高效運(yùn)行具有重要影響。傳統(tǒng)永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子分為兩種磁路結(jié)構(gòu)，即表貼式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)和切向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)。表貼式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)具有制造工藝簡單、成本低、安裝方便等特點(diǎn)，其轉(zhuǎn)子磁極的安裝方法主要是在圓弧形磁鋼上鉆螺釘孔，通過螺釘和膠水的配合使用將磁鋼整齊緊固在 轉(zhuǎn)子軛部卷筒外表面形成磁極，磁鋼安裝完成后涂膠，將磁鋼進(jìn)一步黏貼固定在卷筒外表面，目前表貼式永磁電機(jī)已得到廣泛應(yīng)用。然而對(duì)于表貼式磁路結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速通常在500r/min以下的低速段，限制了其使用范圍，主要原因?yàn)楸碣N式永磁電機(jī)當(dāng)轉(zhuǎn)速高于500r/min時(shí),會(huì)產(chǎn)生沿電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向分布的潤流，由潤流引起的發(fā)熱可能引起磁鋼退磁、甚至失磁，影響電機(jī)的正常運(yùn)行。永磁同步電動(dòng)機(jī)的基本原理是，定子對(duì)稱繞組中通入的對(duì)稱電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，與由轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生的磁場相互作用，實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換。當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同，不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此理論上電機(jī)轉(zhuǎn)子表面不會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，轉(zhuǎn)子軛部可以采用實(shí)心鋼板整體卷制。但是由于電機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中電源不能保證嚴(yán)格對(duì)稱、定子開槽引起的齒槽效應(yīng)、時(shí)間諧波和空間諧波等因素的存在都會(huì)使實(shí)心轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生軸向分布的渦流損耗，并且隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，此損耗將會(huì)變得可觀，加上轉(zhuǎn)子軛部卷筒位于電機(jī)內(nèi)部，散熱條件差，進(jìn)而就會(huì)引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱，溫度升高等問題。而磁鋼的正常工作有溫度限制，超過磁鋼允許的最高溫度，其就會(huì)出現(xiàn)退磁，甚至失磁現(xiàn)象，直接影響到永磁電機(jī)的運(yùn)行和性能。因此當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速在中高速段時(shí)，轉(zhuǎn)子軛仍然采用實(shí)心鋼板卷制就會(huì)造成電機(jī)轉(zhuǎn)子表面渦流損耗大、發(fā)熱嚴(yán)重、磁鋼退磁等問題，此結(jié)構(gòu)顯然不合理；采用硅鋼片疊壓的方法制造轉(zhuǎn)子軛，可以明顯減小電機(jī)轉(zhuǎn)子表面的渦流損耗，改善由于渦流損耗而引起的一系列問題，但是這種制造方法存在工藝復(fù)雜、材料利用率低、成本較高、機(jī)械強(qiáng)度差等問題。另外，在一些場合表貼式磁極結(jié)構(gòu)無法提供足夠高的每極磁通。傳統(tǒng)切向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)由于永磁體和極靴的固定方式不同，通常分為切向套環(huán)式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)、切向槽楔式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)和內(nèi)置切向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)等.。切向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度高，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速可以做高，并且切向式磁路一個(gè)磁極下的磁通由相鄰的兩個(gè)磁極并聯(lián)提供，當(dāng)電機(jī)極數(shù)較多、表貼式磁路結(jié)構(gòu)不能提供足夠的每極磁通時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢顯得尤為突出，但切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)磁鋼安裝存在工藝問題。傳統(tǒng)切向式磁路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子沖片尺寸較大，沖片加工精度低，轉(zhuǎn)子永磁體槽不能與磁鋼精確配合。轉(zhuǎn)子沖片永磁體槽尺寸過大，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)磁鋼會(huì)與永磁體槽產(chǎn)生碰撞，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致磁鋼碎裂損壞；轉(zhuǎn)子沖片永磁體槽尺寸太小，又會(huì)給磁鋼安裝帶來麻煩，甚至磁鋼無法嵌入。此外，切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還存在磁鋼軸向竄動(dòng)等問題。切向式磁路一個(gè)極下的磁通由相鄰的兩個(gè)磁極并聯(lián)提供，能夠保證足夠的每極磁通，但較表貼式磁路結(jié)構(gòu)，切向式磁路結(jié)構(gòu)漏磁較大，致使永磁體材料利用率較低。目前，永磁體價(jià)格昂貴，永磁體利用率低，變相的增加了電機(jī)的制造成本，不利于永磁電機(jī)的推廣和使用。為解決上述諸多問題，國內(nèi)外有過一些探索，而且申報(bào)了一些專利。在加強(qiáng)表貼式轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度、降低磁鋼潤流損耗方面，專利號(hào)200580044565. 9,名稱是用于永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)提出，在殼體結(jié)構(gòu)與磁鋼之間安裝磁性復(fù)合材料，通過殼體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度，通過磁鋼外表面的磁性復(fù)合材料降低渦流損耗。專利號(hào)201110061587. 3，名稱是永磁電
機(jī)磁極機(jī)械固定結(jié)構(gòu)同樣提出一種用于加強(qiáng)表貼式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。但上述兩種方案都存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝難度大等不足。在優(yōu)化永磁電機(jī)反電勢波形，削弱永磁電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)方面，專利號(hào)200920112928. 3，名稱是采用不等厚磁鋼的永磁電機(jī)提出，將表貼式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼做成不等厚結(jié)構(gòu)，以改善氣隙磁密波形，進(jìn)而起到優(yōu)化永磁電機(jī)反電勢波形作用。專利號(hào)200920112927. 9，名稱是具有轉(zhuǎn)子磁鋼傾斜結(jié)構(gòu)的永磁電機(jī)提出，將表貼式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼相對(duì)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸方向傾斜設(shè)置，通過轉(zhuǎn)子磁極傾斜以削弱反電勢諧波，起到優(yōu)化反電勢波形作用，但所述磁鋼形狀特殊，磁鋼加工工藝難度較大，加工成本較聞。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供一種交流永磁電機(jī)用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其目的在于采用表貼式磁路結(jié)構(gòu)，軸向疊壓的方法代替整塊鋼板卷制的制造方法，以避免內(nèi)置式磁路結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、制造困難、漏磁較大、永磁體利用率低；或者因轉(zhuǎn)子軛部卷筒整體加工而引起的渦流損耗大、發(fā)熱嚴(yán)重、容易引起永磁體退磁等不足，并將表貼式磁路結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速適用范圍由低速段拓展到了中高速段。技術(shù)方案
一種交流永磁電機(jī)鋼板軸向疊壓式轉(zhuǎn)子，其特征在于由若干組圓鋼板和支撐板沿軸向疊壓組裝在一起，軸向的兩端通過固定裝置緊固且定位；在圓鋼板之間、圓鋼板與支撐板之間均夾有絕緣材料；在圓鋼板的外側(cè)設(shè)置有永磁體，支撐板通過圓頭普通平鍵與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接。所述軸向兩端的固定裝置為螺桿或銷釘。所述的絕緣材料為絕緣紙。所述的圓鋼板為3 50mm厚的普通低碳鋼板。絕緣材料的厚度為O. 2 O. 6mm范圍內(nèi)。圓鋼板、支撐板和絕緣材料上均開有用于定位和緊固的圓孔；支撐板上還開有減重孔。優(yōu)點(diǎn)效果本發(fā)明所述的交流永磁電機(jī)用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的表貼式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)采用圓鋼板(3-50_厚)軸向疊壓，各鋼板之間夾一層絕緣材料(O. 2-0. 6mm厚)組成的轉(zhuǎn)子軛，截?cái)嗔穗姍C(jī)轉(zhuǎn)子軸向的渦流，能有效減小轉(zhuǎn)子軛部的軸向渦流損耗，降低了電機(jī)發(fā)熱程度和磁鋼發(fā)熱退磁的風(fēng)險(xiǎn)，解除了表貼式結(jié)構(gòu)只適合做成低速永磁電機(jī)的限制，可以適用于中高速；支撐板直接與圓鋼板一起用螺桿或銷釘緊固且定位，省去了支撐板于轉(zhuǎn)子軛之間的焊接連接，工藝簡單，降低了成本。本發(fā)明所述的交流永磁電機(jī)用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)采用圓鋼板(3-50_厚)疊壓而成，而非采用硅鋼片疊壓，圓鋼板和支撐板可采用普通低碳鋼，制造成本低，加工工藝簡單；轉(zhuǎn)子機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械強(qiáng)度高，電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)由于轉(zhuǎn)子沖片太大而引起的轉(zhuǎn)子機(jī)械變形問題；磁鋼漏磁小，且不需要采用隔磁材料隔磁。在電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，本發(fā)明所述交流永磁電機(jī)用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)巧妙，使用螺桿或銷釘將圓鋼板、支撐板緊固且定位，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可靠性高。本發(fā)明所述交流永磁電機(jī)用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)制造工藝簡單、機(jī)械性能可靠、實(shí)用性高，可以廣泛應(yīng)用于永磁電機(jī)中，有效提高了電機(jī)運(yùn)行性能、可靠性和使用壽命。


圖I為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I的側(cè)視 圖3為圖I的A剖視 圖4為本發(fā)明的支撐板結(jié)構(gòu)圖。圖5為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軛圓鋼板結(jié)構(gòu)圖。圖6為本發(fā)明的絕緣紙示意圖。附圖標(biāo)記說明I、轉(zhuǎn)軸，2、螺桿或銷釘，3、永磁體，4、圓鋼板，5、沉頭螺釘，6、支撐板，7、圓頭普通平鍵，8、絕緣紙，9、減重孔，10、圓孔。實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種交流永磁電機(jī)用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，具有以下特點(diǎn)采用表貼式磁路結(jié)構(gòu)，避免內(nèi)置式磁路結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、制造困難、漏磁較大、永磁體利用率低等問題；磁鋼通過螺釘和膠水固定在轉(zhuǎn)子軛外表面，避免了切向式結(jié)構(gòu)磁鋼安裝困難、軸向竄動(dòng)等問題；采用圓鋼板(3-50_厚)軸向疊壓的方法代替整塊鋼板卷制的制造方法，并在圓鋼板之間疊壓一層絕緣材料(O. 2-0. 6_厚)，截?cái)嗔溯S向分布的渦流，改善了因轉(zhuǎn)子軛部卷筒整體加工而引起的渦流損耗大、發(fā)熱嚴(yán)重、容易引起永磁體退磁等不足，并將表貼式磁路結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速適用范圍由低速段拓展到了中高速段；用于轉(zhuǎn)軸連接的兩塊支撐板直接與轉(zhuǎn)子軛部圓鋼板用螺桿或銷釘緊固且定位，支撐板與轉(zhuǎn)軸之間通過鍵槽連接，工藝簡單。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1、4、5、6所示，圓鋼板4、支撐板6和絕緣紙8上均開有用于定位和緊固的圓孔10 ;另外，支撐板6上還開有減重孔9 ;圓孔10和減重孔9的尺寸和數(shù)量均根據(jù)電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度確定。在疊裝時(shí)，圓鋼板4與支撐板6用螺桿或銷釘2緊固且定位，并且，圓鋼板4之間、圓鋼板4與支撐板6之間均夾一層的絕緣紙8 ;根據(jù)永磁體3安裝的需要，在某幾塊圓鋼板4外表面開有螺釘孔，數(shù)量以滿足電機(jī)正常運(yùn)行磁鋼不發(fā)生損壞為準(zhǔn)進(jìn)行選擇；永磁體3通過沉頭螺釘5和膠水固定在轉(zhuǎn)子軛外表面。在與支撐板6位置對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)軸I上面開有普通平鍵槽，普通平鍵槽7數(shù)量與支撐板6數(shù)量一致；轉(zhuǎn)軸I通過圓頭普通平鍵7與支撐板6相連接，沿軸向用焊接定位，至此，本發(fā)明所述的交流永磁電機(jī)用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)組裝完畢。絕緣材料還可以采用其他非金屬材料替代絕緣紙8，如橡膠、樹脂等，絕緣材料的厚度為O. 2 O. 6mm范圍內(nèi)。
圓鋼板4為3 50mm厚的普通低碳鋼板。支撐板6也可采用普通低碳鋼板。表貼式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)一般采用鋼板整體卷制，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于500r/min時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沿軸向的渦流，而通過本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，就很好地解決了這一問題，工藝簡單，鋼板之間絕緣材料截?cái)嗔藴u流，降低了磁鋼發(fā)熱，可以適用于中高速。本發(fā)明提高了永磁電機(jī)性能和運(yùn)行可靠性，降低了成本，可廣泛應(yīng)用于永磁電機(jī)當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種交流永磁電機(jī)鋼板軸向疊壓式轉(zhuǎn)子，其特征在于由若干組圓鋼板(4)和支撐板(6)沿軸向疊壓組裝在一起，軸向的兩端通過固定裝置緊固且定位；在圓鋼板(4)之間、圓鋼板(4)與支撐板(6)之間均夾有絕緣材料；在圓鋼板(4)的外側(cè)設(shè)置有永磁體(3)，支撐板(6 )通過圓頭普通平鍵(7 )與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸(I)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交流永磁電機(jī)鋼板軸向疊壓式轉(zhuǎn)子，其特征在于所述軸向兩端的固定裝置為螺桿或銷釘(2 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交流永磁電機(jī)鋼板軸向疊壓式轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的絕緣材料為絕緣紙(8 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交流永磁電機(jī)鋼板軸向疊壓式轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的圓鋼板(4)為3 50mm厚的普通低碳鋼板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的一種交流永磁電機(jī)鋼板軸向疊壓式轉(zhuǎn)子，其特征在于絕緣材料的厚度為0. 2 0. 6mm范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交流永磁電機(jī)鋼板軸向疊壓式轉(zhuǎn)子，其特征在于圓鋼板(4)、支撐板(6)和絕緣材料上均開有用于定位和緊固的圓孔(10);支撐板(6)上還開有減重孔(9)。
全文摘要
本發(fā)明屬于電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種交流電機(jī)轉(zhuǎn)子，尤其是涉及一種交流永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。其特征在于由若干組圓鋼板和支撐板沿軸向疊壓組裝在一起，軸向的兩端通過固定裝置緊固且定位；在圓鋼板之間、圓鋼板與支撐板之間均夾有絕緣材料；在圓鋼板的外側(cè)設(shè)置有永磁體，支撐板通過圓頭普通平鍵與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)避免內(nèi)置式磁路結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、制造困難、漏磁較大、永磁體利用率低等問題；避免了切向式結(jié)構(gòu)磁鋼安裝困難、軸向竄動(dòng)等問題；改善了因轉(zhuǎn)子軛部卷筒整體加工而引起的渦流損耗大、發(fā)熱嚴(yán)重、容易引起永磁體退磁等不足，并將表貼式磁路結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速適用范圍由低速段拓展到了中高速段。
文檔編號(hào)H02K1/28GK102710047SQ20121019189
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者馮桂宏, 張宥, 張炳義 申請(qǐng)人:馮桂宏