一种适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子，包括主动子铁心、设置在所述主动子铁心外侧的准V型磁钢和辅动子铁心，主动子铁心为中空结构，外侧设置有多个齿部，两相邻齿部之间设置有准V型磁钢和辅动子铁心构成的准V型磁钢结构，所述准V型磁钢结构和主动子铁心外侧表面之间有冷却通道。本发明专利技术与现有永磁电机的转子相比，气隙磁通密度大，齿槽转矩小，谐波低；凸极率高，有利于弱磁控制；有效地避免了磁路短路，漏磁少；提供冷却通道，增强了温度控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高效电机领域，涉及一种适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子。
技术介绍
电机是风机、泵、压缩机、机床、传输带等各种设备的驱动装置，广泛应用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用设施等多个行业和领域，是用电量最大的耗电机械。据统计测算，2011年，我国电机保有量约17亿千瓦，总耗电量约3万亿千瓦时，占全社会总用电量的64％，其中工业领域电机总用电量为2.6万亿千瓦时，约占工业用电的75％。近年来在国家政策的支持下，我国电机能效水平逐步提高，但总体能效水平仍然较低。从电机自身看，我国电机效率平均水平比国外低3-5个百分点，目前在用的高效电机仅占3％左右；从电机系统看，因匹配不合理、调节方式落后等原因，电机系统运行效率比国外先进水平低10-20个百分点。低效电机的大量使用造成巨大的用电浪费。工业领域电机能效每提高一个百分点，可年节约用电260亿千瓦时左右。通过推广高效电机、淘汰在用低效电机、对低效电机进行高效再制造，以及对电机系统根据其负载特性和运行工况进行匹配节能改造，可从整体上提升电机系统效率5-8个百分点，年可实现节电1300～2300亿千瓦时，相当于2－3个三峡电站的发电量。从国际上看，面对资源约束趋紧的发展环境，全球主要发达国家都将提高电机能效作为重要的节能措施。2008年国际电工技术委员会(IEC)制定了全球统一的电机能效分级标准，并统一了测试方法；美国从1997年开始强制推行高效电机，2011年又强制推行超高效电机；欧洲于2011年也开始强制推行高效电机。我国2006年发布了电机能效标准(GB18613-2006)，近年来参照IEC标准组织进行了修订，新标准(GB18613-2012)于2012年9月1日正式实施。按照国家新标准，我国现在生产的电机产品绝大多数都不是高效的。为加快推动工业节能降耗，促进工业发展方式转变和节能约束性目标的实现，必须大力提升电机能效。同时，在学术界一致认为，采用变频调速技术是有效的节能措施。高效电机和变频电机试验对测试设备的功能及性能指标提出了较高的要求，为了准确获取电机的效率。对电机本体的设计的提升，在行业内一直没有引起足够的重视。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种气隙磁场强、谐波含量低的适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子，提高了电机运行的效率，降低了电机安装空间；在现有技术的基础上，有效地实现了电机节能的目标。技术方案：本专利技术的适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子，包括主动子铁心、设置在所述主动子铁心外侧的准V型磁钢和辅动子铁心，主动子铁心为中空结构，外侧设置有多个齿部，两相邻齿部之间设置有准V型磁钢和辅动子铁心构成的准V型磁钢结构，所述准V型磁钢结构和主动子铁心外侧表面之间有冷却通道。进一步的，本专利技术转子中，准V型磁钢结构包括一个辅动子铁心和位于所述辅动子铁心两侧的两块准V型磁钢，所述的两个准V型磁钢构成一个磁极，一个准V型磁钢结构的两个准V型磁钢的肩部与主动子铁心轴中心点连线的夹角θ2满足：其中，p是电机的极数。进一步的，本专利技术转子中，一个准V型磁钢结构中，两个准V型磁钢与辅动子铁心接触面的夹角θ1满足：进一步的，本专利技术转子中，一个准V型磁钢结构中，辅动子铁心外缘两个顶点与该辅动子铁心弧线的圆心连线的夹角θ3，满足：θ2<θ3<θ1。进一步的，本专利技术转子中，夹角θ2取空气气隙磁场强度为最大值时的值。进一步的，本专利技术转子中，主动子铁心的齿部为导磁材料。进一步的，本专利技术转子中，进一步的，本专利技术转子中，冷却通道的高度D1与准V型磁钢的宽度D2满足：D1>D2。本专利技术转子中，主要有矩形磁钢，主动子铁心，辅动子铁心和冷却通道等组成。其中，两个矩形磁钢组成安装已定的角度θ2组成，且一个磁极的尾部成θ1角度，四个相同的矩形磁钢，形成N和S对极，准V型安装；主动子铁心，不仅是磁通通道，而且是转子的支架；辅动子铁心，安装一定弧度θ3和半径R1切割而成；冷却通道，位于辅动子铁心和准V型磁钢的下面和主动子铁心的上面，且其宽度大于永磁的厚度，可以有效地增加磁阻从而避免准V型磁钢的磁短路，有效地避免了漏磁现象。本专利技术与现有永磁电机的转子相比，气隙磁通密度大，齿槽转矩小，谐波低；凸极率高，有利于弱磁控制；有效地避免了磁路短路，漏磁少；提供冷却通道，增强了温度控制。所述的准V型安装的矩形磁钢，主要一个磁极等分成两等份，两等分安装准V字型安装。另外，磁钢的角度为θ1，该角度的大小取决于极弧系数和设计的气隙磁密目标值。所述的准V型磁钢靠近空气隙的起点和轴中心点成θ2，其弧度值小于磁极所对应的的机械角度，另外，该角度与定子等尺寸有关，与这个电机齿槽转矩，谐波等有关。所述主动子铁心，其齿部为导磁材料，其余部分可以为非导磁且高硬度的材料，主要起到支架作用。所述所述冷却通道不仅是冷却通道，而且其宽度，大于或等于准V型永磁块的宽度，隔磁效果明显。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术的准V型磁钢结构转子具有气隙磁密高，定位力小和谐波含量低等优点。本专利技术中，充分地利用了准V型内嵌式永磁磁钢的特点，根据实际对气隙磁密的要求和电机尺寸，齿槽配比等要求，计算出实际的磁钢长度等相关的参数；其次，一种高性能电机的准V型磁钢结构转子，分析了漏磁产生的机理和路径，将磁路极易短路的路径进行了切除，故而有效地降低漏磁现象。最后，针对高效能电机的温升问题，进行了优化，设计了冷却通道。附图说明图1是本专利技术转子的结构示意图。图2是本专利技术的转子结构模块图。图3是本专利技术的转子结构图。具体实施方式下面结合实施例和说明书附图对本专利技术作进一步说明。一种适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子，主要包括，准V型磁钢1、辅动子铁心2、主动子铁心3和冷却通道4组成。如图1所示。本专利技术中，准V型磁钢为一个磁极安装型式，具体来说，将一个磁极等分后成准V字型内嵌安装在转子铁心中，包括一个辅动子铁心2和位于所述辅动子铁心2两侧的两块准V型磁钢1，所述的两个准V型磁钢1构成一个磁极，一个准V型磁钢结构的两个准V型磁钢1的肩部与主动子铁心3轴中心点连线的夹角θ2，满足：其中，p是电机的极数。所述准V型磁钢，等分后的磁钢成θ1角度安装，一个准V型磁钢结构中，两个准V型磁钢1与辅动子铁心2接触面的夹角θ1满足：所述辅动子铁心按照一定的弧形θ2剪裁，该角度θ2与定子等尺寸有关，与这个电机齿槽转矩，谐波等有关。所述主动子铁心，其齿部为导磁材料，其余部分可以为非导磁且高硬度的材料，主要起到支架作用。所述所述冷却通道不仅是冷却通道，而且其宽度，大于或等于准V型永磁块的宽度，隔磁效果明显。冷却通道4的高度D1与准V型磁钢1的宽度D2满足：D1>D2上述的θ1，θ2，和θ3等和D1，D2等在图2中已详细标出。本专利技术准V型磁钢结构转子的三维图形如图3所示(以8极为例)。上述实施例仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本专利技术权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子，其特征在于，该转子包括主动子铁心(3)、设置在所述主动子铁心(3)外侧的准V型磁钢(1)和辅动子铁心(2)，主动子铁心(3)为中空结构，外侧设置有多个齿部，两相邻齿部之间设置有准V型磁钢(1)和辅动子铁心(2)构成的准V型磁钢结构，所述准V型磁钢结构和主动子铁心(3)外侧表面之间有冷却通道(4)。

【技术特征摘要】
1.一种适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子，其特征在于，该转子包括主动子铁心(3)、设置在所述主动子铁心(3)外侧的准V型磁钢(1)和辅动子铁心(2)，主动子铁心(3)为中空结构，外侧设置有多个齿部，两相邻齿部之间设置有准V型磁钢(1)和辅动子铁心(2)构成的准V型磁钢结构，所述准V型磁钢结构和主动子铁心(3)外侧表面之间有冷却通道(4)。2.根据权利要求1所述的适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子，其特征在于，所述准V型磁钢结构包括一个辅动子铁心(2)和位于所述辅动子铁心(2)两侧的两块准V型磁钢(1)，所述的两个准V型磁钢(1)构成一个磁极，一个准V型磁钢结构的两个准V型磁钢(1)的肩部与主动子铁心(3)轴中心点连线的夹角θ2满足：其中，p是电机的极数。3.根据权利要求2所述的适用于高性能电机的准V型磁钢结构转子，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海涛，董坤，胡敏强，程帆，雷蕾，黄磊，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32