一种内置式永磁电机转子制造技术

本发明专利技术公开了一种内置式永磁电机转子，包括传统内置式永磁电机转子铁心、交替极内置式永磁电机转子铁心、转轴和永磁体。交替极内置式永磁电机转子铁心的两侧各设置一个传统内置式永磁电机转子铁心；每个传统内置式永磁电机转子铁心的轴向长度为整个内置式永磁电机转子铁心轴向长度的0.1‑0.3倍；传统内置式永磁电机转子铁心沿周向均匀布设有2p个永磁体槽；相邻两个永磁体槽之间构成导磁桥；交替极内置式永磁电机转子铁心沿周向均匀布设有p个永磁体槽；每个永磁体槽内均布设一个永磁体，每个永磁体的两侧均设置有周向隔磁槽。本发明专利技术采用能在降低电机的成本和保证转矩输出能力的同时，削弱转轴端部的漏磁及其磁化。

Built in permanent magnet motor rotor

The invention discloses a built-in type permanent magnet motor rotor, including traditional permanent magnet motor rotor core, alternating pole built-in permanent magnet motor rotor, shaft and permanent magnet. Alternately on both sides of the permanent magnet motor rotor pole core are respectively provided with a traditional built-in permanent magnet motor rotor; axial length of each traditional built-in permanent magnet motor rotor is the core axial length of built-in permanent magnet motor rotor 0.1 0.3 times; the traditional permanent magnet motor rotor core along the circumferential direction evenly distributed with 2P permanent magnet slot; between two adjacent permanent magnets groove magneticbridge; alternating pole built-in permanent magnet motor rotor core distributed uniformly along the circumference of P permanent magnet grooves; each of the permanent magnets are placed inside the tank of a permanent magnet, permanent magnets are arranged on both sides of each week to have the magnetic isolation groove. The invention can reduce the magnetic leakage and the magnetization of the shaft end at the same time of reducing the cost of the motor and ensuring the output capacity of the torque.

【技术实现步骤摘要】
一种内置式永磁电机转子
本专利技术涉及一种电机设计领域，特别是一种内置式永磁电机转子。
技术介绍
近些年，由于永磁电机具有高转矩密度、高效率，被广泛应用于家电、电动汽车、风力发电和航空航天等场合。高能量密度的稀土永磁材料在永磁电机的设计和产品化中备受青睐。由于内置式永磁电机的永磁体置于转子铁心的内部，当电机转子运行在比较高的转速时，仍然能够保证电机转子的安全性。而且，内置式永磁电机的转子铁心中插入永磁体，永磁体的形状可以根据不同的性能要求设计成不同的形状，转子铁心空间被有效的利用。根据永磁同步电机的坐标变换理论，内置式永磁电机的直轴磁路和交轴磁路，如图2所示。直轴磁路25：永磁体→气隙→定子铁心→气隙→相邻的永磁体→转子铁心→回到永磁体。交轴磁路26：转子铁心的导磁桥→气隙→定子铁心→气隙→相邻的导磁桥→转子铁心→回到开始的导磁桥。可见，其直轴磁路不经过永磁体，而永磁体的磁阻比铁心的磁阻大的多，所以直轴磁路的磁阻大于交轴磁路的磁阻，因此其直轴电感小于交轴电感。内置式永磁同步电机的电磁转矩Te表达式，如式(a)所示。式(a)中，p为电机的极对数，ψpm为永磁磁链，Ld和Lq分别为直轴电感和交轴电感，id和iq分别为电枢绕组的直轴电流和交轴电流。Ia是正弦相电流的峰值，β是电流相位角。Tpm和Tr分别是永磁转矩分量和磁阻转矩分量。由于内置式永磁电机的直轴电感小于交轴电感，因此其输出转矩中不仅含有永磁转矩分量，还含有磁阻转矩分量，使得内置式永磁电机有着很宽的恒功率运行区域。正因为如此，内置式永磁电机经常应用于电动汽车、船舶推进等需要调速运行的场合。但是，内置式永磁电机的加工工艺较为复杂。加上大量价格较高的稀土永磁体的使用，导致内置式永磁电机的生产成本较高。为了降低内置式永磁电机的成本，专利技术专利201310042049.9和201210005015.8提供了永磁体内置式的交替极永磁电机。另外，交替极表面式永磁电机的转轴端部会有单极性漏磁，使得电机的转轴端部发生磁化，这将对整个电机系统的可靠性和安全性产生影响。专利技术专利201611011019.1提出采用转子分段的方法，在转子和转轴内部提供漏磁路径，削弱了转轴端部的磁化。然而，两段转子交界处存在轴向漏磁，其漏磁路径如图15所示：一段转子的永磁体→气隙→相邻的另一段转子上的永磁体→转子铁心→回到开始的永磁体。尽管，专利技术专利201611011019.1可以降低转轴端部的漏磁，避免其磁化，但是，两段转子交界处的漏磁会降低转矩输出能力，永磁体的利用率较低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种内置式永磁电机转子，该内置式永磁电机转子采用传统内置式永磁电机转子铁心和交替极内置式永磁电机转子铁心相结合的方法，在降低电机的成本和保证转矩输出能力的同时，削弱转轴端部的漏磁及其磁化。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种内置式永磁电机转子，包括传统内置式永磁电机转子铁心、交替极内置式永磁电机转子铁心、转轴和永磁体。传统内置式永磁电机转子铁心和交替极内置式永磁电机转子铁心均同轴套装在转轴上，且交替极内置式永磁电机转子铁心的两侧各设置一个传统内置式永磁电机转子铁心。每个传统内置式永磁电机转子铁心的轴向长度均为整个内置式永磁电机转子铁心轴向长度的0.1-0.3倍。传统内置式永磁电机转子铁心在半径为r的圆环侧面上，沿周向均匀布设有2p个永磁体槽，其中，p为电机极对数。位于相邻两个永磁体槽之间的传统内置式永磁电机转子铁心部分构成导磁桥。交替极内置式永磁电机转子铁心在半径为r的圆环侧面上，沿周向均匀布设有p个永磁体槽。交替极内置式永磁电机转子铁心和传统内置式永磁电机转子铁心的半径相等，均记为R，则0.6R＜r＜R。每个永磁体槽内均布设一个永磁体，每个永磁体的两侧均设置有周向隔磁槽。交替极内置式永磁电机转子铁心中布设的所有永磁体的充磁方向相同。布设在传统内置式永磁电机转子铁心中相邻两个永磁体槽内的两个永磁体的充磁方向相反，形成一对磁极。传统内置式永磁电机转子铁心和交替极内置式永磁电机转子铁心均为导磁材料。两个传统内置式永磁电机转子铁心的轴向长度相等。每个传统内置式永磁电机转子铁心的轴向长度均为整个内置式永磁电机转子铁心轴向长度的0.3倍。交替极内置式永磁电机转子铁心中布设的永磁体记为永磁体一，则每个永磁体一的极弧系数αp1＝θm1p/(2π)，其中θm1为永磁体一的最大圆心角；αp1取值范围为0.3-0.8。传统内置式永磁电机转子铁心中布设的永磁体记为永磁体二，则永磁体二的极弧系数αp2＝θm2p/π，其中θm2为永磁体二的最大圆心角；αp2取值范围为0.7-0.95。每个传统内置式永磁电机转子铁心与交替极内置式永磁电机转子铁心之间各设置有一个轴向隔磁槽，轴向隔磁槽的轴向长度系数其中Lb为轴向隔磁槽的轴向长度，Lm为交替极内置式永磁电机转子铁心的轴向长度；ka取值范围为0-0.1。永磁体采用径向充磁或者平行充磁。每个永磁体槽的形状均为条形或V形；当呈V形时，每个V形永磁体槽均由两个对称设置的条状槽拼合形成，且V形的顶端朝向传统内置式永磁电机转子铁心或交替极内置式永磁电机转子铁心的圆心。本专利技术采用上述结构后，具有如下有益效果：.在交替极内置式永磁电机转子铁心的两侧并列设计有传统内置式永磁电机转子铁心，由于交替极内置式永磁电机转子铁心处于中间，这样的结构增大了交替极内置式永磁电机转子中永磁体的单极性漏磁磁通路径的磁阻，导致其大部分漏磁不会通过转轴端部，削弱了转轴端部的单极性漏磁。附图说明图1显示了本专利技术实施例1中交替极内置式永磁电机转子的截面结构示意图。图2显示了本专利技术实施例1中传统内置式永磁电机转子的截面结构示意图。图3显示了本专利技术实施例1中内置式永磁电机转子无轴向隔磁槽时的立体结构图。图4显示了本专利技术实施例1中内置式永磁电机转子有轴向隔磁槽时的立体结构图。图5显示了本专利技术实施例1中内置式永磁电机转子端部漏磁磁通路径示意图。图6显示了本专利技术实施例2中交替极内置式永磁电机转子的截面结构示意图。图7显示了本专利技术实施例2中传统内置式永磁电机转子的截面结构示意图。图8显示了本专利技术实施例2中内置式永磁电机转子无轴向隔磁槽时的立体结构图。图9显示了本专利技术实施例2中内置式永磁电机转子有轴向隔磁槽时的立体结构图。图10显示了实施例1中一种永磁电机转子与现有技术中电机转子的电磁转矩对比图。图11显示了实施例1及实施例2中△Tavg随kl变化关系图。图12显示了实施例1及实施例2中△Be随kl变化关系图。图13显示了实施例1及实施例2中△Vm随kl变化关系图。图14显示了实施例1中本专利技术(kl＝0.3时)和交替极永磁电机在转轴端部40mm处的磁密对比图。图15显示了
技术介绍
201611011019.1中两段转子交界处的漏磁路径示意图。图16显示了实施例1在常规永磁电机转子铁心与交替极永磁电机转子铁心交界处的漏磁分析图。图17显示了本专利技术实施例1的磁通路径示意图。图18显示了实施例2在常规永磁电机转子铁心与交替极永磁电机转子铁心交界处的漏磁分析图。图19显示了本专利技术实施例2的磁通路径示意图。图20显示了实施例2中内置式永磁电机转子端部漏磁磁通路径示意图。图21显示了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置式永磁电机转子，其特征在于：包括传统内置式永磁电机转子铁心、交替极内置式永磁电机转子铁心、转轴和永磁体；传统内置式永磁电机转子铁心和交替极内置式永磁电机转子铁心均同轴套装在转轴上，且交替极内置式永磁电机转子铁心的两侧各设置一个传统内置式永磁电机转子铁心；每个传统内置式永磁电机转子铁心的轴向长度为整个内置式永磁电机转子铁心轴向长度的0.1‑0.3倍；传统内置式永磁电机转子铁心在半径为r的圆环侧面上，沿周向均匀布设有2p个永磁体槽，其中，p为电机极对数；位于相邻两个永磁体槽之间的传统内置式永磁电机转子铁心部分构成导磁桥；交替极内置式永磁电机转子铁心在半径为r的圆环侧面上，沿周向均匀布设有p个永磁体槽；交替极内置式永磁电机转子铁心和传统内置式永磁电机转子铁心的半径相等，均记为R，则0.6R＜r＜R；每个永磁体槽内均布设一个永磁体，每个永磁体的两侧均设置有周向隔磁槽；交替极内置式永磁电机转子铁心中布设的所有永磁体的充磁方向相同；布设在传统内置式永磁电机转子铁心中相邻两个永磁体槽内的两个永磁体的充磁方向相反，形成一对磁极；传统内置式永磁电机转子铁心和交替极内置式永磁电机转子铁心均为导磁材料。...

【技术特征摘要】
1.一种内置式永磁电机转子，其特征在于：包括传统内置式永磁电机转子铁心、交替极内置式永磁电机转子铁心、转轴和永磁体；传统内置式永磁电机转子铁心和交替极内置式永磁电机转子铁心均同轴套装在转轴上，且交替极内置式永磁电机转子铁心的两侧各设置一个传统内置式永磁电机转子铁心；每个传统内置式永磁电机转子铁心的轴向长度为整个内置式永磁电机转子铁心轴向长度的0.1-0.3倍；传统内置式永磁电机转子铁心在半径为r的圆环侧面上，沿周向均匀布设有2p个永磁体槽，其中，p为电机极对数；位于相邻两个永磁体槽之间的传统内置式永磁电机转子铁心部分构成导磁桥；交替极内置式永磁电机转子铁心在半径为r的圆环侧面上，沿周向均匀布设有p个永磁体槽；交替极内置式永磁电机转子铁心和传统内置式永磁电机转子铁心的半径相等，均记为R，则0.6R＜r＜R；每个永磁体槽内均布设一个永磁体，每个永磁体的两侧均设置有周向隔磁槽；交替极内置式永磁电机转子铁心中布设的所有永磁体的充磁方向相同；布设在传统内置式永磁电机转子铁心中相邻两个永磁体槽内的两个永磁体的充磁方向相反，形成一对磁极；传统内置式永磁电机转子铁心和交替极内置式永磁电机转子铁心均为导磁材料。2.根据权利要求1所述的内置式永磁电机转子，其特征在于：两个传统内置式永磁电机转子铁心的轴向长度相等。3.根据权利要求2所述的内置式永磁电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，李健，吴科明，刘闯，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32