电机转子的制造方法、电机转子及电机技术

本发明专利技术公开了一种电机转子的制造方法、电机转子及电机。本发明专利技术电机转子制造方法包括以下步骤：步骤S1，提供磁轭；步骤S2，根据电机转子的磁极未分段前的实际热源分布对磁极进行分段设计，使得每一磁钢单元分段成多块尺寸相同的磁钢、磁极的各磁钢单元所分段成的磁钢的尺寸不完全相同；步骤S3，根据分段设计的结果将分段后的各磁钢单元装配在磁轭上。本发明专利技术根据电机转子的磁极未分段前的实际热源分布，针对发热集中、温度较高的磁极进行分段设计，有效的降低了磁极的涡流损耗，进而减少了磁极产生的热量，有效的抑制了磁极温度升高，避免了磁极在高温下发生磁性能降低、不可逆退磁的问题。

Manufacturing Method of Motor Rotor, Motor Rotor and Motor

The invention discloses a manufacturing method of a motor rotor, a motor rotor and a motor. The manufacturing method of the motor rotor comprises the following steps: (1) providing the yoke; (2) designing the magnetic pole in segments according to the actual heat source distribution before the magnetic pole of the motor rotor is not segmented, so that each magnetic steel unit is segmented into several magnetic steel units with the same size and the size of the magnetic steel units with the same pole is not identical, and the magnetic steel is designed according to the segmented size. Results The segmented magnetic steel units were assembled on the yoke. According to the actual heat source distribution before the magnetic pole of the motor rotor is not segmented, a segmented design is carried out for the pole with concentrated heat and high temperature, which effectively reduces the eddy current loss of the magnetic pole, thereby reducing the heat generated by the magnetic pole, effectively restraining the temperature rise of the magnetic pole, and avoiding the problem of magnetic performance reduction and irreversible demagnetization of the magnetic pole at high temperature.

【技术实现步骤摘要】
电机转子的制造方法、电机转子及电机
本专利技术涉及电机
，特别涉及一种电机转子的制造方法、电机转子及电机。
技术介绍
为了提高永磁电机的功率密度，电机设计时通常选用较高的电负荷、磁负荷和热负荷，因此电机单位体积的损耗和发热量明显增大。如果设计不当，会导致电机散热困难，温升超标。对于连接变频器的永磁电机，这种情况尤为明显。永磁电机的磁极由磁钢构成。由于变频器的输出电压中含有大量的高次谐波，会在电机中产生较大的谐波损耗，引起较高的温升。当连接变频器的永磁电机长时间运行在高温度、强磁场环境条件下，如果磁钢的耐温性能较差，则磁钢容易发生磁性能降低、不可逆退磁等不良结果，导致磁钢失效，永磁电机无法工作，而这些危害总是从磁极的局部温升最高点开始的。磁极的局部温升最高点一方面取决于该位置的散热条件，另一方面与该位置的磁钢涡流损耗大小密切相关。为了抑制磁极温升，提高永磁电机效率，当磁极的散热条件一定时，需要降低磁极的涡流损耗。在不影响电机性能的前提下，现有技术通常采用将磁钢沿电机转子轴向和电机转子圆周方向(以下简称转子周向)均匀分段，进而削弱磁极的涡流损耗。所谓的磁钢均匀分段，即所有的磁钢尺寸相同。如图1所示，磁极21沿电机转子轴向方向固定在磁轭22上，构成磁极21的磁钢均分为磁钢段211。此种均匀分段方法虽然便于磁钢生产和转子制造，但由于磁极沿电机轴向和周向的温度分布实际上是不均匀的，因此磁极均匀分段方法无法有效抑制磁极的局部温升最高点，也使的永磁电机温度分布非常不均匀、不合理。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种电机转子的制造方法、电机转子及电机。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种电机转子的制造方法，所述电机转子包括磁轭和磁极，所述磁极包括多个磁钢单元，其特点在于，所述电机转子的制造方法包括以下步骤：步骤S1：提供所述磁轭；步骤S2：根据所述电机转子的所述磁极未分段前的实际热源分布对所述磁极进行分段设计，使得每一所述磁钢单元分段成多块尺寸相同的磁钢、所述磁极的各所述磁钢单元所分段成的磁钢的尺寸不完全相同；步骤S3：根据所述分段设计的结果将分段后的各所述磁钢单元装配在所述磁轭上。较佳的步骤S2包括以下步骤：步骤S21、根据电磁场有限元仿真，计算所述磁极的涡流损耗；步骤S22、利用温度场有限元仿真对所述磁极进行热场分析，得到所述磁极的温度分析结果；步骤S23、根据所述磁极的温度分析结果，对所述磁极的温度高于预设温度的部分进行分段；步骤S24、对所述磁极分段优化后的电机进行所述电磁场有限元仿真，计算优化后所述磁极的涡流损耗；步骤S25、利用所述温度场有限元仿真对所述磁极分段优化后的电机进行所述热场分析，得到优化后所述磁极的温度分析结果；步骤S26、根据优化后的所述磁极的温度分析结果，判断优化后的所述磁极的温度是否小于预设温度，如果是，则结束；如果否，则重复所述步骤S23、S24、S25和S26。在本方案中，通过采用上述方法，利用有限元仿真技术，可以准确的计算出磁极发热的集中点，并针对该发热集中点采取分段设计，该方案可以有效的降低磁极温度。较佳的，在步骤S23中，对磁极温度高于预设温度的部分进行较多分段，所述步骤S23还包括，对磁极的温度低于预设温度的部分进行较少分段或不分段。在本方案中，通过采用上述方法，对磁极温度较高的部分多分段，可以有效的减少优化运算次数，并大幅降低磁极温度；对磁极温度较低的部分少分段也可以明显的降低磁极温度，降低永磁模块和电机转子的制造成本；对磁极温度较低的部分不分段，可以降低永磁模块和电机转子的制造成本。较佳的，步骤S21包括如下步骤：步骤S101、根据所述磁极未分段的电机建立电机模型，所述电机模型包括定子模型及转子模型，所述转子模型与所述定子模型之间形成气隙；步骤S102、对所述电机模型设定材料属性；步骤S103、对所述电机模型进行网格剖分；步骤S104、对所述电机模型施加边界条件和载荷；步骤S105、对所述电机模型进行求解；步骤S106、对所述电机模型进行后处理，得到所述电机模型的电磁场有限元仿真。较佳的，在所述步骤S26中，如果优化后的所述磁极的温度不小于预设温度，则在随后的步骤S24中，在所述磁极进行电磁场有限元仿真时，所述电机转子的所述磁极的温度较高部分的网格剖分比所述电机转子的所述磁极的温度较低部分的网格剖分更细。在本方案中，通过采用上述方法，能够更准确的模拟磁极的实际情况，进而有利于有效的降低磁钢温度。较佳的，定子模型包括定子铁芯及定子绕组，所述定子铁芯包括硅钢片，所述定子铁芯设有槽，所述定子绕组包括线圈，所述线圈嵌放在所述槽的内部，所述转子模型包括所述磁钢单元及所述磁轭，所述磁钢单元固定在所述磁轭上。较佳的，步骤S2中的所述分段设计包括对所述磁钢沿所述转子的轴向和/或所述转子的周向分段。较佳的，在所述电机模型中，距离所述气隙较近部分的网格剖分比距离所述气隙较远部分的网格剖分更细。在本方案中，通过采用上述方法，能够更准确的模拟电机中磁场的实际情况，进而有利于有效的降低磁钢温度。较佳的，各所述磁钢单元沿所述电机转子的周向分布为多列，每一列的各所述磁钢单元的尺寸相同且沿所述电机转子的轴向分布，步骤S2中将同一列的各所述磁钢单元分段设计为尺寸不完全相同的磁钢。一种电机转子，所述电机转子包括磁轭和磁极，所述磁极包括多个磁钢单元，其特点在于，每个所述磁钢单元被分段为多块尺寸相同的磁钢，所述磁极的各所述磁钢单元所分段成的磁钢的尺寸不完全相同，其中每一所述磁钢单元的分段数量与所述磁极分段前的实际热源分布相关。在本方案中，通过采用上述方法，根据实际热源的分布情况，在热源集中，温度较高的区域，将磁钢单元分段成尺寸较小的磁钢，温度较低的区域，将磁钢单元分段成尺寸较大的磁钢，既可以有效的降低磁钢的温度，也能避免磁钢分段过小，降低磁钢的安装成本。较佳的，所述磁极分段前的实际热源分布通过有限元仿真计算出未分段的所述磁极的温度分布得到。较佳的，每一所述磁钢单元在所述电机转子的轴向方向上和/或周向方向上分段成多块磁钢。在本方案中，通过采用上述结构形式，将磁钢沿电机转子轴向和/或电机转子周向进行分段，可以有效的降低磁钢的温度。较佳的，各所述磁钢单元沿所述电机转子的周向分布为多列，每一列的各所述磁钢单元尺寸相同且沿所述电机转子的轴向分布，同一列的各所述磁钢单元所分段成的磁钢的尺寸不完全相同。一种电机，其特点在于，包括如上所述的电机转子。较佳的，电机还设有散热通道，散热通道通入散热流体，散热流体用于电机散热。较佳的，所述散热流体的流向为从所述电机的中间流向所述电机的两端，位于所述电机转子的轴向中间部位的所述磁钢的体积大于位于所述电机转子的轴向两端部位的所述磁钢的体积。较佳的，散热流体的流向为从电机的两端流向电机的中间，位于电机转子轴向中间部位的磁钢的体积小于位于电机转子轴向两端部位的磁钢的体积。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术根据电机转子的磁极未分段前的实际热源分布，针对发热集中、温度较高的磁极进行分段设计，有效的降低了磁极的涡流损耗，进而减少了磁极产生的热量，有效的抑制了磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机转子的制造方法，所述电机转子包括磁轭和磁极，所述磁极包括多个磁钢单元，其特征在于，所述电机转子的制造方法包括以下步骤：步骤S1：提供所述磁轭；步骤S2：根据所述电机转子的所述磁极未分段前的实际热源分布对所述磁极进行分段设计，使得每一所述磁钢单元分段成多块尺寸相同的磁钢、所述磁极的各所述磁钢单元所分段成的磁钢的尺寸不完全相同；步骤S3：根据所述分段设计的结果将分段后的各所述磁钢单元装配在所述磁轭上。

【技术特征摘要】
1.一种电机转子的制造方法，所述电机转子包括磁轭和磁极，所述磁极包括多个磁钢单元，其特征在于，所述电机转子的制造方法包括以下步骤：步骤S1：提供所述磁轭；步骤S2：根据所述电机转子的所述磁极未分段前的实际热源分布对所述磁极进行分段设计，使得每一所述磁钢单元分段成多块尺寸相同的磁钢、所述磁极的各所述磁钢单元所分段成的磁钢的尺寸不完全相同；步骤S3：根据所述分段设计的结果将分段后的各所述磁钢单元装配在所述磁轭上。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：步骤S21、根据电磁场有限元仿真，计算所述磁极的涡流损耗；步骤S22、利用温度场有限元仿真对所述磁极进行热场分析，得到所述磁极的温度分析结果；步骤S23、根据所述磁极的温度分析结果，对所述磁极的温度高于预设温度的部分进行分段；步骤S24、对所述磁极分段优化后的电机进行所述电磁场有限元仿真，计算优化后所述磁极的涡流损耗；步骤S25、利用所述温度场有限元仿真对所述磁极分段优化后的电机进行所述热场分析，得到优化后所述磁极的温度分析结果；步骤S26、根据优化后的所述磁极的温度分析结果，判断优化后的所述磁极的温度是否小于预设温度，如果是，则结束；如果否，则重复所述步骤S23、S24、S25和S26。3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在步骤S23中，对所述磁极的温度高于预设温度的部分进行较多分段，所述步骤S23还包括，对所述磁极的温度低于预设温度的部分进行较少分段或不分段。4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S21包括如下步骤：步骤S101、根据所述磁极未分段的电机建立电机模型，所述电机模型包括定子模型及转子模型，所述转子模型与所述定子模型之间形成气隙；步骤S102、对所述电机模型设定材料属性；步骤S103、对所述电机模型进行网格剖分；步骤S104、对所述电机模型施加边界条件和载荷；步骤S105、对所述电机模型进行求解；步骤S106、对所述电机模型进行后处理，得到所述电机模型的电磁场有限元仿真。5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤S26中，如果优化后的所述磁极的温度不小于预设温度，则在随后的步骤S24中，在所述磁极进行电磁场有限元仿真时，所述电机转子的所述磁极的温度较高部分的网格剖分比所述电机转子的所述磁极的温度较低部分的网格剖分更细。6.如权利要求4所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：万保库，孙杨，王建勇，
申请(专利权)人：上海电气风电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31