一种IPM电机转子及条状导热材料径向长度的获取方法技术

本发明专利技术公开了一种IPM电机转子及条状导热材料径向长度的获取方法，包括同轴套装的转轴和转子铁芯；转子铁芯沿周向均匀内置布设有若干个转子铁芯槽，每个转子铁芯槽均沿径向设置；每个转子铁芯槽内均布设有磁钢和条状导热材料；其中，条状导热材料朝向转轴一侧，且条状导热材料为导热系数和膨胀系数均大于硅钢片的不导磁材料。条状导热材料优选为铝条。相邻两个条状导热材料之间的转子铁芯上均设置一个隔磁桥。本申请在没有端面磁钢挡板时高速运转的可靠性，增强转子的散热效果和降低电机磁钢成本。

【技术实现步骤摘要】
一种IPM电机转子及条状导热材料径向长度的获取方法
本专利技术涉及永磁同步电机领域，特别是一种IPM电机转子及条状导热材料径向长度的获取方法。
技术介绍
随着中国大力推进工业4.0的进程，带动大批企业由劳动密集型企业转向高度自动化企业；随着企业自动化程度的不断深入，对工业永磁同步电机的要求也越来越苛刻，电机由设计结构简单的SPM电机转向结构更加紧凑、过载能力更好的IPM电机；所以IPM电机转子结构的设计成为整个电机的关键。现有的IPM电机转子结构，具有如下几个方面的不足，有待进行改进：1、现有的转子端面需要加磁钢压板，以保证磁钢长时间运行不会甩脱。磁钢压板的存在，运行过程中，会出现如下方面的技术问题：1）、增加转子惯量，电机响应速度会有所降低。2)、增加了生产成本及降低了生产效率。3)、磁钢压板会遮挡隔磁桥孔，阻碍空气流动，不利于转子散热。2、散热效率差，影响电机效率。3、磁钢使用量大，成本投入高。
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IPM电机转子及条状导热材料径向长度的获取方法，该IPM电机转子能够增强转子及条状导热材料径向长度的获取方法在没有端面磁钢挡板时高速运转的可靠性，增强转子的散热效果和降低电机磁钢成本。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种IPM电机转子，包括同轴套装的转轴和转子铁芯；转子铁芯沿周向均匀内置布设有若干个转子铁芯槽，每个转子铁芯槽均沿径向设置。每个转子铁芯槽内均布设有磁钢和条状导热材料；其中，条状导热材料朝向转轴一侧，且条状导热材料为导热系数和膨胀系数均大于硅钢片的不导磁材料。假设转子铁芯槽的径向长度为L，则条状导热材料的径向长度为0.09L—0.15L。条状导热材料的周向长度等于磁钢的周向长度。条状导热材料为铝条。相邻两个条状导热材料之间的转子铁芯上均设置一个隔磁桥。每个隔磁桥的截面形状均为类五边形，类五边形朝向转轴的一侧为弧形边，类五边形背离转轴的一侧为尖角。磁钢和条状导热材料与转子铁芯槽之间均设置有粘接层。一种IPM电机转子中条状导热材料径向长度的获取方法，包括如下步骤。步骤1，建立IPM电机二维仿真模型：通过MotorSolve电机仿真软件，建立IPM电机的二维仿真模型，IPM电机包括如权利要求1-7任一项所述的IPM电机转子。步骤2，条状导热材料的径向尺寸赋值：将条状导热材料径向尺寸a赋值为：0L、0.03L、0.06L、0.09L、0.12L、0.15L和0.18L，共计7个特征取值点。步骤3，参数化扫描：在保证电机反电势不变的情况下，通过MotorSolve电机仿真软件对条状导热材料径向尺寸的7个特征取值点均进行参数化扫描，得到每个特征取值点的电机损耗值、电机输出功率、电机齿槽转矩和电机效率。步骤4，电机损耗排序：假设7个特征取值点所对应的电机损耗值依次为P0L、P0.03L、P0.06L、P0.09L、P0.12L、P0.15L和P0.18L。将7个特征取值点的电机损耗值从大到小排序，则为：P0.03L>P0L>P0.06L>P0.09L=P0.12L>P0.15L>P0.18L。步骤5，电机输出功率比较：将7个特征取值点的电机输出功率进行比较，发现条状导热材料取0.18L时的电机输出功率已小于额定功率的5%，故剔除0.18L这一特征取值点。步骤6，电机齿槽转矩比较：假设剩余6个特征取值点的电机齿槽转矩依次为T0L、T0.03L、T0.06L、T0.09L、T0.12L和T0.15L。将剩余6个特征取值点的电机齿槽转矩从大到小排序，则为：T0.06L>T0.03L>T0L>T0.09L>T0.12L>T0.15L。由于T0.06L和T0.03L明显高于T0L，故剔除0.06L、0.03L和0L这三个特征取值点，故剩余0.09L、0.12L、0.15L三个特征取值点。步骤7，电机效率比较：假设剩余0.09L、0.12L、0.15L三个特征取值点所对应的电机效率依次为η0.09L、η0.12L和η0.15L。将这三个特征取值点的电机效率从大到小排序，则为：η0.09L>η0.12L>η0.15L，且三个特征取值点的电机效率在0.8%内浮动。故条状导热材料的径向尺寸的取值范围为0.09L—0.15L。步骤8，功率验证：仿真条状导热材料径向尺寸在0.09L—0.15L内随机取值时的电机功率，得出电机功率的浮动在3%以内，满足设计要求。当需要最低的成本时，条状导热材料径向尺寸取0.15L；当需要最高的电机效率时，条状导热材料径向尺寸取0.09L。本专利技术具有如下有益效果：1、本申请中，条状导热材料的膨胀系数大于硅钢片，也即大于磁钢。当转子高速运转时，会发热，使得条状导热材料膨胀，从而将硅钢挤压在转子铁芯槽内，以保证磁钢长时间运行不会甩脱。从而能够省去端面磁钢压板的工艺，而且增强了转子高速运转时磁钢机构的可靠性。进一步，端面磁钢压板的省去，一方面能够降低转子惯量，提高电机响应速度；另一方面，能降低生产成本提高生产效率，同时还有助于转子通风和散热。2、本申请中，条状导热材料的导热系数大于硅钢片，也即大于磁钢。当转子高速运转时，能将磁钢产生的热量快速进行传导。进一步，隔磁桥的设置，高速运转情况下，能将条状导热材料传导的热量，带动热气流流过隔磁桥，有助于加快电机转子的快速散热。3、条状导热材料的径向长度取值为0.09L—0.15L，进而能够在保证电机基本性能持平的情况下，减少15%左右的磁钢成本。4、隔磁桥设置为类五边形，能减少磁钢漏磁、提高空载反电势的正弦度、以及提高弱磁扩速能力。附图说明图1显示了本专利技术一种IPM电机转子的结构示意图。图2显示了将转子铁芯槽内填满磁钢时的磁场仿真示意图。图3显示了采用本申请IPM电机转子后的磁场仿真示意图。其中有：1.转子铁芯；2.磁钢；3.条状导热材料；4.隔磁桥；5.转轴；6.磁钢与转轴之间的转子铁芯区域；7.朝向转轴的磁钢区域；8.条状导热材料与转轴之间的转子铁芯区域；9.朝向条状导热材料的磁钢区域。另外，a表示条状导热材料的径向长度，b表示条状导热材料的周向长度。具体实施方式下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本专利技术的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IPM电机转子，其特征在于：包括同轴套装的转轴和转子铁芯；转子铁芯沿周向均匀内置布设有若干个转子铁芯槽，每个转子铁芯槽均沿径向设置；/n每个转子铁芯槽内均布设有磁钢和条状导热材料；其中，条状导热材料朝向转轴一侧，且条状导热材料为导热系数和膨胀系数均大于硅钢片的不导磁材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种IPM电机转子，其特征在于：包括同轴套装的转轴和转子铁芯；转子铁芯沿周向均匀内置布设有若干个转子铁芯槽，每个转子铁芯槽均沿径向设置；
每个转子铁芯槽内均布设有磁钢和条状导热材料；其中，条状导热材料朝向转轴一侧，且条状导热材料为导热系数和膨胀系数均大于硅钢片的不导磁材料。


2.根据权利要求1所述的IPM电机转子，其特征在于：假设转子铁芯槽的径向长度为L，则条状导热材料的径向长度为0.09L—0.15L。


3.根据权利要求2所述的IPM电机转子，其特征在于：条状导热材料的周向长度等于磁钢的周向长度。


4.根据权利要求3所述的IPM电机转子，其特征在于：条状导热材料为铝条。


5.根据权利要求4所述的IPM电机转子，其特征在于：相邻两个条状导热材料之间的转子铁芯上均设置一个隔磁桥。


6.根据权利要求5所述的IPM电机转子，其特征在于：每个隔磁桥的截面形状均为类五边形，类五边形朝向转轴的一侧为弧形边，类五边形背离转轴的一侧为尖角。


7.根据权利要求1所述的IPM电机转子，其特征在于：磁钢和条状导热材料与转子铁芯槽之间均设置有粘接层。


8.一种IPM电机转子中条状导热材料径向长度的获取方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，建立IPM电机二维仿真模型：通过MotorSolve电机仿真软件，建立IPM电机的二维仿真模型，IPM电机包括如权利要求1-7任一项所述的IPM电机转子；
步骤2，条状导热材料的径向尺寸赋值：将条状导热材料径向尺寸a赋值为：0L、0.03L、0.06L、0.09L、0.12L、0.15L和0.18L，共计7个特征取值点；
步骤3，参数化扫描：在保证电机反电势不变的情况下，通过MotorSolve电机仿真软件对条状导热材料径向尺寸的7个特征取值点均进行参数化扫描，得到每个特征取值点的电机损耗值、电机输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：印光宇，沈加利，徐兆明，冯满君，
申请(专利权)人：江苏上骐集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32