一种永磁电机转子制造技术

本发明专利技术为适用于飞机电推进系统的一种永磁电机转子，转子包括永磁体、转子轭、转子支架、鼠笼式阻尼绕组和风嘴等。永磁体安装于转子轭上，转子轭安装于转子支架上，鼠笼式阻尼绕组安装于转子表面，充当永磁体的安装工装，也可用于固定永磁体，阻尼绕组端板充当平衡端板，用于转子动平衡校正。转子设置轴向风道，风道设置在转子轭上或转子支架上，也可采用中空阻尼绕组形成风道。风道进风口不做处理，出风口设置风嘴，风道两端在旋转时能够产生压差，产生自吸风效果。该转子设计方案结构简单，无需外加冷却设备就可提升永磁电机转子冷却效果，能够增强飞机电推进用永磁电机的运行可靠性，同时也可以应用于新能源汽车、家用电器等其他领域。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机转子
本专利技术涉及一种轻量化低损耗永磁电机转子，属于电机

技术介绍
永磁电机具有高转矩密度和高效率的特点，已在新能源汽车、家用电器、航空航天等领域获得了广泛应用。目前飞机电气化作为航空技术发展的重要方向，诞生了多电/全电飞机、电推进飞机等先进概念与技术，而电机系统作为其最重要的核心，在功率密度、转矩密度、效率、可靠性等方面必须达到比现有水平更高的要求。永磁电机正是凭借其优点，成为了航空应用领域有力的竞争者。与电励磁电机相比，永磁电机的励磁磁势源于永磁体，永磁体经过充磁，能够永久提供一定强度的磁场。得益于高性能稀土永磁材料的发展，目前的永磁体能够凭借较小的体积提供相当强度的磁场，为永磁电机带来了高功率密度和高转矩密度的优势。同时，永磁电机没有励磁损耗，效率更高。但是稀土永磁体一般具有导电性，当经过永磁体的磁通发生变化时，永磁体中将感应出电势，从而产生涡流，涡流的热效应会使永磁体发热。而永磁体对温度较为敏感，温度升高会导致永磁体磁性能下降，温度升高至永磁体耐温极限，永磁体会永久退磁。在永磁电机系统运行过程中，其电枢电流往往含有一定的谐波分量，这些谐波分量产生的谐波磁场转速均不为同步速，将导致永磁体上产生涡流损耗。一般而言，永磁电机的损耗主要集中在定子上，永磁电机定子设计有冷却系统，而永磁电机转子损耗较为有限，在转子上设置冷却系统将导致结构复杂化，增加重量，因而通常不在转子上设置专门的冷却系统，这会使得热量在永磁体上积累，导致永磁体温度升高，提高了永磁体退磁的风险。此外，永磁电机转子的有效部分为永磁体和铁心，为了降低永磁电机的重量，需要对永磁电机转子进行合适的设计，最大化利用材料的性能，达到轻量化的目的。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术旨在提供一种新型永磁电机转子结构，该结构具有轻量化的特点，能够降低定子谐波磁场引起的转子损耗，能够通过自身结构进行吸风冷却。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种轻量化低损耗永磁电机转子，永磁电机转子包括永磁体、转子轭、转子支架、阻尼绕组和风嘴；所述阻尼绕组为鼠笼式阻尼绕组，其安装于转子表面；所述永磁体安装于转子轭上，在转子上沿轴向方向设有轴向风道，在转子轭两端设有端板，一端的端板上设有风嘴。进一步的，所述永磁体为表贴式安装于转子轭上，若永磁体为Halbach阵列形式安放，取消转子轭，此时永磁体直接安装在转子支架上。进一步的，所述鼠笼式阻尼绕组，由阻尼条和两侧的端板组成，阻尼条和端板均由导体制成。进一步的，所述端板作为转子平衡端板，用于转子动平衡校正；在转子装配时，阻尼绕组作为永磁体的安装工装使用，阻尼条与永磁体表面设置的定位槽相互配合；阻尼绕组同时起固定永磁体的作用，电机转速较高时可通过护套提高转子强度。进一步的，所述轴向风道的位置安装于转子轭中或转子支架上，或者采用中空阻尼条充当轴向风道；如果在转子轭设置轴向风道，则根据磁力线走向设置轴向风道。进一步的，所述风道一侧不做处理，另一侧设置风嘴；转子转动时风嘴一侧的气流速度大于另一侧，造成风道两端的压差，实现转子自吸风。作为一种优选，所述转子轭通过叠片叠压而成，或者是整块导磁材料；所述转子轭通过过盈配合安装于转子支架上，转子轭与转子支架间通过键槽传递扭矩。作为一种优选，所述转子支架由钛合金或铝合金制成，为辐条式结构或者空心杯结构，转子支架套装在转子轴上。采用上述方案后，本专利技术与现有永磁体转子结构相比，具有以下优势：（1）转子结构追求轻量化设计，相同电磁参数下的重量更轻；（2）能够有效抑制定子谐波磁场引起的转子损耗，最大化降低转子的发热量，提高电机效率，降低永磁体退磁风险；（3）自吸气结构实现对转子的冷却，进一步降低永磁体退磁风险，提高电机可靠性，由于转子无需额外冷却结构，同时有助于实现转子轻量化设计。附图说明图1为永磁电机转子结构图，（a）：转子轭轴向风道，（b）：中空阻尼条轴向风道；图2为永磁电机转子剖面图，（a）：转子轭轴向风道，（b）：中空阻尼条轴向风道；图3为轴向风道设置位置示意图，（a）：转子轭轴向风道，（b）：中空阻尼条轴向风道；图4为鼠笼式阻尼绕组结构图，（a）：普通阻尼绕组，（b）：中空阻尼绕组；图5为阻尼绕组作为安装工装使用时的示意图，（a）：普通阻尼绕组，（b）：中空阻尼绕组；图6为轴向风道自吸气原理图；图中，1-永磁体，2-阻尼条，3-转子支架，4-端板，5-风嘴，6-转子轭，7-轴向风道，8-转轴。具体实施方式以下结合附图，对专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术提供一种轻量化低损耗永磁电机转子，该永磁电机转子包括永磁体、转子轭、转子支架、阻尼绕组和风嘴；所述阻尼绕组为鼠笼式阻尼绕组，其安装于转子表面；所述永磁体安装于转子轭上，在转子上沿轴向方向设有轴向风道，在转子轭两端设有端板，一端的端板上设有风嘴。进一步的，所述永磁体为表贴式安装于转子轭上，若永磁体为Halbach阵列形式安放，取消转子轭，此时永磁体直接安装在转子支架上。进一步的，所述鼠笼式阻尼绕组，由阻尼条和两侧的端板组成，阻尼条和端板均由导体制成。进一步的，所述端板作为转子平衡端板，用于转子动平衡校正；在转子装配时，阻尼绕组作为永磁体的安装工装使用，阻尼条与永磁体表面设置的定位槽相互配合；阻尼绕组同时起固定永磁体的作用，电机转速较高时可通过护套提高转子强度。进一步的，所述轴向风道的位置安装于转子轭中或转子支架上，或者采用中空阻尼条充当轴向风道；如果在转子轭设置轴向风道，则根据磁力线走向设置轴向风道。进一步的，所述风道一侧不做处理，另一侧设置风嘴；转子转动时风嘴一侧的气流速度大于另一侧，造成风道两端的压差，实现转子自吸风。作为一种优选，所述转子轭通过叠片叠压而成，或者是整块导磁材料；所述转子轭通过过盈配合安装于转子支架上，转子轭与转子支架间通过键槽传递扭矩。作为一种优选，所述转子支架由钛合金或铝合金制成，为辐条式结构或者空心杯结构，转子支架套装在转子轴上。如图1所示，本专利技术提供一种轻量化高效永磁电机转子，所述永磁电机转子包括永磁体1、鼠笼式阻尼绕组、转子支架3、风嘴5和转子轭6等。鼠笼式阻尼绕组由阻尼条2和两侧端板4构成。具体的说，如图2所示，本专利技术提供的永磁电机转子，永磁体1安装于转子轭6上，转子轭6套装在转子支架3上，转子支架3安装于转轴8上。阻尼条2嵌于永磁体1表面，阻尼条2与两侧端板4连接形成鼠笼式阻尼绕组。轴向风道7设置在转子轭6上，风道7一侧设置风嘴5，如图1（a）。也可通过中空阻尼条2形成轴向风道7，如图1（b）。如图3所示，设置转子轭轴向风道7时需要考虑永磁体1磁力线走向，风道7需设置在每个极的正下方。图4为鼠笼式阻尼绕组结构图，阻尼绕组包括阻尼条2和两侧端板4，连接方式可以为焊接或压接等。图5为阻尼绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁电机转子，其特征在于：所述永磁电机转子包括永磁体、转子轭、转子支架、阻尼绕组和风嘴；所述阻尼绕组为鼠笼式阻尼绕组，其安装于转子表面；所述永磁体安装于转子轭上，在转子上沿轴向方向设有轴向风道，在转子轭两端设有端板，一端的端板上设有风嘴。/n

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机转子，其特征在于：所述永磁电机转子包括永磁体、转子轭、转子支架、阻尼绕组和风嘴；所述阻尼绕组为鼠笼式阻尼绕组，其安装于转子表面；所述永磁体安装于转子轭上，在转子上沿轴向方向设有轴向风道，在转子轭两端设有端板，一端的端板上设有风嘴。


2.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：所述永磁体为表贴式安装于转子轭上，若永磁体为Halbach阵列形式安放，取消转子轭，此时永磁体直接安装在转子支架上。


3.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：
所述鼠笼式阻尼绕组，由阻尼条和两侧的端板组成，阻尼条和端板均由导体制成。


4.根据权利要求1所述的永磁电机转子，其特征在于：
所述端板作为转子平衡端板，用于转子动平衡校正，在转子装配时，阻尼绕组作为永磁体的安装工装使用，阻尼条与永磁体表面设置的定位槽相互配合；阻尼绕组同时起固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卓然，陆嘉伟，孔祥浩，李进才，花韫韬，
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