一种高可靠高转矩密度永磁转子制造技术

本发明专利技术提供了一种高可靠高转矩密度永磁转子，包括转轴、转子铁心、永磁体、增强结构；转子铁心固定在转轴上；增强结构沿圆周均匀分布在转子铁心外表面，增强结构包括限位部、固定部；限位部为左右对称的曲面结构，限位部中心通过固定部连接到转子铁心上，固定部至少部分为与转子铁心相同的导磁材料；永磁体为瓦片形结构，外表面采用偏心式设计，永磁体限位于相邻增强结构与转子铁心之间，永磁体外表面与增强结构内表面匹配接触。本发明专利技术永磁转子具有机械强度高、气隙正弦性好、齿槽转矩低、输出转矩能力强的优点。能力强的优点。能力强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠高转矩密度永磁转子


[0001]本专利技术属于永磁电机
，具体涉及一种高可靠高转矩密度永磁转子。

技术介绍

[0002]常规永磁同步电机一般采用表贴式永磁转子结构，该种结构中瓦片形永磁体位于转子铁心的外表面上，永磁体提供径向磁通，永磁体外表面一般仅套以起保护作用的非导磁护套。表贴式永磁电机具有结构简单、制造成本低、控制简单的优点，在数控机床、工业机器人、航空航天领域得到广泛应用。
[0003]表贴式永磁转子结构容易得到矩形波气隙磁密，存在电机反电势波形畸变严重、转矩波动大、效率降低等问题。将瓦片形永磁体进行偏心设计可改善气隙磁密波形正弦性，然而，偏心永磁体设计大大减小永磁体与护套的接触面积，使得电机高速旋转时护套存在严重的应力集中点，进而降低转子机械强度，增加永磁体窜动、飞出或碎裂的风险，致使电机高速运行可靠性下降。此外，偏心永磁体设计虽然有效降低电机转矩波动，但是永磁体用量减小会对电机转矩输出能力有影响。
[0004]具体的，对于高速永磁电机，转子极对数通常小于4，若采用表贴式偏心永磁转子结构，护套内表面与永磁体外表面为线接触，且接触线一般只有2、4或6个，这使得电机高速旋转时护套存在严重的应力集中点，存在设计隐患。此外，偏心永磁体设计减小永磁体用量，对电机转矩输出能力有影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提出一种高可靠高转矩密度永磁转子，有效解决表贴式永磁转子进行偏心永磁体设计所导致的护套应力集中、机械强度低、转矩输出能力下降的问题。
[0006]本专利技术实现上述目的采用的技术方案如下：
[0007]一种高可靠高转矩密度永磁转子，包括转轴、转子铁心、永磁体、增强结构；所述转子铁心固定在转轴上；所述增强结构为2
×
n个，n为正整数，沿圆周均匀分布在转子铁心外表面；所述增强结构包括限位部、固定部，所述限位部为左右对称的曲面结构，所述限位部中心通过固定部连接到转子铁心上，所述固定部至少部分为与转子铁心相同的导磁材料；所述永磁体为瓦片形结构，外表面采用偏心式设计，所述永磁体限位于相邻增强结构与转子铁心之间，所述永磁体外表面与增强结构内表面匹配接触。
[0008]进一步地，所述永磁体与转子铁心的接触面为平面或者弧形曲面；所述限位部外表面为圆弧面或相连的两段圆弧面。
[0009]进一步地，所述增强结构与转子铁心一体成型，均为导磁材料。
[0010]进一步地，相邻增强结构限位部不接触，所述增强结构外侧还设置护套；所述护套内表面一部分与限位部外表面面接触，一部分与永磁体外表面的高点位置线接触。
[0011]进一步地，所述永磁转子中永磁体与转子铁心的接触面为弧形曲面，永磁转子参数满足如下公式
[0012]R
ir_i
＝R
pm_o
[0013]H2＝H1[0014]R
sh_i
＝R
pm_o
+H1＝R
ir_i
+H2＝R
ir_o
[0015][0016][0017]R
e_o
＝R
pm_i
[0018]其中，R
pm_i
、R
pm_o
分别为永磁体内表面半径、外表面半径，H1为永磁体内、外表面的圆心偏心尺寸，R
ir_i
、R
ir_o
分别为限位部内表面半径、外表面半径，H2为限位部内、外表面的圆心偏心尺寸，R
sh_i
为护套内表面半径，a1为永磁体两侧面所跨弧度，a2为固定部两侧面所跨弧度，a3为限位部两侧面所跨弧度，R
e_o
为转子铁心外表面半径。
[0019]进一步地，相邻增强结构限位部连成一体，限位部外表面为与永磁体外表面同心设计的两端弧形面，或者所有限位部外表面同心设计。
[0020]进一步地，所述永磁转子中永磁体与转子铁心的接触面为弧形曲面，永磁转子参数满足如下公式
[0021]R
ir_i
＝R
pm_o
[0022]H2＝H1[0023][0024]R
e_o
＝R
pm_i
[0025]其中，R
pm_i
、R
pm_o
分别为永磁体内表面半径、外表面半径，H1为永磁体内、外表面的圆心偏心尺寸，R
ir_i
为限位部内表面半径，H2为限位部内、外表面的圆心偏心尺寸，a1为永磁体两侧面所跨弧度，a2为固定部两侧面所跨弧度，R
e_o
为转子铁心外表面半径。
[0026]进一步地，所述增强结构的固定部分为固定连接的两段，所述限位部与一段固定部一体成型，为非导磁材料，形成磁障；所述转子铁心与另一段固定部一体成型，为导磁材料；所述增强结构外侧还设置护套。
[0027]进一步地，所述磁障为T型磁障，相邻增强结构限位部不接触，所述护套内表面一部分与磁障外表面面接触，一部分与永磁体外表面的高点位置线接触；
[0028]或者所述磁障为磁障环，相邻增强结构限位部连成一体，所有限位部外表面同心设计。
[0029]进一步地，所述永磁转子中永磁体与转子铁心的接触面为弧形曲面，所述两段固定部通过粘胶、焊接或者燕尾槽连接；
[0030]所述永磁转子采用T型磁障时，永磁转子参数满足如下公式
[0031]R
ir_i
＝R
pm_o
[0032]H2＝H1[0033]R
sh_i
＝R
pm_o
+H1＝R
ir_i
+H2＝R
ir_o
[0034][0035][0036]R
e_o
＝R
pm_i
[0037][0038]所述永磁转子采用磁障环时，永磁转子参数满足如下公式
[0039]R
ir_i
＝R
pm_o
[0040]H2＝H1[0041]R
sh_i
＝R
pm_o
+H1＝R
ir_i
+H2＝R
ir_o
[0042][0043]R
e_o
＝R
pm_i
[0044][0045]其中，R
pm_i
、R
pm_o
分别为永磁体内表面半径、外表面半径，H1为永磁体内、外表面的圆心偏心尺寸，R
ir_i
、R
ir_o
分别为限位部内表面半径、外表面半径，H2为限位部内、外表面的圆心偏心尺寸，R
sh_i
为护套内表面半径，a1为永磁体两侧面所跨弧度，a2为固定部两侧面所跨弧度，a3为限位部两侧面所跨弧度，R
e_o
为转子铁心外表面半径，H
t1
为转子铁心固连固定部高度，H
t2
为增强结构固连固定部高度。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高可靠高转矩密度永磁转子，其特征在于，包括转轴、转子铁心、永磁体、增强结构；所述转子铁心固定在转轴上；所述增强结构为2
×
n个，n为正整数，沿圆周均匀分布在转子铁心外表面；所述增强结构包括限位部、固定部，所述限位部为左右对称的曲面结构，所述限位部中心通过固定部连接到转子铁心上，所述固定部至少部分为与转子铁心相同的导磁材料；所述永磁体为瓦片形结构，外表面采用偏心式设计，所述永磁体限位于相邻增强结构与转子铁心之间，所述永磁体外表面与增强结构内表面匹配接触。2.根据权利要求1所述的高可靠高转矩密度永磁转子，其特征在于，所述永磁体与转子铁心的接触面为平面或者弧形曲面；所述限位部外表面为圆弧面或相连的两段圆弧面。3.根据权利要求1所述的高可靠高转矩密度永磁转子，其特征在于，所述增强结构与转子铁心一体成型，均为导磁材料。4.根据权利要求3所述的高可靠高转矩密度永磁转子，其特征在于，相邻增强结构限位部不接触，所述增强结构外侧还设置护套；所述护套内表面一部分与限位部外表面面接触，一部分与永磁体外表面的高点位置线接触。5.根据权利要求4所述的高可靠高转矩密度永磁转子，其特征在于，所述永磁转子中永磁体与转子铁心的接触面为弧形曲面，永磁转子参数满足如下公式R
ir_i
＝R
pm_o
H2＝H1R
sh_i
＝R
pm_o
+H1＝R
ir_i
+H2＝R
ir_oir_o
R
e_o
＝R
pm_i
其中，R
pm_i
、R
pm_o
分别为永磁体内表面半径、外表面半径，H1为永磁体内、外表面的圆心偏心尺寸，R
ir_i
、R
ir_o
分别为限位部内表面半径、外表面半径，H2为限位部内、外表面的圆心偏心尺寸，R
sh_i
为护套内表面半径，a1为永磁体两侧面所跨弧度，a2为固定部两侧面所跨弧度，a3为限位部两侧面所跨弧度，R
e_o
为转子铁心外表面半径。6.根据权利要求3所述的高可靠高转矩密度永磁转子，其特征在于，相邻增强结构限位部连成一体，限位部外表面为与永磁体外表面同心设计的两端弧形面，或者所有限位部外表面同心设计。7.根据权利要求6所述的高可靠高转矩密度永磁转子，其特征在于，所述永磁转子中永磁体与转子铁心的接触面为弧形曲面，永磁转子参数满足如下公式R
ir_i
＝R
pm_o
H2＝H1R
e_o
＝R
pm_i
其中，R
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建，宋志翌，张新华，李勇，杜林奎，王贯，王天乙，王传泽，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：