一种永磁电机的转子制造技术

本实用新型专利技术公开了一种永磁电机的转子，包括转轴（1）、转子铁心（2）和磁极（3），所述转子铁心（2）套设在所述转轴（1）上，所述转子铁心（2）呈圆柱形，所述磁极（3）黏贴在所述转子铁心（2）的外表面；所述转子铁心（2）具有减重通孔（4），所述减重通孔（4）沿着所述转轴（1）的轴线方向贯穿所述转子铁心（2），且所述减重通孔（4）位于所述转轴（1）和所述磁极（3）之间。本实用新型专利技术通过磁场分析和精密加工，对转子铁心进行局部挖孔减重优化之后，电机的重量比未经优化之前明显减轻，降低了电动机的转动惯量降低，动态响应速度加快，功率密度增强，电机输出性能得以提升。提升。提升。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机的转子


[0001]本技术涉及一种永磁电机的转子，属于永磁电机
尤其涉及一种平流层飞艇增压风机用高速电机转子。

技术介绍

[0002]平流层飞艇是指在平流层巡航，并携带一定任务载荷，执行相应任务的一种飞行器。由于平流层空气稀薄(0.05个大气压)，气温低(
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70℃)，飞艇需要利用自身携带的轻质气体(如氦气等)，依靠净浮力进入平流层。平流层增压风机的应用背景是：利用平流层高度方向上的反向风切变实现东西方向的区域驻留，具体执行机构为副气囊超压充气风机，通过副气囊增压风机和副气囊放气阀对浮空平台浮重平衡进行调控，实现高度调节；同时为了减小囊体超压对其安全性造成的影响，减少氦气释放，当白天太阳能较为充足，内外温差较为强烈时尽量使其在较高的极限高度上飞行，从而减小高度保持需维持的超压；进入夜晚囊体内外温差下降，超压减弱，此时开启风机，测试风机超压充气能力，缓慢下降到反向风带上飞行；太阳再次升起后，随着囊体内外温差逐步升高，超压变大，开启副气囊放气阀，缓解囊体压力，并使得浮空平台逐步上升到极限高度，如此循环的高度控制，实现区域驻留。实现区域驻留原理如下图所示。增压风机的动力装置是电机，为了满足飞行器自重轻、安装空间紧凑的特点，增压风机一般采用高速电机作为动力。转子作为电机的关键部分，转子结构的设计需能够有效的满足平流层飞艇低温低气压环境的工作环境以及自重轻的要求。
[0003]传统永磁电机转子主要包括永磁体、转子铁心、转子轴等,转子轴穿过转子铁心的轴孔，与转子铁心紧固在一起。电机转子大多采用实心结构。通过有限元分析可知：传统电机的磁场分布如图1所示，转子中间部分磁密分布较弱。
[0004]传统永磁电机具有制造简单、高速适应性好等诸多特点，然而正是由于转子采用实心结构，导致电机存在自重大、转动惯量大、动态响应慢、散热性差等缺点：
[0005]1)自重大，转子采用实心结构，需要消耗大量的能量才能启动，并且造价高、成本消耗大、材料利用率不高。高转速下，转子重量高离心力大，影响电机运行。因此，需要对转子的重量进行控制。
[0006]2)转动惯量大、动态响应慢，实心转子由于质量大，导致转子运动时转动惯量大，直接影响电机的启动和制动性能。电机瞬态响应差、动态性能差、稳定时间长、稳定位置的偏差大，电机的功率密度低。
[0007]3)散热差，在高速电机中，由于转子的高速旋转，会产生大量的热能。实心转子结构，由于没有风道，不利于电机的散热。同时低气压环境下空气流动性变差，更加不利于电机的散热，难以应用于散热要求高的平流层环境。

技术实现思路

[0008]为克服现有技术中，传统永磁电机转动惯量大、动态响应慢，散热性差等缺点，本
技术提出一种永磁电机的转子，具体技术方案如下。
[0009]一种永磁电机的转子，包括转轴、转子铁心和磁极，所述转子铁心套设在所述转轴上，所述转子铁心呈圆柱形，所述磁极黏贴在所述转子铁心的外表面，其特征在于：
[0010]所述转子铁心具有减重通孔，所述减重通孔沿着所述转轴的轴线方向贯穿所述转子铁心，且所述减重通孔位于所述转轴和所述磁极之间。
[0011]进一步地，所述转子铁心由若干个硅钢片堆叠而成。
[0012]进一步地，所述磁极呈瓦片状，其内表面与所述转子铁心的外表面相配合。
[0013]进一步地，所述减重通孔靠近所述磁极一端的周向宽度小于靠近所述转轴一端的周向宽度。沿磁密分布规律对转子硅钢片进行挖孔减重处理，沿转子的磁场分布进行挖孔，挖孔呈梯形状，靠近外面的部分窄，靠近圆心的部分宽，去掉磁密分布较弱部分的铁心，从而获得更小的重量和转子惯量。
[0014]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0015]1)通过磁场分析和精密加工，对转子铁心进行局部挖孔减重优化之后，电机的重量比未经优化之前明显减轻。
[0016]2)施加定子电流时，永磁同步电动机的负载磁场磁密分布基本不受影响；波形保持正弦，也不受挖孔的影响。
[0017]3)转矩有效值稳定，转矩波动小。电动机的转动惯量降低，动态响应速度加快，功率密度增强，电机输出性能得以提升。
附图说明
[0018]图1是现有电机转子磁场分布图；
[0019]图2是本技术的转子的示意图；
[0020]图3是本技术的转子负载时磁密分布图；
[0021]图4本技术的转子空载线电势图；
[0022]图5本技术的转子负载转矩波动图。
[0023]图中：转轴1、转子铁心2、磁极3、减重通孔4。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本技术作进一步详细描述。
[0025]参见图2
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图4，永磁电机的转子包括转轴1、转子铁心2和磁极3，转子铁心2套设在转轴1上并与转轴1固定连接，转子铁心2为电机主磁路的一部分；转子铁心2由若干个厚度为0.5mm的硅钢片堆叠而成，转子铁心2呈圆柱形，磁极3黏贴在转子铁心2的外表面。
[0026]根据磁密分布情况，采用精密加工技术，并沿磁密分布规律对转子硅钢片进行挖孔减重处理，在转子铁心上形成减重通孔4，减重通孔4沿着转轴1的轴线方向贯穿转子铁心2，且减重通孔4位于转轴1和磁极3之间。
[0027]磁极3呈瓦片状，其内表面与转子铁心2的外表面相配合。
[0028]优选地，减重通孔4靠近磁极3一端的周向宽度小于靠近转轴1一端的周向宽度，即减重通孔4大致呈梯形状。
[0029]沿磁密分布规律对转子硅钢片进行挖孔减重处理，沿转子的磁场分布进行挖孔，
靠近外面的部分窄，靠近圆心的部分宽，去掉磁密分布较弱部分的铁心，从而获得更小的重量和转子惯量。
[0030]施加定子电流，永磁同步电动机的负载磁场磁密分布情况如图3所示，电机磁场分布基本不受影响。图4是空载线电势图，波形保持正弦，不受挖孔的影响。
[0031]转矩波形图如图5所示，转矩有效值稳定，转矩波动小。电动机的转动惯量降低，动态响应速度加快，功率密度增强，电机输出性能得以提升。
[0032]上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机的转子，包括转轴（1）、转子铁心（2）和磁极（3），所述转子铁心（2）套设在所述转轴（1）上，所述转子铁心（2）呈圆柱形，所述磁极（3）黏贴在所述转子铁心（2）的外表面，其特征在于：所述转子铁心（2）具有减重通孔（4），所述减重通孔（4）沿着所述转轴（1）的轴线方向贯穿所述转子铁心（2），且所述减重通孔（4）位于所述转轴（1）和所述磁极（3）之间。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖前程，邹龙飞，丁淑娟，金世佳，
申请(专利权)人：湖南航天远望科技有限公司，
类型：新型
国别省市：