一种永磁电机的转子、该转子的装配工装及其装配方法组成比例

本申请涉及一种永磁电机的转子、该转子的装配工装及其装配方法，涉及永磁电机技术领域，本申请中永磁电机的转子包括转轴和套设在转轴上的转子铁芯；转子铁芯包括至少三段，每一段转子铁芯由若干个硅钢片压装组成，相邻两段转子铁芯之间通过激光焊接固连；每一段转子铁芯内均具有安装孔，安装孔内嵌设有永磁体；任意相邻两段转子铁芯上相对应的永磁体均沿转子铁芯的周向顺时针或逆时针错开设置。本申请还公开一种永磁电机转子的装配工装以及利用该装配工装装配上述转子的方法。本申请中的转子采用斜极结构，并具体限定了其参数，能够大大减少电机的电磁振动和噪音，降低转矩脉动。本申请中的装配工装及方法能够提高转子的生产效率和装配精准度。生产效率和装配精准度。生产效率和装配精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机的转子、该转子的装配工装及其装配方法


[0001]本申请涉及电机
，尤其是涉及一种永磁电机的转子、该转子的装配工装及其装配方法。

技术介绍

[0002]永磁电机主要是由转子、端盖及定子等各部件组成。永磁电机的定子结构与普通的感应电动机的结构相似，转子结构与普通的感应电动机的最大不同是在转子上放有高质量的永磁体磁极，根据在转子上安放永磁体的位置的不同，永磁电机通常被分为表面式转子结构和内置式转子结构；永磁体的放置方式对永磁电机性能影响很大；表面式转子结构产生的异步转矩很小，仅适合于启动要求不高的场合，很少应用。内置式转子结构启动性能好，绝大多数永磁同步电动机都采用这种结构。
[0003]电机的电磁力一方面产生使电机旋转的转矩，另一方面会引起电机的定转子变形和振动,从而引起电机的振动,该种类型的振动是电机的一个寄生效应,只要电机发生旋转和产生转矩,就会带来相关的电磁振动。电机振动不仅会产生噪声,还会在电机的运行过程中出现转子偏心和转轴弯曲的情况。传统结构永磁电机中永磁体（磁钢）的排列法，启动和无负载时对转矩有较高的要求。其通常需要较大的转矩,即需要大电流，并产生较大的电磁振动。定子电流在启动过程中有较大的峰值,对应的电磁转矩也有较大的脉动,这会导致永磁电机在启动时发生振动，震动过大会恶化轴承工作环境，使转子和定子接触，电机失效。当电源电压过低又会致使发动转矩过小,启动过程存在电流冲击，当驱动功率较大或频繁起停时，对电网影响较大。

技术实现思路

[0004]为了减小永磁电机的转矩脉动并提高其装配的高效性和稳定性，本申请提供一种永磁电机的转子、该转子的装配工装及其装配方法。
[0005]第一方面，本申请提供的一种永磁电机的转子采用如下的技术方案：一种永磁电机的转子,包括转轴和套设在所述转轴上的转子铁芯；所述转子铁芯包括至少三段，每一段转子铁芯由若干个硅钢片压装组成，相邻两段所述转子铁芯之间通过激光焊接固连；每一段所述转子铁芯内均具有安装孔，所述安装孔内嵌设有永磁体；任意相邻两段所述转子铁芯上相对应的永磁体均沿转子铁芯的周向顺时针或逆时针错开设置且错开的角度度数为α；α=360/[Q*（N+1）] ；其中：Q为转子铁芯对应的定子槽数，N为转子铁芯的段数。
[0006]通过采用上述技术方案，转子铁芯分为多段且多段转子铁芯的冲片沿周向偏移一定的角度形成斜极；相对传统结构的永磁电机能够减少电机启动的启动力矩，即减少永磁电机启动时的转矩脉动和启动电流，降低永磁电机的振动和噪音，可实现平稳的启动电机，在确保启动阶段的转矩大、带载能力强的同时，确保启动电流不会过大。确保在频繁重载应
用场合下，电机在启动阶段转矩较高、电流较为平稳，实现电机的稳定启动，降低转矩脉动。
[0007]理论上斜极方式可以完全消除电机的齿槽转矩。但是在实践中由于材料存在离散性、工艺存在差异性等因数造成电机不能完全消除齿槽转矩。本申请中通过无数次试验和实践经验，最终得出转子斜极中相应的参数，即转子铁芯沿周向顺时针或逆时针错开的角度与其对应的定子槽数以及转子铁芯的段数相关，并总结出相应计算公式，这样设置的电机斜极可以尽可能的减小永磁电机的转矩脉动，实现最优化的磁极方案，减少永磁电机的振动和磨损，提高其启动及运行的平稳可靠性。
[0008]可选的，所述转子铁芯的段数为六段至九段，相邻两段所述转子铁芯上相对应的永磁体沿转子铁芯的周向错开0.6
°
～3
°
。
[0009]作为优选方案，转子铁芯对应的定子槽数为24，转子铁芯的段数为8段，根据计算可得，相邻两段所述转子铁芯上相对应的安装孔以及永磁体沿转子铁芯的周向错开1.667
°
。具体的永磁电机中定子和转子相关的参数根据所需要的功率、实际安装空间等要求进行确定。通过采用上述技术方案，能够得到一个比较优化的配置，满足使用要求，并实现最佳性价比。
[0010]可选的，每一段所述转子铁芯内的所述永磁体有若干组，若干组永磁体沿所述转子铁芯周向均匀间隔分布；每组所述永磁体有两个且呈V型设置，每组所述永磁体形成的V型结构的尖端均朝向所述转子铁芯的中心且每组所述永磁体形成的V型结构的夹角为120
°
～145
°
。
[0011]内置式转子永磁电机的设计极力追求小气隙与小间隙隔磁桥，以增大磁阻转矩分量，实现基速点的最大转矩/电流控制与最高转速点的最大功率弱磁控制。在最大峰值转矩与高速工况运行时，由于强烈的磁路饱和与深度弱磁控制，使得电机的气隙磁场波形严重畸变，其径向分量可能导致定子铁芯和内置式转子产生较大的振动和形变。高速运行时，转子除受电磁径向力波外，还受到较大的离心应力和热应力，由此导致转子外径表面形变与气隙长度不对称。电机的转子磁路结构、电磁径向力波、转子离心应力与热应力、转子支撑系统引起的气隙偏心、转子硅钢片力学性能之间的相互制约限制了内置式转子电机最大安全运行转速的提高。本申请中通过采用上述技术方案，转子每极对应一组永磁体，每组永磁体包含两个，即电机总永磁体块数是电机极数的2倍，每极中两个永磁体形状和极性相同，相邻磁极的永磁体极性相反。每组永磁体形成V型结构，根据转子铁芯中硅钢片的抗拉强度大于屈服强度的特点，改变转子的应力分布，减小最大形变，并使得电机的转矩脉动最小。
[0012]可选的，每一段所述转子铁芯中心具有用于安装所述转轴的中心孔；每一段所述转子铁芯上对应每一组所述永磁体均开设有辅助孔，所述辅助孔位于对应的一组永磁体形成的V型结构开口内；每一段所述转子铁芯上对应每一组所述永磁体还开设有通孔，所述通孔位于对应的所述永磁体形成的V型结构尖端与所述转子铁芯的中心孔之间；每一段所述转子铁芯上位于相邻两组所述永磁体之间还开设有定位孔；每一组所述永磁体中两个永磁体对应的安装孔之间具有加强支撑条；每个所述安装孔的两端还具有隔磁孔。
[0013]通过采用上述技术方案，辅助孔和通孔能够尽可能减轻转子重量，降低离心力；同时还具有通风散热的作用；辅助孔设置在永磁体形成的V型结构开口内，能够控制气隙磁场
的波形，也能够有效地降低电机的振动和噪声，提高永磁体的聚磁效应与抗退磁能力，减小永磁体厚度，使直轴电抗增加，在相同电枢电流的情况下可以提高去磁能力，提高恒功率调速的范围。定位孔的设置便于转子铁芯的定位组装。每组永磁体对应的安装孔之间设置加强支撑条，结合永磁体V型结构布置，在改变转子外径表面形变的分布的同时，使得最大离心应力点转移到加强支撑条上。该最大离心应力性质为拉应力，受转子铁芯材料抗拉强度的制约，由于转子铁芯材料的抗拉强度大于屈服强度，故电机转子高速运行的机械性能显著地增强了。每个安装孔的两端均设有隔磁孔。隔磁孔连通安装孔。隔磁孔的形状可为长圆形、椭圆形或梯形，也可为方形或类方形。设置有隔磁孔，能有效的减少漏磁，改善气隙磁场的波形。
[0014]可选的，最外层的两段转子铁芯外侧分别设置有前端板和后端板，所述转轴的两端分别穿过所述前端板和后端板，所述后端板本文档来自技高网...

【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)和套设在所述转轴(1)上的转子铁芯(2)；其特征在于，所述转子铁芯(2)包括至少三段，每一段转子铁芯(2)由若干个硅钢片(21)压装组成，相邻两段所述转子铁芯(2)之间通过激光焊接固连；每一段所述转子铁芯(2)内均具有安装孔(22)，所述安装孔(22)内嵌设有永磁体(23)；任意相邻两段所述转子铁芯(2)上相对应的永磁体(23)均沿转子铁芯(2)的周向顺时针或逆时针错开设置且错开的角度度数为α；α=360/[Q*（N+1）] ；其中：Q为转子铁芯(2)对应的定子槽数，N为转子铁芯(2)的段数。2.根据权利要求1所述的一种永磁电机的转子，其特征在于，所述转子铁芯(2)的段数为六段至九段，相邻两段所述转子铁芯(2)上相对应的永磁体(23)沿转子铁芯(2)的周向错开0.6
°
～3
°
。3.根据权利要求1或2所述的一种永磁电机的转子，其特征在于，每一段所述转子铁芯(2)内的所述永磁体(23)有若干组，若干组永磁体(23)沿所述转子铁芯(2)周向均匀间隔分布；每组所述永磁体(23)有两个且呈V型设置，每组所述永磁体(23)形成的V型结构的尖端均朝向所述转子铁芯(2)的中心且每组所述永磁体(23)形成的V型结构的夹角为120
°
～145
°
。4.根据权利要求3所述的一种永磁电机的转子，其特征在于，每一段所述转子铁芯(2)中心具有用于安装所述转轴(1)的中心孔(24)；每一段所述转子铁芯(2)上对应每一组所述永磁体(23)均开设有辅助孔(25)，所述辅助孔(25)位于对应的一组永磁体(23)形成的V型结构开口内；每一段所述转子铁芯(2)上对应每一组所述永磁体(23)还开设有通孔(26)，所述通孔(26)位于对应的所述永磁体(23)形成的V型结构尖端与所述转子铁芯(2)的中心孔(24)之间；每一段所述转子铁芯(2)上位于相邻两组所述永磁体(23)之间还开设有定位孔(27)；每一组所述永磁体(23)中两个永磁体(23)对应的安装孔(22)之间具有加强支撑条(28)；每个所述安装孔(22)的两端还具有隔磁孔(29)。5.根据权利要求4所述的一种永磁电机的转子，其特征在于，最外层的两段转子铁芯(2)外侧分别设置有前端板(3)和后端板(4)，所述转轴(1)的两端分别穿过所述前端板(3)和后端板(4)，所述后端板(4)的外侧还设有套设在所述转轴(1)上的压环(5)；所述前端板(3)和后端板(4)均开设有与所述安装孔(22)相对应并连通的观测孔(31)以及与所述通孔(26)相对应并连通的通风孔(32)。6.根据权利要求1或2所述的一种永磁电机的转子，其特征在于，每一段所述转子铁芯(2)的外周面上均具有若干个沿所述转子铁芯(2)轴向的焊道(6)，所述焊道(6)贯穿至所述转子铁芯(2)的两端端面；若干个所述焊道(6)沿所述转子铁芯(2)的周向间隔分布。7.一种永磁电机转子的装配工装，其特征在于，包括用于定位压装每一段转子铁芯(2)的叠片组压装机构(7)和用于将若干段转子铁芯(2)压装在一起的转子旋压机构(8)，所述装配工装用于装配形成权利要求1
‑
6任意一项所述的永磁电机的转子；所述叠片组压装机构(7)包括底座(71)、设置在所述底座(71)上的下压板(72)、竖向设置在所述下压板(72)上的芯轴(73)、能够套设在所述芯轴(73)上端的上压板(74)以及与第
一液压机相连接且能够上下移动的推杆套筒(75)；所述上压板(74)上还设有能够穿过所述上压板(74)和转子铁芯(2)的定位孔(27)并连接在所述下压板(72)上的定位柱(76)；所述转子旋压机构(8)包括工作台(81)和驱动电机(82)，所述工作台(81)上设置有转盘(83)，所述驱动电机(82)的输出轴与所述转盘(83)相连接且能够带动所述转盘(83)周向转动，所述转盘(83)上方设有与第二液压机相连接且能...

【专利技术属性】
技术研发人员：项久鹏，庞建军，杨志强，齐小峰，屈宝国，
申请(专利权)人：超同步股份有限公司，
类型：发明
国别省市：