[实用新型]一种交流永磁电机钢板轴向叠压式转子

说明书

技术领域

 本实用新型属于电气工程技术领域，涉及一种交流电机转子，尤其是涉及一种交流永磁电机转子结构。

背景技术

随着永磁同步电机技术的日趋成熟，其功率因数高、效率高、功率因数和效率不随负载的变化大幅度波动等特性倍受青睐。目前，永磁电机已经成功应用到矿山机械、石油机械、电动汽车等多种工业领域。转子作为永磁电机的重要组成部分，其结构与装配的合理设计对于永磁电机稳定高效运行具有重要影响。传统永磁电机转子分为两种磁路结构，即表贴式转子磁路结构和切向式转子磁路结构。

表贴式转子磁路结构具有制造工艺简单、成本低、安装方便等特点，其转子磁极的安装方法主要是在圆弧形磁钢上钻螺钉孔，通过螺钉和胶水的配合使用将磁钢整齐紧固在转子轭部卷筒外表面形成磁极，磁钢安装完成后涂胶，将磁钢进一步黏贴固定在卷筒外表面，目前表贴式永磁电机已得到广泛应用。然而对于表贴式磁路结构永磁电机，电机转速通常在500r/min以下的低速段，限制了其使用范围，主要原因为：表贴式永磁电机当转速高于500r/min时，会产生沿电机转子轴向分布的涡流，由涡流引起的发热可能引起磁钢退磁、甚至失磁，影响电机的正常运行。

永磁同步电动机的基本原理是，定子对称绕组中通入的对称电流产生的旋转磁场，与由转子磁极产生的磁场相互作用，实现电能与机械能之间的转换。当电机稳定运行时，由于电机转速与旋转磁场的转速相同，不存在相对运动，因此理论上电机转子表面不会产生涡流损耗，转子轭部可以采用实心钢板整体卷制。但是由于电机实际运行过程中电源不能保证严格对称、定子开槽引起的齿槽效应、时间谐波和空间谐波等因素的存在都会使实心转子表面产生轴向分布的涡流损耗，并且随着电机转速的提高，此损耗将会变得可观，加上转子轭部卷筒位于电机内部，散热条件差，进而就会引起转子发热，温度升高等问题。而磁钢的正常工作有温度限制，超过磁钢允许的最高温度，其就会出现退磁，甚至失磁现象，直接影响到永磁电机的运行和性能。因此当电机转速在中高速段时，转子轭仍然采用实心钢板卷制就会造成电机转子表面涡流损耗大、发热严重、磁钢退磁等问题，此结构显然不合理；采用硅钢片叠压的方法制造转子轭，可以明显减小电机转子表面的涡流损耗，改善由于涡流损耗而引起的一系列问题，但是这种制造方法存在工艺复杂、材料利用率低、成本较高、机械强度差等问题。另外，在一些场合表贴式磁极结构无法提供足够高的每极磁通。

传统切向式转子磁路结构由于永磁体和极靴的固定方式不同，通常分为切向套环式转子磁路结构、切向槽楔式转子磁路结构和内置切向式转子磁路结构等.。切向式转子磁路结构转子机械强度高，电机额定转速可以做高，并且切向式磁路一个磁极下的磁通由相邻的两个磁极并联提供，当电机极数较多、表贴式磁路结构不能提供足够的每极磁通时，这种结构的优势显得尤为突出，但切向式转子结构磁钢安装存在工艺问题。传统切向式磁路结构转子冲片尺寸较大，冲片加工精度低，转子永磁体槽不能与磁钢精确配合。转子冲片永磁体槽尺寸过大，电机旋转时磁钢会与永磁体槽产生碰撞，严重时甚至导致磁钢碎裂损坏；转子冲片永磁体槽尺寸太小，又会给磁钢安装带来麻烦，甚至磁钢无法嵌入。此外，切向式转子结构还存在磁钢轴向窜动等问题。

切向式磁路一个极下的磁通由相邻的两个磁极并联提供，能够保证足够的每极磁通，但较表贴式磁路结构，切向式磁路结构漏磁较大，致使永磁体材料利用率较低。目前，永磁体价格昂贵，永磁体利用率低，变相的增加了电机的制造成本，不利于永磁电机的推广和使用。

为解决上述诸多问题，国内外有过一些探索，而且申报了一些专利。在加强表贴式转子机械强度、降低磁钢涡流损耗方面，专利号：200580044565.9，名称是用于永磁电机的转子结构提出，在壳体结构与磁钢之间安装磁性复合材料，通过壳体结构加强转子机械强度，通过磁钢外表面的磁性复合材料降低涡流损耗。专利号201110061587.3，名称是永磁电机磁极机械固定结构同样提出一种用于加强表贴式永磁电机转子机械强度的结构。但上述两种方案都存在结构复杂，加工工艺难度大等不足。在优化永磁电机反电势波形，削弱永磁电机转矩脉动方面，专利号200920112928.3，名称是采用不等厚磁钢的永磁电机提出，将表贴式永磁电机转子磁钢做成不等厚结构，以改善气隙磁密波形，进而起到优化永磁电机反电势波形作用。专利号200920112927.9，名称是具有转子磁钢倾斜结构的永磁电机提出，将表贴式永磁电机转子磁钢相对于转子转轴方向倾斜设置，通过转子磁极倾斜以削弱反电势谐波，起到优化反电势波形作用，但所述磁钢形状特殊，磁钢加工工艺难度较大，加工成本较高。