[发明专利]一种高速永磁同步电机转子结构

说明书

技术领域

本发明属于高速永磁同步电动机领域，具体涉及一种高速永磁同步电机转子结构。

背景技术

作为高能高速驱动系统基础的永磁同步电动机/发电机是近来高速电机发展的主要方向之一。它的优点主要有：

1损耗小，效率高。用永磁体取代电励磁，转子上没有励磁损耗，同步运行时转子铁芯中也没有基频引起的铁耗。因此，永磁同步电机的效率要比电励磁同步电机和异步电机高。无油支承高速永磁电机的机械损耗更小，效率更高。

2体积小，重量轻，耗材少。稀土永磁材料具有优异的磁性能，它的剩磁B_r、矫顽力H_c相对较高。充磁后，用较少的永磁材料就能产生足够的磁场，因此电机体积可大大缩小，效率、功率密度得到提升。同容量的永磁同步电机体积、重量、所用材料可以减少30%左右。

3转子结构简单，运行可靠。与电励磁同步电机相比，永磁电机转子上不需要电励磁装置，大大简化转子结构，实现了无刷化，故障发生率降低。

高速电机的高功率密度、高转速决定了高速永磁转子在结构上具有许多特点：电机高速旋转时在转子内会产生很大的离心力，需要采用特殊的高强度叠片或实心转子。对于永磁电机来说，转子强度问题更为突出，必须对永磁体采取保护措施。一般采用两种方法：一是在永磁体外加非导磁高强度合金加固套。二是采用碳纤维绑扎永磁体。高速电机一般为2极或4极结构，2极电机的优点是转子永磁体可采用整体结构，保证转子的动态平衡，4极电机优点是定子绕组端部较短和铁心扼部较薄，但交变电流频率高，损耗相对较大。从电磁和机械两个方面综合考虑，2极电机更易于保证电机效率、降低损耗。

因为高速永磁同步电机的永磁体在高温时，可能发生退磁，进而影响到电机的输出功率和工作效率，所以本领域研究的热点在于低损耗，高效率的电机结构。

发明内容

为了克服上述技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高速永磁同步电机转子结构，有效的降低永磁体的温升和提高转矩。

为了实现上述目的，本发明的实现方案是：

一种高速永磁同步电机转子结构，包括电机转子5，电机转子5为空心结构，在电机工作时电机转子5的中空部分8通入空气进行冷却，电机转子5表面贴装永磁体，永磁体采用双层结构分布，内层为间隔分布的第一钐钴永磁体4和第一铁氧体永磁体7，外层为间隔分布的第二钐钴永磁体6和第二铁氧体永磁体3，第一钐钴永磁体4和第二钐钴永磁体6采用径向粘结配置，第一铁氧体永磁体7和第二铁氧体永磁体3采用周向粘结配置，各永磁体之间采用粘结，永磁体外面配置有一层金属薄环2，金属薄环2外面再过盈装配一层合金钢保护套1。

所述的金属薄环2厚度为0.5mm-1.5mm。

所述的金属薄环2的材料采金属银、金属硅或者金属铜。

本发明具有以下优点：

1本发明采用了全新的永磁体布局，使得电机电动势波形，气隙磁密波形和齿槽转矩波形更加光滑，并且提高了输出转矩。

2本发明在合金钢保护套1里面加了一层金属薄环2，通过金属的物理导热属性，可以将大量的热导出，从而有效的降低了永磁体的温度，保证了电机的运行状态和工作效率。

附图说明

附图为本发明的电机转子整体结构的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构方案和工作原理作进一步详细说明。

参照附图，一种高速永磁同步电机转子结构，包括电机转子5，电机转子5为空心结构，在电机工作时电机转子5的中空部分8通入空气进行冷却，电机转子5表面贴装永磁体，永磁体采用双层结构分布，内层为间隔分布的第一钐钴永磁体4和第一铁氧体永磁体7，外层为间隔分布的第二钐钴永磁体6和第二铁氧体永磁体3，第一钐钴永磁体4和第二钐钴永磁体6采用径向粘结配置，第一钐钴永磁体4和第二钐钴永磁体6提供气息磁通，第一铁氧体永磁体7和第二铁氧体永磁体3采用周向粘结配置，第一铁氧体永磁体7和第二铁氧体永磁体3控制气隙磁通的分布，各永磁体之间采用粘结，永磁体外面配置有一层金属薄环2，由于电机转速很高，所以在工作运行时，金属薄环2外面在过盈装配一层合金钢保护套1，以保证转子结构在高速旋转时的强度。

所述的金属薄环2厚度为0.5mm-1.5mm。

所述的金属薄环2的材料采金属银、金属硅或者金属铜。

本发明的工作原理为：在钐钴永磁体6和铁氧体永磁体7外表面，合金钢保护套1的内表面加一层金属薄环2，金属的导热性很好，可以将电机正常工作时永磁体多余的热量及时导出。

为了产生更大的转矩和避免电机定子过大的齿槽效应，所以本发明采取了一种组合形式的永磁体分布，即径向采用钐钴永磁体4和6，周向采用铁氧体永磁体3和7。径向第一钐钴永磁体4和第二钐钴永磁体6主要提供气息磁通，周向第一铁氧体永磁体7和第二铁氧体永磁体3主要控制气隙磁通的分布。通过采用这种布局，可以使电机输出电动势波形，气隙磁密波形，齿槽效应波形曲线更加光滑，同时还可以提高了电机平均转矩值。