[发明专利]一种低损耗、空心轴散热结构的永磁转子

说明书

本发明涉及机车牵引领域直驱永磁电机，具体为一种低损耗、空心轴散热结构的永磁转子。解决了现有转子冲片上减重孔少，转子质量大、转子的铁心损耗较大的问题。一种低损耗、空心轴散热结构的永磁转子，永磁转子的冲片上环绕其中心开有多个永磁体槽；每个永磁体槽分别与相邻的永磁体槽构成一个V型结构，两相邻V型结构中，一个开口朝向冲片径向外侧，一个开口朝向冲片径向内侧；每个开口朝外的V型结构开口处设有一个直轴磁路倒三角孔；每个开口朝内的V型结构开口处设有一组呈倒品字分布的交轴磁路圆孔。该结构集高效导磁、低损耗、轻量化等优点，在对车底空间要求较高、转子冷却效果差、电机输出转矩大情况下优势显著。

技术领域

本发明涉及机车牵引领域直驱永磁电机，具体为一种低损耗、空心轴散热结构的永磁转子。

背景技术

在机车牵引领域直驱永磁电机具有输出转矩大、体积大的特点，受机车轮径、空心轴尺寸的限制，电机的尺寸受到制约。在有限的空间内，转子需在满足电磁性能的情况下尺寸需做到更小、更合理；同时转子在密闭空间内，需要降低转子自身损耗及增加散热功能。为满足牵引电机体积、重量、转子密封要求，有必要设计一种全新的低损耗、可以散热的转子结构，以能够满足机车直驱牵引的各项特定要求。

与本发明相关的现有技术

现有转子技术方案如图3、4所示，其特点如下：

现有冲片结构简单，采用“V”型结构永磁体槽、永磁体之间设置减重孔、内圆开设键槽，用定位键与转轴连接。

现有技术方案的缺点：

a.电机极数少，永磁体占比较小，冲片上减重孔少，转子质量大同时转子的铁心损耗较大；

b.现有的转子采用实心轴，造成质量大、也不能进行散热。

发明内容

在机车直驱牵引领域，受铁路轨距、机车轮径的影响，电机外形尺寸及重量受限，同时电机的输出转矩又成倍增加，常规设计思路无法满足电机的性能、质量要求。为了解决以上问题，需要采用能够装配更多永磁体的特殊转子保证电机的输出转矩，同时还需控制电机转子质量、降低转子的损耗，本发明只能采用优化转子磁路、减少不必要的冗余尺寸、提高永磁体用量来解决电机尺寸空间小、重量轻、过载倍数、输出力矩大、转子散热难等一系列问题。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种低损耗、空心轴散热结构的永磁转子，永磁转子的冲片上环绕其中心开有多个永磁体槽；每个永磁体槽分别与相邻的永磁体槽构成一个V型结构，两相邻V型结构中，一个开口朝向冲片径向外侧，一个开口朝向冲片径向内侧；每个开口朝外的V型结构开口处设有一个直轴磁路倒三角孔；每个开口朝内的V型结构开口处设有一组呈倒品字分布的交轴磁路圆孔。

进一步的，永磁转子采用空心转轴结构。

本发明适用于机车直驱永磁牵引的新型转子，采用空心轴、轻量化转子冲片，V型磁路设计、设计集减重并优化交直轴磁路倒三角孔、相邻磁极设计减重并优化交轴磁路倒品字分布的圆孔。该转子结构设计合理，提高永磁体在转子中的利用率、减小了转子质量、降低转子损耗。

空心轴可以对转子内圆进行冷却，尤其针对电机转矩大、体积受限、转子无法冷却的大型永磁电机。

进一步的，所述空心转轴内腔中间大，两端小。所述空心转轴内腔中间配有环形加强筋。空心转轴内腔的结构可以降低转轴质量，并且更有利于将转子部分热量散掉；加强筋则能够提高转轴强度。

进一步的，所述直轴磁路倒三角孔呈锐角三角形，底边朝向冲片径向外侧，顶角朝向转子冲片中心。每个转子冲片上的直轴磁路倒三角孔呈等间距环绕冲片中心布置。

每组倒品字分布的交轴磁路圆孔包括三个圆孔，三个圆孔排成的品字形结构的底边朝向冲片径向内侧，顶角朝向冲片径向外侧。