[发明专利]一种高速内嵌式永磁同步电机转子结构

说明书

本发明提出一种高速内嵌式永磁同步电机转子结构，为由加强板、支撑杆、磁钢、转子冲片组合而成的外表面带有轴向直角槽的圆柱结构；转子冲片采用软磁材料，中心具有与电机轴配合的冲片内圆，周围有用于嵌入磁钢的冲片内槽；冲片内槽两端为用于支撑的磁桥以及用于隔磁的隔磁槽；在冲片内槽外侧为冲片极靴，在冲片极靴上开有用于嵌入支撑杆的冲片固定孔；磁桥设计为与磁钢和冲片极靴受力平行的方向；加强板采用非导磁材质，具有与电机轴配合的加强板内圆，与支撑杆配合的固定孔；若干片转子冲片同轴组合叠加后，在冲片内槽中嵌入磁钢，并在转子冲片叠加组合体端部布置加强板，通过支撑杆将转子冲片以及加强板固定连接。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，具体为一种高速内嵌式永磁同步电机转子结构。

背景技术

永磁同步电机转子结构按照永磁体在转子上位置的不同一般分为表面贴式和内嵌式，内嵌式转子结构的磁路采用软磁的硅钢或钴钢材料叠装而成铁芯，其内部中空并嵌入磁钢而成。

具体如图1所示，采用内转子形式的永磁电机，磁钢提供了励磁磁势，磁场主要磁力线通过电机气隙进入定子，形成主磁通，但有一部分磁通在转子内部形成了回路，形成了漏磁通。形成漏磁通的大小由尺寸a和b形成的磁桥宽度决定，其中a尺寸越小，b尺寸越大，漏磁通越小。电动机工作时，转子的磁钢和与其接触的外部极靴会受到离心力和磁拉力作用，这部分转子结构主要依赖磁桥来支撑，这样造成转子设计中减小漏磁(a尺寸减小，b尺寸增大)和增强结构强度(a尺寸增大，b尺寸减小)之间的矛盾，特别是在20000r/min以上的高转速电机中，这种矛盾尤为突出。因此内嵌式永磁转子设计中既保证转子强度，又保证高磁性能是一项难题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种能适应20000r/min以上的高转速低漏磁的内嵌式永磁同步电机转子结构，同时提出了一种能够保证低漏磁和高强度的设计方法，在保证高速工作强度的条件下有效提高永磁电机工作气隙磁场强度，提高电机功率密度。

本发明的技术方案为：

所述一种高速内嵌式永磁同步电机转子结构，所述转子结构为由加强板、支撑杆、磁钢、转子冲片组合而成的外表面带有轴向直角槽的圆柱结构；

所述转子冲片采用导磁性能满足要求的软磁材料，中心具有与电机轴配合的冲片内圆，在冲片内圆周围有用于嵌入磁钢的冲片内槽；在冲片内槽两端为用于支撑的磁桥以及用于隔磁的隔磁槽；在冲片内槽外侧为冲片极靴，在冲片极靴上开有用于嵌入支撑杆的冲片固定孔；所述磁桥设计为与磁钢和冲片极靴受力平行的方向；

所述加强板采用非导磁的强度满足要求的材质，具有与电机轴配合的加强板内圆，与支撑杆配合的固定孔；

若干片所述转子冲片同轴组合叠加后，在冲片内槽中嵌入所述磁钢，并在转子冲片叠加组合体端部布置加强板，通过支撑杆将转子冲片以及加强板固定连接。

进一步的，所述转子结构外表面共有四个轴向直角槽，槽底采用圆弧过渡，四个轴向直角槽沿周向均匀分布。

进一步的，所述磁钢为中部带尖角的结构布局，所述冲片内槽也为对应的中部带有尖角形式，尖角指向转子冲片中心。

进一步的，所述用于隔磁的隔磁槽为所述转子结构外表面的轴向直角槽；所述转子冲片采用4个冲片内槽呈四边形布置，且相邻两个冲片内槽之间具有一个轴向直角槽，冲片内槽的侧边与轴向直角槽的一个直角边平行，冲片内槽的侧边与轴向直角槽的直角边之间即为磁桥。

进一步的，所述加强板采用非导磁的高强度不锈钢板或钛合金板。

进一步的，所有冲片固定孔中心处于同一圆周上，且所在圆周与冲片内圆同心，所在圆周的直径为d1；所有与支撑杆配合的固定孔中心处于同一圆周上，且所在圆周与加强板内圆同心，所在圆周的直径为d2；d2小于d1。