CN102624116B - 一种分段斜极靴式永磁电机转子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分段斜极靴式永磁电机转子。转子铁心通过转轴键固定在转轴上、永磁体固定在转子铁心外侧，用于合理分布磁场的转子极靴安置在永磁体外侧，转子极靴在轴向分成若干段，绕转轴旋转错开θ角度轴向叠加，转轴上设置有转轴键，转子铁心上设置有与转轴键配合的键槽。永磁体和铁心在轴向上连续，即周向上不发生错位，所述相邻分段的转子极靴中旋转错开的角度θ=360°/[N*LCM(Z1,2p)]，N为转子极靴分段数,Z1为定子槽数，p为电机极对数，LCM(Z1,2p)为Z1和2p的最小公倍数。本发明通过对转子极靴的轴向分段调整，实现了转子斜极的目的，简化了制造工艺，同时避开了一般转子分段斜极转动永磁体而引起的分段间轴向漏磁的问题。
Description
技术领域
本发明涉及永磁电机的转子，尤其涉及一种分段斜极靴式永磁电机转子。
背景技术
永磁电机与传统励磁电机相比具有结构简单、损耗小、功率因数高、效率高、功率密度高、起动力矩大、温升低、轻量化等显著特点。随着稀土永磁材料（特别是钕铁硼永磁材料）磁性能的不断提高和完善以及价格的逐步降低，永磁电机研究开发逐步成熟，使永磁电机在国防、工农业生产和日常生活等方面获得了越来越广泛的应用。
永磁电机是依靠安装在转子上的永久磁铁产生磁场的电机，其定子结构与普通同/异步电机基本相同，即由硅钢片叠压构成的定子铁心和嵌在定子铁心槽内的定子线圈组成，并通以三相交流电从而在定子线圈内产生旋转磁场。永磁电机转子主要由转子铁心和永磁体构成，这是永磁电机与其他类型电机的主要区别，转子磁路结构是永磁电机的关键技术所在。转子采用的磁路结构不同，则电动机的运行性能、控制策略、制造工艺和使用场合也不同。
与其他类型的电机不同，永磁同步电机的主磁场由固定在转子上按一定规律分布的永磁体产生，为提高永磁体的利用效率，制造结构紧凑的电机，往往气隙较小，因此气隙磁密分布受定子槽的影响较大。这对电机运行而言引来了齿槽转矩，使输出转矩不平稳；对电机供电而言造成反电势谐波加重，导致功率因素降低。
为了削弱齿槽效应的影响，电机制造时常采用定子斜槽形式，但定子斜槽会导致定子槽有效面积减少，影响绕组线圈嵌线。而且在大功率永磁同步电机制造中，定子绕组常采用成型绕组，成型绕组在定子斜槽中嵌装难度高，不宜大规模生产。另一种削弱齿槽效应的方法是采用转子斜极，考虑到转子连续斜极时转子冲片、永磁体的加工难度，因此采用转子分段错位的方法等效转子斜极。
目前常用分段斜极方法是将电机转子整体包括永磁体分割成几段，不同分段转子铁心、转子极靴等转子组成零件在结构上存在差异，增加了制造工艺复杂性，不利于大规模生产，且所述分段方法存在分段间轴向漏磁的问题，降低了永磁体的利用率。
中国专利申请201110330939.0号披露了一种分段斜极的永磁电机转子，转子铁心采用同一种转子冲片组成，在轴向分为长度相等的两段，两段转子铁心叠压后各自对应永磁体的磁极中心线之间有夹角θ3。这种永磁电机转子由于分段连接面上没有限制分段端部轴向漏磁的措施，无法避免漏磁，导致永磁体利用率差。
此外，通过在分段间增加隔磁措施从而避免出现分段局部漏磁的方法虽然抑制了分段间轴向漏磁，但额外增加了转子组成零件，降低了电机有效轴长，复杂了制造工艺。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种分段斜极靴式永磁电机转子。
分段斜极靴式永磁电机转子中的转子铁心通过转轴键固定在转轴上、永磁体固定在转子铁心外侧，用于合理分布磁场的转子极靴安置在永磁体外侧，转子极靴在轴向分成若干段，绕转轴旋转错开θ角度轴向叠加，转轴上设置有转轴键，转子铁心上设置有与转轴键配合的键槽。
永磁电机转子采用径向永磁体充磁，所述永磁体和铁心在轴向上连续，即周向上不发生错位，所述相邻分段的转子极靴中旋转错开的角度θ=360°/[N*LCM(Z1,2p)]，N为转子极靴分段数,Z1为定子槽数，p为电机极对数，LCM(Z1,2p)为Z1和2p的最小公倍数。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1）仅通过对转子极靴的轴向分段调整，实现了转子斜极的目的，简化了制造工艺，相比与分段斜极法，当运用与复杂结构转子时能进一步简化转子组成元件，有利于大规模制造。；
2）在削弱齿槽效应的同时，避开了一般转子分段斜极转动永磁体而引起的分段间轴向漏磁的问题。
附图说明
图1是分段斜极径向式永磁转子漏磁情况示意图；
图2是分段斜极靴径向式永磁电机转子示意图；
图3是分段斜极靴永磁转子俯视示意图；
图中：转轴1、转子铁心2、永磁体3、转子极靴4、螺栓孔5、转轴键6、键槽7。
具体实施方式
由图1分段斜极径向式永磁电机转子漏磁情况示意图可知，一般分段斜极转子结构在会导致分段轴向漏磁情况发生，下面结合附图2和图3，进一步说明本发明：
具体实施方式一：
分段斜极靴式永磁电机转子中的转子铁心2通过转轴键6固定在转轴1上、永磁体3固定在转子铁心2外侧，用于合理分布磁场的转子极靴4安置在永磁体3外侧，转子极靴4在轴向分成若干段，绕转轴旋转错开θ角度轴向叠加，转轴上设置有转轴键6，转子铁心上设置有与转轴键6配合的键槽7。
永磁电机转子采用径向永磁体充磁，所述永磁体3和铁心2在轴向上连续，即周向上不发生错位，所述相邻分段的转子极靴4中旋转错开的角度θ=360°/[N*LCM(Z1,2p)]，N为转子极靴4分段数,Z1为定子槽数，p为电机极对数，LCM(Z1,2p)为Z1和2p的最小公倍数。各分段转子极靴4中与永磁体3接触的内侧面保持一致，与气隙接触的外侧面沿周向旋转错开。
具体实施方式二：本实施方案与具体实施方式一所述的一种分段斜极靴式永磁电机转子的不同点在于，所述转子极靴4和转子铁心2上设有螺栓孔5，转子的轴向两段设有端板，通过拉紧螺栓和端板固定转子。
本发明的原理为：电机永磁体提供的磁通通过转子极靴进入气隙，因此转子极靴的形状能影响电机气隙磁场的分布。当永磁体位置保持固定，转子极靴周向旋转一个合适的角度时，气隙磁场分布也相对周向旋转相同角度。基于此，通过仅分段旋转极靴就实现了电机转子分段斜极的功能。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (1)
1.一种分段斜极靴式永磁电机转子，其特征在于转子铁心通过转轴键固定在转轴上、永磁体固定在转子铁心外侧，用于合理分布磁场的转子极靴安置在永磁体外侧，转子极靴在轴向分成若干段，绕转轴旋转错开θ角度轴向叠加，转轴上设置有转轴键，转子铁心上设置有与转轴键配合的键槽；永磁电机转子采用径向永磁体充磁，所述永磁体和铁心在轴向上连续，即周向上不发生错位，所述相邻分段的转子极靴中旋转错开的角度θ=360°/[N*LCM(Z1,2p)]，N为转子极靴分段数,Z1为定子槽数，p为电机极对数，LCM(Z1,2p)为Z1和2p的最小公倍数。
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