CN105305685B - 一种永磁同步直驱电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁同步直驱电机，其转子铁芯套装在轴上，沿转子铁芯外圆周面均匀开有若干半闭口槽，在转子铁芯外圆周面上贴有若干永磁体。各个永磁体之间及各个半闭口槽内灌封有环氧树脂，转子铁芯两个端面配有非导磁金属端板。其定子的定子铁芯沿圆周面均匀设有若干开口槽，各开口槽的槽口朝向定子内侧，各个定子绕组分别设于各开口槽内。在各个开口槽槽口处均设置导磁块，导磁块将各开口槽槽口封堵。本发明电机，可以提高电机功率质量比，结构可靠性高，制造工艺简单，电机响应速度快。永磁电机气隙磁场的谐波含量和转子损耗降低，增加了电机漏磁系数和电抗，减小短路电流，提高永磁体的工作点，提高永磁同步直驱电机的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁同步直驱电机，尤其是涉及永磁同步直驱电机的转子和定子的结构。
背景技术
永磁同步电机具有高效率、高功率密度、过载能力强、体积小、重量轻等优点，近年来在轨道交通及工业自动化领域得到了广泛应用。
传统传动机构采用高速永磁同步电机加减速机的方案实现低速直驱运行，但是存在效率低、噪音大、维护成本高、环境污染严重等问题;而永磁同步直驱电机省去中间传动机构,解决了以上问题,逐渐成为轨道交通及工业自动化领域研究的热点。
目前传统永磁同步直驱电机，转子采用矽钢片叠压而成，结构复杂，抗振动冲击能力不强，可靠性不高；转子磁路结构采用内嵌式或表贴式，内嵌式磁路结构磁钢固定牢靠，但重量大；表贴式磁路结构磁钢制造工艺复杂，可靠性不高，重量非最轻。
传统永磁同步直驱电机，定子采用开口槽结构，电机旋转过程中，气隙中磁场的变化较大，气隙磁场中的谐波含量提高，铁芯损耗和转子涡流损耗增加，同时定位力矩和转矩脉动增大。另一方面，采用这种槽型结构，电机的漏磁系数会降低，导致漏抗降低，电感减小，峰值短路电流增大，降低永磁体在短路情况下的工作点，提高了永磁体短路失磁的风险。
随着电力电子器件的普及，永磁电机多采用变频器拖动，在电机运行过程中，采用变频器拖动会增加注入定子绕组中电流的谐波含量，进一步增加了电机气隙磁场中的谐波含量，提高电机的定铁芯损耗，转子涡流损耗和转矩脉动。
与定子相比，转子的散热条件较差，而转子涡流损耗的提高，会提高永磁体的工作温度，使得永磁体的去磁拐点提高，增加了轨道交通直驱电机失磁烧毁的风险。尤其在高温短路这种工况下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提出了一种永磁同步直驱电机，改进了转子和定子的结构，转子重量轻、可靠性高，定子结构，使得永磁电机气隙磁场的谐波含量和转子损耗降低，增加了电机漏磁系数和电抗。
本发明永磁同步直驱电机，包括轴、转子铁芯和定子；转子铁芯套装在所述轴上；其特征是：沿所述转子铁芯外圆周面均匀开有若干半闭口槽，所述半闭口槽平行于所述轴；在转子铁芯外圆周面上贴有若干永磁体；各个永磁体之间及各个半闭口槽内灌封有环氧树脂；转子铁芯两个端面配有非导磁金属端板；各个永磁体及两个非导磁金属端板外圆面绑扎玻璃丝带。
所述半闭口槽，底部内径小，中间内径大，槽口内凹，呈凹槽形状，转子铁芯为导磁金属材料。
所述各个永磁体底面均设有凸台，永磁体凸台嵌入转子铁芯半闭口槽槽口,永磁体沿转子铁芯周向N、S极交替排列，轴向同极性分段排列。
进一步优化方案是：所述定子由定子铁芯、若干定子绕组构成；定子铁芯沿圆周面均匀设有若干开口槽，各开口槽的槽口朝向定子内侧，各个定子绕组分别设于各开口槽内；其特征是：在各个开口槽槽口处均设置导磁块，导磁块将各开口槽槽口封堵。可以有效的降低永磁电机气隙磁场的谐波含量，降低转子损耗，增加电机漏磁系数和电抗，减小短路电流，提高永磁体的工作点，提高永磁同步直驱电机的可靠性。所述导磁块可以为矩形或异形，可以由铁磁材料或铁磁材料与树脂的复合材料来制作。
本发明可以广泛用于轨道交通及工业自动化领域中，提高电机功率质量比，结构可靠性高，制造工艺简单，电机响应速度快。降低永磁电机气隙磁场的谐波含量，降低转子损耗，增加电机漏磁系数和电抗，减小短路电流，提高永磁体的工作点，提高永磁同步直驱电机的可靠性。
附图说明
图1是本发明一种永磁同步直驱电机的转子径向截面图。
图2是本发明一种永磁同步直驱电机的转子铁芯三维立体图。
图3是本发明一种永磁同步直驱电机的转子的永磁体三维立体图。
图4是本发明一种永磁同步直驱电机转子的各个永磁体之间及各个半闭口槽内灌封环氧树脂后形成的环氧树脂三维立体图。
图5是本发明一种永磁同步直驱电机的转子的非导磁金属端板（环状）三维立体图。
图6是本发明一种永磁同步直驱电机的转子的三维立体图。
图7是本发明一种永磁同步直驱电机定子的径向截面图。
图8是本发明一种永磁同步直驱电机定子的导磁块的安装示意图。
具体实施方式
以下，参照图1至图8，对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明一种永磁同步直驱电机的转子的径向剖面图。如图1所示，该转子包括：玻璃丝带101、永磁体102、转子铁芯104、轴105。在所述轴105上热套转子铁芯104及一侧非导磁金属端板113（如图5、6所示）。沿所述转子铁芯外圆周面均匀开有若干半闭口槽107，所述半闭口槽平行于所述轴105。在转子铁芯104外圆周面上装配有永磁体102，永磁体102与转子铁芯104之间接触面涂胶粘结。各个永磁体之间间隙内及各个半闭口槽内灌封有环氧树脂103。环氧树脂填充后，在所述轴105另一侧热套另一个非导磁金属端板。在所述两个非导磁金属端板及永磁体102外表面整体绑扎玻璃丝带101，如图6所示。
图2是本发明一种永磁同步直驱电机转子的转子铁芯三维立体图。如图2所示，该转子铁芯104具备：齿部106、半闭口槽107、轭部108及凹槽114。所述齿部106、半闭口槽107、及轭部108均在不影响功率密度及应力的情况下优化设计所得。所述凹槽114位于转子铁芯104内侧。所述转子铁芯104为导磁金属材料，可以采用机加工成型或者开模成型后机加工均可。
图3是本发明一种永磁同步直驱电机的转子的永磁体三维立体图。如图3所示，该永磁体102内圆侧有凸台109，凸台中心线与永磁体中心线重合，制造过程中,转子铁芯外表面涂胶，永磁体102凸台嵌入转子铁芯半闭口槽槽口内,依次装配完成,永磁体102沿转子铁芯104周向N、S交替排列，轴向同极性分段排列。
图4是本发明一种永磁同步直驱电机转子的环氧树脂灌封后的形状三维立体图。如图4所示，该环氧树脂灌封后的形状为鼠笼状，其具备：半闭口槽状110、环状111及片状112。所述半闭口槽状110位于半闭口槽内。所述环状111位于轴向相邻永磁体102之间。所述片状112位于轴向相邻永磁体102之间。所述半闭口槽状110、环状111及片状112有助于提高转子可靠性，降低转子重量。
图5是本发明一种永磁同步直驱电机的转子的非导磁金属端板三维立体图。如图5所示，该非导磁金属端板为环状，非导磁金属材料制成，外径略小于转子铁芯104直径与2倍磁钢厚度之和，通过热套的方式装配至轴105上。
图6是本发明一种永磁同步直驱电机的转子和轴的三维立体图。如图6所示，该转子采用本发明转子方案，结构简单可靠，质量低。
图7是本发明一种永磁同步直驱电机的定子的截面图。如图7所示，所述定子由定子铁,115、若干定子绕组116构成。定子铁芯沿圆周面均匀设有若干开口槽，各开口槽的槽口朝向定子内侧，各个定子绕组116分别设于各开口槽内。在各个开口槽槽口处均设置导磁块117，导磁块将各开口槽槽口封堵。本发明，在传统永磁同步直驱电机的定子槽口处，增加导磁块117。可以有效的降低永磁电机气隙磁场的谐波含量，降低转子损耗，增加电机漏磁系数和电抗，减小短路电流，提高永磁体的工作点，提高永磁同步直驱电机的可靠性。
图8是本发明一种永磁同步直驱电机定子的导磁块的安装方式，如图8所示，导磁块安装在定子铁芯开口槽的槽口近气隙一侧，可以为矩形或异形。
Claims (4)
1.永磁同步直驱电机，包括轴、转子铁芯和定子；转子铁芯套装在所述轴上；其特征是：沿所述转子铁芯外圆周面均匀开有若干半闭口槽，所述半闭口槽平行于所述轴；在转子铁芯外圆周面上贴有若干永磁体；各个永磁体之间及各个半闭口槽内灌封有环氧树脂；转子铁芯两个端面配有非导磁金属端板；各个永磁体及两个非导磁金属端板外圆面绑扎玻璃丝带。
2.根据权利要求1所述永磁同步直驱电机，其特征是：所述半闭口槽，底部内径小，中间内径大，槽口内凹，呈凹槽形状，转子铁芯为导磁金属材料。
3.根据权利要求1所述永磁同步直驱电机，其特征是：所述各个永磁体底面均设有凸台，永磁体凸台嵌入转子铁芯半闭口槽槽口,永磁体沿转子铁芯周向N、S极交替排列，轴向同极性分段排列。
4.根据权利要求1所述永磁同步直驱电机，其特征是：所述定子由定子铁芯、若干定子绕组构成；定子铁芯沿圆周面均匀设有若干开口槽，各开口槽的槽口朝向定子内侧，各个定子绕组分别设于各开口槽内；在各个开口槽槽口处均设置导磁块，导磁块将各开口槽槽口封堵。
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