CN202405896U - 一种转子铁芯及带有该转子铁芯的高效变频调速永磁同步电动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种转子铁芯及带有该转子铁芯的高效变频调速永磁同步电动机，所述转子铁芯包括铁芯本体和多个N极和S极永磁体磁钢，所述铁芯本体外表面围绕中心均匀分布开设有2n组磁钢槽组，n为正整数，同组内的各磁钢槽中设置着同极的永磁体磁钢，而组与组之间的永磁体磁钢依序采用S极和N极交替设置。本实用新型设计的转子铁芯，其具有强度高、材料省、制造工艺简单等特点。本实用新型设计的变频调速永磁同步电动机，其具有结构简单、可靠性高、效率高、成本低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁转子铁芯，特别是一种转子铁芯及带有该转子铁芯的高效变频调速永磁同步电动机。
背景技术
随着永磁材料以及电子电力技术的飞速发展，永磁同步电动机在日常生活以及工农业各个领域的应用日益广泛，并且合理的设计、制造和应用永磁同步电动机成为了电机发展的必然趋势。众所周知，永磁电机和传统的普通感应电机相比具有明显的效率优势，但是由于永磁电机所用永磁材料特性的特殊性在于永磁材料的选用、磁路结构的设计以及永磁材料的固定方式等等方面给设计以及制造都带来一定的困难。
在节能要求越来越高、永磁材料价格高昂的经济环境下，永磁同步电动机将沿着高功率密度、高效率、高可靠性的、低成本的“三高一低”路线发展下去。
根据永磁电机的磁路特点，目前常见的永磁转子铁芯结构有如下几类：
① 表贴式结构
如图1所示，作为磁钢的永磁体1′通过胶水直接黏贴在转子冲片叠加而成的铁芯本体2′外侧面，且为一块一极结构设置。这种结构设置可以获得较高的空气磁通密度，可以极大可能性提高材料利用率，但是这种结构同时又存在以下几个明显的缺陷：
1、永磁体1′的装配定位困难：在永磁体1′磁钢的装配过程中，需要借助工装对磁钢位置预先定位，再均匀涂上胶水，然后按规律贴上磁钢以后再取消工装，有些还会加上固定块等，装配工艺拉长、难度加大。同时，表贴式的转子结构需要对磁路进行非常严格的设计，并且保证相关尺寸，如果零部件加工精度偏低，电动机的性能受到较大的影响。
2、永磁体可靠性差：目前多用的钕铁硼磁钢是非常容易氧化的材料，而表贴式的磁钢是完全外露的一种结构，很容易受烟雾、湿度等因素影响而产生氧化，对其性能产生影响，特别是在防护等级较低并且使用环境相对恶劣的永磁电机中，永磁体1′氧化的可能性会增加，降低了使用寿命。
3、强度低、不适合高速运行：这种用胶水固定的方式，多多少少存在一些问题，比如胶水的均匀度、胶水粘结强度是否能完全保证磁钢与磁轭之间不掉落等给转子使用强度带来了风险、特别是在高速旋转或者大扭矩的电机中，这种结构风险系数进一步加大。
② 嵌入式结构
如图2所示，嵌入式结构是在转子冲片叠加而成的铁芯本体2′内开槽再插入永磁体1′磁钢，且为一块一极的结构设计，这类转子结构强度高、永磁体1′安全性高，但是由于磁钢内置于转子冲片铁芯本体2′内，导致转子永磁体1′距离定子铁芯距离过大，材料利用率低并且较难得到较高的空气磁通密度，对于整机来说需要较多材料来弥补性能，并不经济，特别是在极数少的永磁电机中这种现象尤为明显。
发明内容
针对上述问题，本发明设计了一种转子铁芯，该转子铁芯具有强度高、材料省、制造工艺简单等特点。
同时本发明设计了一种带有所述转子铁芯的变频调速永磁同步电动机，其具有结构简单、可靠性高、效率高、成本低等特点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种转子铁芯，包括铁芯本体和多个N极和S极永磁体磁钢，其特征在于：所述铁芯本体在紧靠外侧面部位围绕中心均匀分布开设有2n组磁钢槽组，n为正整数，同组内的各磁钢槽中设置着同极的永磁体磁钢，而组与组之间的永磁体磁钢依序采用S极和N极交替设置。
进一步地，上述每组磁钢槽组中至少包含两个磁钢槽。
进一步地，上述每组中的各磁钢槽相互间隔设置。
进一步地，上述永磁体磁钢和磁钢槽之间的缝隙处填充封胶。
进一步地，上述铁芯本体由多片转子冲片叠加而成。
进一步地，上述各转子冲片上的磁钢槽在冲片冲压裁剪过程中一次成型。
进一步地，上述各转子冲片通过铆接或焊接固连为一体。
一种带有上述转子铁芯的高效变频调速永磁同步电动机，包括定子和所述转子，其中定子固定安装在一机座内腔壁上，所述转子通过一转轴定位于定子中心，转轴前端通过轴承定位于一前端盖上，转轴后端通过轴承定位于一后端盖上，前后端盖内侧面与基座固连在一起。
进一步地，上述电动机还包括一散热装置，该散热装置由风扇和防尘风罩构成，其中风扇与转轴后端固连，防尘风罩为多网孔结构，其套置在风扇外侧并与后端盖外侧固连。
本发明的永磁体磁钢也是一种嵌入式结构，但其采用了多块一极的结构，可有效减少了永磁体与外界的直接接触面，可以尽可能保护永磁体，降低失磁的风险。同时，各磁钢可以在槽内磁钢未填满的隔磁空间填充灌封胶，极大地避免磁钢氧化的可能性，可有效延长磁钢的使用寿命。
此外，本发明的磁钢槽位置直接随冲片一次冲压成型，可以有效保证磁钢在空间上的均匀分布，有助于提高电机性能。
再者，本发明磁钢镶嵌于转子外侧面内部，结构紧凑，转子强度高，可以适用于较高转速的场合。
最后，本发明所述的每一极磁钢均由不少于两块的相同极磁钢间隔布局组成，极多块一极结构，不仅可减少磁钢与定子的间隔距离，同时可以获得较高的空气磁通密度，从而提高材料利用率有助于提高电机的效率。
综上，本发明克服了现有永磁转子铁芯技术上的缺点，重新设计了一种转子铁芯，其可有效提高转子的使用寿命、提高材料利用率、提高电动机效率、降低材料及制造成本。同时本发明根据所述永磁转子铁芯，设计了一种变频调速同步永磁电动机，其具有材料利用率高、结构简单、效率高、使用寿命长和制造方便的特点。
附图说明
图1、现有表贴式转子铁芯的结构示意图；
图2、现有嵌入式转子铁芯的结构示意图；
图3、本发明转子铁芯的结构示意图；
图4、 本发明图3中A部的局部放大示意图；
图5、本发明转子铁芯的第二种实施方式；
图6、本发明电动机的结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，一种转子铁芯，包括铁芯本体2和多个N极和S极永磁体磁钢1。
所述铁芯本体2由多片转子冲片叠加而成，每个转子冲片是由长条带形或者方形的硅钢板根据尺寸冲压裁剪成形，各转子冲片叠压后通过铆接或焊接固连为一体。
所述铁芯本体2在紧贴外侧面部位围绕中心均匀分布开设有2n组磁钢槽组，n为正整数，在本实施例中，n取值为5，在实际中根据转子尺寸及需要设定n。同组内的各磁钢槽21中设置着同极的永磁体磁钢1，而组与组之间的永磁体磁钢1依序采用S极和N极交替设置。
所述每组磁钢槽组中至少包含两个磁钢槽21，且各磁钢槽21相互间隔设置。本实施方式中每组中的磁钢槽21数为两个，在实际生产当中，根据需要设定数目，如图5所示，为每组中三个磁钢槽21的一种结构示意图。在加工时，所述构成铁芯本体的各转子冲片上的磁钢槽在冲片冲压裁剪过程中直接一起一次成型。
在此，为进一步保护永磁体1，如图4所示，可在永磁体1磁钢和磁钢槽21之间的缝隙处填充封胶211。
从以上结构可知，本发明的永磁体1磁钢结构也是一种嵌入式结构，但其采用了多块一极的结构，可有效减少了永磁体1与外界的直接接触面，可以尽可能保护永磁体1，降低失磁的风险。同时，各磁钢可以在槽内磁钢未填满的隔磁空间填充灌封胶211，极大地避免磁钢氧化的可能性，可有效延长磁钢的使用寿命。
此外，本发明的磁钢槽21位置直接随冲片一次冲压成型，可以有效保证永磁体1磁钢在空间上的均匀分布，有助于提高电机性能。
再者，本发明永磁体1磁钢镶嵌于转子外侧面内部，结构紧凑，转子强度高，可以适用于较高转速的场合。
最后，本发明所述的每一极磁钢均由不少于两块的相同极永磁体1间隔布局组成，即多块一极的结构设计，不仅可减少永磁体1磁钢与定子的间隔距离，同时可以获得较高的空气磁通密度，从而提高材料利用率有助于提高电机的效率。
综上，本发明克服了现有永磁转子铁芯技术上的缺点，重新设计了一种转子铁芯，其可有效提高转子的使用寿命、提高材料利用率、提高电动机效率、降低材料及制造成本。
如图6所示，一种带有所述转子铁芯的高效变频调速永磁同步电动机，包括定子3和所述转子4，其中定子3是由定子铁芯按照一定规律嵌入漆包线然后浸漆而成，其通过冷压或者热套的方式压入或者套入定位在机座5的内腔壁上，所述转子4通过一转轴6定位于定子3中心，两者通过冷压或者热套工艺进行连接，转轴6前端通过轴承61定位于一前端盖7上，转轴后端通过轴承62定位于一后端盖8上，前后端盖7、8内侧面桶通过螺栓与基座5固连在一起。
所述电动机还包括一散热装置，该散热装置由风扇91和防尘风罩92构成，其中风扇91与转轴6后端固连，防尘风罩92为多网孔结构，其套置在风扇91外侧并与后端盖8外侧固连。
本电动机采用本发明设计的永磁转子铁芯，设计了一种变频调速同步永磁电动机，其具有材料利用率高、结构简单、效率高、使用寿命长和制造方便的特点。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，并非对发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术原理对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化或修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种转子铁芯，包括铁芯本体和多个N极和S极永磁体磁钢，其特征在于：所述铁芯本体外表面围绕中心均匀分布开设有2n组磁钢槽组，n为正整数，同组内的各磁钢槽中设置着同极的永磁体磁钢，而组与组之间的永磁体磁钢依序采用S极和N极交替设置。
2.如权利要求1所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述每组磁钢槽组中至少包含两个磁钢槽。
3.如权利要求1所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述每组中的各磁钢槽相互间隔设置。
4.如权利要求1-3任一权项所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述永磁体磁钢和磁钢槽之间的缝隙处填充封胶。
5.如权利要求1所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述铁芯本体由多片转子冲片叠加而成。
6.如权利要求5所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述各转子冲片上的磁钢槽在冲片冲压裁剪过程中一次成型。
7.如权利要求5或6所述的一种转子铁芯，其特征在于：所述各转子冲片通过铆接或焊接固连为一体。
8.一种带有权利要求1所述转子铁芯的高效变频调速永磁同步电动机，其特征在于：包括定子和所述转子，其中定子固定安装在一机座内腔壁上，所述转子通过一转轴定位于定子中心，转轴前端通过轴承定位于一前端盖上，转轴后端通过轴承定位于一后端盖上，前后端盖内侧面与基座固连在一起。
9.如权利要求8所述的一种高效变频调速永磁同步电动机，其特征在于：所述电动机还包括一散热装置，该散热装置由风扇和防尘风罩构成，其中风扇与转轴后端固连，防尘风罩为多网孔结构，其套置在风扇外侧并与后端盖外侧固连。
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