專利名稱：一種高速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高速永磁同步電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,具體涉及一種高速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
作為高能高速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)的永磁同步電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)是近來高速電機(jī)發(fā)展的主要方向之一。它的優(yōu)點(diǎn)主要有:I損耗小，效率高。用永磁體取代電勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子上沒有勵(lì)磁損耗，同步運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子鐵芯中也沒有基頻弓I起的鐵耗。因此，永磁同步電機(jī)的效率要比電勵(lì)磁同步電機(jī)和異步電機(jī)高。無油支承高速永磁電機(jī)的機(jī)械損耗更小，效率更高。2體積小，重量輕，耗材少。稀土永磁材料具有優(yōu)異的磁性能，它的剩磁4、矯頑力Hc相對(duì)較高。充磁后,用較少的永磁材料就能產(chǎn)生足夠的磁場(chǎng)，因此電機(jī)體積可大大縮小，效率、功率密度得到提升。同容量的永磁同步電機(jī)體積、重量、所用材料可以減少30%左右。3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。與電勵(lì)磁同步電機(jī)相比，永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子上不需要電勵(lì)磁裝置，大大簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了無刷化，故障發(fā)生率降低。高速電機(jī)的高功率密度、高轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了高速永磁轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上具有許多特點(diǎn):電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)在轉(zhuǎn)子內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，需要采用特殊的高強(qiáng)度疊片或?qū)嵭霓D(zhuǎn)子。對(duì)于永磁電機(jī)來說，轉(zhuǎn)子強(qiáng)度問題更為突出，必須對(duì)永磁體采取保護(hù)措施。一般采用兩種方法:一是在永磁體外加非導(dǎo)磁高強(qiáng)度合金加固套。二是采用碳纖維綁扎永磁體。高速電機(jī)一般為2極或4極結(jié)構(gòu)，2極電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子永磁體可采用整體結(jié)構(gòu)，保證轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)平衡，4極電機(jī)優(yōu)點(diǎn)是定子繞組端部較短和鐵心扼部較薄，但交變電流頻率高，損耗相對(duì)較大。從電磁和機(jī)械兩個(gè)方面綜合考慮，2極電機(jī)更易于保證電機(jī)效率、降低損耗。因?yàn)楦咚儆来磐诫姍C(jī)的永磁體在高溫時(shí)，可能發(fā)生退磁，進(jìn)而影響到電機(jī)的輸出功率和工作效率，所以本領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)在于低損耗，高效率的電機(jī)結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，有效的降低永磁體的溫升和提高轉(zhuǎn)矩。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案是:—種高速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),包括電機(jī)轉(zhuǎn)子5,電機(jī)轉(zhuǎn)子5為空心結(jié)構(gòu),在電機(jī)工作時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子5的中空部分8通入空氣進(jìn)行冷卻，電機(jī)轉(zhuǎn)子5表面貼裝永磁體,永磁體采用雙層結(jié)構(gòu)分布，內(nèi)層為間隔分布的第一釤鈷永磁體4和第一鐵氧體永磁體7，外層為間隔分布的第二衫鈷永磁體6和第二鐵氧體永磁體3,第一衫鈷永磁體4和第二衫鈷永磁體6采用徑向粘結(jié)配置，第一鐵氧體永磁體7和第二鐵氧體永磁體3采用周向粘結(jié)配置，各永磁體之間采用粘結(jié)，永磁體外面配置有一層金屬薄環(huán)2，金屬薄環(huán)2外面再過盈裝配一層合金鋼保護(hù)套I。
所述的金屬薄環(huán)2厚度為0.5mm_l.5mm。所述的金屬薄環(huán)2的材料采金屬銀、金屬硅或者金屬銅。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):I本發(fā)明采用了全新的永磁體布局，使得電機(jī)電動(dòng)勢(shì)波形，氣隙磁密波形和齒槽轉(zhuǎn)矩波形更加光滑，并且提高了輸出轉(zhuǎn)矩。2本發(fā)明在合金鋼保護(hù)套I里面加了一層金屬薄環(huán)2，通過金屬的物理導(dǎo)熱屬性，可以將大量的熱導(dǎo)出，從而有效的降低了永磁體的溫度，保證了電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和工作效率。


附圖為本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子整體結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方案和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參照附圖，一種高速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子5,電機(jī)轉(zhuǎn)子5為空心結(jié)構(gòu)，在電機(jī)工作時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子5的中空部分8通入空氣進(jìn)行冷卻，電機(jī)轉(zhuǎn)子5表面貼裝永磁體，永磁體采用雙層結(jié)構(gòu)分布，內(nèi)層為間隔分布的第一釤鈷永磁體4和第一鐵氧體永磁體7,外層為間隔分布的第二衫鈷永磁體6和第二鐵氧體永磁體3,第一衫鈷永磁體4和第二衫鈷永磁體6米用徑向粘結(jié)配置,第一衫鈷永磁體4和第二衫鈷永磁體6提供氣息磁通,第一鐵氧體永磁體7和第二鐵氧體永磁體3采用周向粘結(jié)配置,第一鐵氧體永磁體7和第二鐵氧體永磁體3控制氣隙磁通的分布,各永磁體之間米用粘結(jié),永磁體外面配置有一層金屬薄環(huán)2，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速很高，所以在工作運(yùn)行時(shí)，金屬薄環(huán)2外面在過盈裝配一層合金鋼保護(hù)套1，以保證轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度。所述的金屬薄環(huán)2厚度為0.5mm_l.5mm。所述的金屬薄環(huán)2的材料采金屬銀、金屬硅或者金屬銅。本發(fā)明的工作原理為:在釤鈷永磁體6和鐵氧體永磁體7外表面，合金鋼保護(hù)套I的內(nèi)表面加一層金屬薄環(huán)2,金屬的導(dǎo)熱性很好,可以將電機(jī)正常工作時(shí)永磁體多余的熱量及時(shí)導(dǎo)出。為了產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩和避免電機(jī)定子過大的齒槽效應(yīng)，所以本發(fā)明采取了一種組合形式的永磁體分布，即徑向采用釤鈷永磁體4和6，周向采用鐵氧體永磁體3和7。徑向第一釤鈷永磁體4和第二釤鈷永磁體6主要提供氣息磁通，周向第一鐵氧體永磁體7和第二鐵氧體永磁體3主要控制氣隙磁通的分布。通過采用這種布局，可以使電機(jī)輸出電動(dòng)勢(shì)波形，氣隙磁密波形，齒槽效應(yīng)波形曲線更加光滑，同時(shí)還可以提高了電機(jī)平均轉(zhuǎn)矩值。
權(quán)利要求
1.一種高速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)，其特征在于:電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)為空心結(jié)構(gòu)，在電機(jī)工作時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子(5 )的中空部分(8 )通入空氣進(jìn)行冷卻，電機(jī)轉(zhuǎn)子(5 )表面貼裝永磁體，永磁體米用雙層結(jié)構(gòu)分布，內(nèi)層為間隔分布的第一衫鈷永磁體(4)和第一鐵氧體永磁體(7 ),外層為間隔分布的第二衫鈷永磁體(6 )和第二鐵氧體永磁體(3 ),第一衫鈷永磁體(4 )和第二釤鈷永磁體(6 )采用徑向粘結(jié)配置,第一鐵氧體永磁體(7 )和第二鐵氧體永磁體(3)采用周向粘結(jié)配置，各永磁體之間采用粘結(jié)，永磁體外面配置有一層金屬薄環(huán)(2)，金屬薄環(huán)(2)外面再過盈裝配一層合金鋼保護(hù)套(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的金屬薄環(huán)(2)厚度為0.5mm-1.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的金屬薄環(huán)(2)的材料采金屬銀、金屬硅或者金屬銅。
全文摘要
一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子是空心結(jié)構(gòu)，其表面加裝有兩層不同材料的永磁體，永磁體外表面有金屬薄環(huán)，金屬薄環(huán)外表面過盈裝配很金剛保護(hù)套，定子材料是硅鋼片，金屬薄環(huán)將電機(jī)正常工作時(shí)永磁體多余的熱量及時(shí)導(dǎo)出，永磁鐵的布局，可以使電機(jī)輸出電動(dòng)勢(shì)波形，氣隙磁密波形，齒槽效應(yīng)波形曲線更加光滑，同事還可以提高了電機(jī)平均轉(zhuǎn)矩值，本發(fā)明提高了電機(jī)輸出功率的穩(wěn)定性，減小了渦流損耗，并且降低了永磁體在工作時(shí)的溫度，實(shí)現(xiàn)了高速電機(jī)大功率超高速的運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02K1/27GK103151862SQ20131008440
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者孫巖樺, 高南沙, 虞烈, 耿海鵬, 周健 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)