本發(fā)明屬于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)：

隨著永磁材料、絕緣材料、電力電子和電機(jī)控制技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的快速發(fā)展，永磁電機(jī)技術(shù)有了長足的進(jìn)步和發(fā)展。在我國，永磁電機(jī)如永磁同步電機(jī)和永磁無刷直流電機(jī)在航空航天等國防領(lǐng)域以及電力系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

對永磁電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其目的在于提高電機(jī)功率重量比密度、提高電機(jī)動靜態(tài)性能。傳統(tǒng)永磁電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括定子和轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)方面一般由轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)磁鐵芯和磁極三大部分組成。其中，鐵芯材料多為導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片或其他鋼材，永磁體多為稀土永磁材料制成。將鐵芯套裝在轉(zhuǎn)子軸上，其工藝往往為熱裝，然后將磁極用膠粘接在鐵芯外表面，高溫固化，如圖1所示?？梢姡@種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、工藝繁復(fù)、制造成本高，而且鐵芯的存在增大了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量，影響電機(jī)動態(tài)性能，鐵芯內(nèi)部也存在渦流損耗等缺陷降低了電機(jī)整體運(yùn)行效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題：本發(fā)明提供一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)簡單，可顯著降低轉(zhuǎn)子質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，降低轉(zhuǎn)子鐵芯損耗，提高電 機(jī)效率。

本發(fā)明采用的方案：

一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括若干個主磁鋼，相同數(shù)量的副磁鋼一和副磁鋼二，還包括中空轉(zhuǎn)子軸，副磁鋼一與副磁鋼二對稱安裝于主磁鋼的兩側(cè)，主磁鋼、副磁鋼一與副磁鋼二三塊磁鋼構(gòu)成一個磁極，磁極按照N極、S極交替的順序排列在中空轉(zhuǎn)子軸的外表面上。

所述主磁鋼、副磁鋼一與副磁鋼二三塊磁鋼構(gòu)成的磁極，磁極極弧寬度為360°/磁極數(shù)，主磁鋼的極弧寬度的取值范圍為磁極極弧寬度的1/3～2/3。

所述副磁鋼一與副磁鋼二的充磁方向與主磁鋼的充磁方向呈45°～60°機(jī)械角度。

所述中空轉(zhuǎn)子軸為不規(guī)則多邊形，多邊形邊長與主磁鋼底邊相等的面為主磁鋼安裝面，多邊形邊長與副磁鋼一和副磁鋼二底邊長之和相等的面為副磁鋼安裝面。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、運(yùn)行可靠，且永磁磁通經(jīng)由磁鋼內(nèi)部閉合，漏磁少，同時避免了鐵芯損耗，；

(2)本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，不規(guī)則多邊形轉(zhuǎn)子軸結(jié)構(gòu)既可有效增加副磁鋼高度，有利于增強(qiáng)副磁鋼磁場強(qiáng)度，減小主磁鋼漏磁，提高電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出能力，同時，該多邊形結(jié)構(gòu)有利于多塊磁鋼的定位和安裝，避免磁鋼在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時沿圓周移動；轉(zhuǎn)子軸 設(shè)計(jì)成空心軸，可進(jìn)一步減小了轉(zhuǎn)子重量、降低轉(zhuǎn)動慣量；

(3)本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，相對于同規(guī)格的傳統(tǒng)永磁電機(jī)，轉(zhuǎn)子質(zhì)量減小20％～40％，轉(zhuǎn)動慣量減小20％～30％；

(4)本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其組成的各塊磁鋼極弧寬度可調(diào)、磁鋼磁化方向各異的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子表面磁通可調(diào)，進(jìn)而調(diào)節(jié)相應(yīng)電機(jī)的輸出功率；

(5)本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，顯著降低了轉(zhuǎn)子鐵芯損耗，有效提高了電機(jī)效率；

(6)本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，適用于對電機(jī)體積、重量、轉(zhuǎn)動慣量有著嚴(yán)苛要求的應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極(N極)示意圖；

圖4為傳統(tǒng)永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯磁力線分布圖；

圖5為本發(fā)明提供的一種無鐵芯的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子軸部分磁力線分布圖；

圖6為本發(fā)明提供的一種無鐵芯的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子主磁鋼安裝橫截面示意圖；

圖7為本發(fā)明提供的一種無鐵芯的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子主磁鋼安裝三維示意圖；

圖8為本發(fā)明提供的一種無鐵芯的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子副磁鋼組合拼接橫截面示意圖；

圖9為本發(fā)明提供的一種無鐵芯的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子副磁鋼組合拼接三維示意圖；

圖10為本發(fā)明提供的一種無鐵芯的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子副磁鋼組合粘接示意圖。

圖中：1-主磁鋼、2-副磁鋼一、3-副磁鋼二、4-中空轉(zhuǎn)子軸、5-轉(zhuǎn)子軸、6-導(dǎo)磁鐵芯。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，以“8極”無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子為例，對本發(fā)明進(jìn)一步描述。

如圖2所示，本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括8個主磁鋼1、8個副磁鋼一2、8個副磁鋼二3和中空轉(zhuǎn)子軸4：副磁鋼2一與副磁鋼二3對稱安裝于主磁鋼1的兩側(cè)，主磁鋼1、副磁鋼一2與副磁鋼二3三塊磁鋼構(gòu)成一個磁極，8個磁極按照N極、S極交替的順序排列在16邊形中空轉(zhuǎn)子軸4的外表面上。

如圖3所示，以“8極”無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子為例，定義主磁鋼1為0角度充磁，即與主磁鋼1底邊垂直、平行充磁、N極指向轉(zhuǎn)子外表面，副磁鋼一2、副磁鋼二3分別為-45、+45角度充磁；主磁鋼1的極弧寬度為20°機(jī)械角度，副磁鋼一2、副磁鋼二3的極弧寬度為12.5°機(jī)械角度，三者之和為45°；主磁鋼1、副磁鋼一2與副磁鋼二3三塊磁鋼構(gòu)成N極，保持三塊磁鋼的位置不變，同時改變?nèi)? 者的磁化方向，即得到S極。

由主磁鋼1、副磁鋼一2與副磁鋼二3三塊磁鋼構(gòu)成磁極，磁極極弧寬度為360°/磁極數(shù)，主磁鋼1的極弧寬度的取值范圍為磁極極弧寬度的1/3～2/3，副磁鋼一2與副磁鋼二3的充磁方向與主磁鋼1的充磁方向呈45°～60°機(jī)械角度。

中空轉(zhuǎn)子軸4為不規(guī)則多邊形，多邊形邊長與主磁鋼1底邊相等的面為主磁鋼安裝面，多邊形邊長與副磁鋼一2和副磁鋼二3底邊長之和相等的面為副磁鋼安裝面，中空轉(zhuǎn)子軸4材質(zhì)為不銹鋼或其他鋼材。

如圖4和圖5所示，本發(fā)明提供的一種無鐵芯永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，能夠?qū)鹘y(tǒng)永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子原導(dǎo)磁鐵芯處的磁通經(jīng)由磁鋼內(nèi)部閉合，通過調(diào)整主磁鋼1的極弧寬度，調(diào)節(jié)進(jìn)入氣隙的磁通量，進(jìn)一步可以控制電機(jī)最終的輸出扭矩、功率等指標(biāo)。

磁鋼與中空轉(zhuǎn)子軸4粘接包括以下步驟：

如圖6與圖7所示，步驟一：將主磁鋼1按照N、S極交替的順序用膠粘接在中空轉(zhuǎn)子軸4的主磁鋼1安裝面上；

如圖8與圖9所示，步驟二：相鄰兩塊副磁鋼磁化方向趨于一致，拼接在一起時兩者之間產(chǎn)生吸力，故可作為一個整體，粘接在中空轉(zhuǎn)子軸4的副磁鋼安裝面上；

如圖10所示，步驟三：將安裝好的磁鋼進(jìn)行高溫固化，完成磁鋼的安裝。

上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，顯然本發(fā)明的具體 實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制。只要采用了本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的非實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，或者未經(jīng)改進(jìn)，將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。