專利名稱：永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，特別是一種永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
目前，工業(yè)應(yīng)用的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，由中心軸、鐵芯和磁鋼構(gòu)成輥狀結(jié)構(gòu)，其磁鋼采用傳統(tǒng)的瓦片形磁鋼(弧面狀)，各瓦片形磁鋼粘接在鐵芯外圓表面上，并且用綁軋材料綁緊在鐵芯上，其缺點(diǎn)是，隨著電機(jī)功率加大的要求，轉(zhuǎn)子直徑需做得較大，這樣轉(zhuǎn)子外圍的離心力相應(yīng)增大，上述磁鋼粘接加綁扎式的結(jié)構(gòu)即不能滿足強(qiáng)度要求，因此這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子強(qiáng)度較差。此后工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)出一種整體式轉(zhuǎn)子，它采用將平板狀磁鋼沿鐵芯直徑方向成對卡入鐵芯中的結(jié)構(gòu)，在鐵芯位于各磁鋼內(nèi)端端面的部位，分別開有一個與中心軸同軸心的弧面形空槽。它解決了同轉(zhuǎn)子直徑增大帶來的強(qiáng)度差的問題，但由于轉(zhuǎn)子磁路漏磁大，交軸磁導(dǎo)大于直軸磁導(dǎo)，交軸電抗Xq明顯大于直軸電抗Xd，致使高次諧波磁勢特別是齒諧波磁勢引起脈動力矩加大，從而影響電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，使電機(jī)產(chǎn)生振動，因此這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)會造成電機(jī)起動、運(yùn)行的穩(wěn)定性較差。
本實(shí)用新型的目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)強(qiáng)度差、漏磁大的問題，而提供一種強(qiáng)度高、漏磁很小的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是，它由中心軸、與其(即中心軸)同軸心設(shè)置的鐵芯和成對設(shè)置在鐵芯上的至少1對磁鋼構(gòu)成圓輥狀結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是，上述各磁鋼均為板狀，如平板狀或兩面略帶弧形的板狀等，但最好為平板狀。各磁鋼沿上述鐵芯圓形橫斷面的直徑方向成對地相對設(shè)置在鐵芯中，形成輪輻式布設(shè)結(jié)構(gòu)，在所述鐵芯位于上述各相鄰兩磁鋼之間的部位，沿所述鐵芯圓形橫斷面的直徑方向分別設(shè)置有徑向空槽，用以增大磁阻，減少交軸漏磁通。上述各徑向空槽形成輪輻式分布結(jié)構(gòu)，即自軸心處向外呈放射狀分布，各磁鋼也是自軸心處向外呈放射狀分布。上述各磁鋼和各徑向空槽的最外邊緣到中心軸軸心線之間的距離，均小于上述鐵芯外圓面到中心軸軸心線之間的距離。在所述中心軸上固定設(shè)置(套裝緊固，制成一體結(jié)構(gòu)等)有非導(dǎo)磁材料制成的輪轂(即套筒)。在該輪轂外表面處設(shè)置有與上述徑向空槽相對應(yīng)的卡接凸臺，所述各卡接凸臺帶有向心卡擋凸起，所述各卡接凸臺卡入上述相應(yīng)的各徑向空槽，與所述鐵芯構(gòu)成向心鎖定配合結(jié)構(gòu)。如此一來，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時離心力的作用，鐵芯會被自動向中心軸軸心方向鎖緊，即自鎖，磁鋼是卡入該鐵芯中的，因此強(qiáng)度差的問題以及漏磁大的問題都得到了很好的解決。
為了使轉(zhuǎn)子磁路中漏磁小，而且均勻，使直軸電抗Xd與交軸電抗Xq相同或相近，無論各徑向空槽是否居中設(shè)置在鐵芯位于各相鄰兩磁鋼之間的中心部位，最好將上述鐵芯上的各徑向空槽制成橫斷面外緣窄、內(nèi)端寬的梯形或三角形空槽，所述各卡接凸臺為根部最窄、外緣頂部最寬的燕尾狀向心鎖定卡接凸臺。上述磁鋼至少設(shè)置1對，但根據(jù)需要可設(shè)置有2對、3對、4對、6對、8對、10對等，無論磁鋼數(shù)量為幾對，所述各徑向空槽最好均居中設(shè)置在各相鄰兩磁鋼之間的鐵芯的中部位置，以保持磁路均勻。上述鐵芯最好為一體結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也可為分體結(jié)構(gòu)，其外圍可被纏綁住，此時由于卡接凸臺的向心鎖定作用，各分體鐵芯塊也不會因離心力甩出，纏綁層受力很小，也不會影響其強(qiáng)度，但最好選擇一體結(jié)構(gòu)的鐵芯。
由于本實(shí)用新型采用了上述結(jié)構(gòu)，各磁鋼沿鐵芯橫斷面的直徑方向成對地相對設(shè)置(卡入)在鐵芯中，在各相鄰兩個磁鋼夾在中問的鐵芯部位，分別設(shè)置有相應(yīng)的徑向空槽，增大了磁阻，非導(dǎo)磁性輪轂上的各卡接凸臺與相應(yīng)徑向空槽向心鎖定配合，轉(zhuǎn)子上的磁鋼不會因轉(zhuǎn)子直徑增大，離心力大而被甩出，在較大磁阻作用下，漏磁通明顯減小，因此它具有轉(zhuǎn)子強(qiáng)度高，漏磁小的優(yōu)點(diǎn)，漏磁小將使直軸電抗與交軸電抗相同或接近，使電機(jī)起動、運(yùn)行的平穩(wěn)性較好，振動小，電機(jī)性能明顯提高。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1是實(shí)施例1所述本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)橫斷面剖視圖；圖2是圖1所示本實(shí)用新型的A-A剖視圖；圖3是圖1所示本實(shí)用新型的B-B剖視圖；圖4是實(shí)施例2所述本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的局部示意圖；圖5是實(shí)施例3所述本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的橫斷面剖視圖；圖6是本實(shí)用新型的卡接凸臺的第二種形狀示意圖；圖7是本實(shí)用新型的卡接凸臺的第三種形狀示意圖；圖8是本實(shí)用新型的卡接凸臺的第四種形狀示意圖。
實(shí)施例1，在圖1所示剖視圖、圖2所示A-A剖視圖和圖3所示B-B剖視圖中，本實(shí)用新型由中心軸2、與其同軸心設(shè)置的鐵芯1和成對設(shè)置在鐵芯1上的磁鋼構(gòu)成圓輥狀結(jié)構(gòu)，其中，各磁鋼均由永磁材料(如釹鐵硼等)制成平板狀結(jié)構(gòu)，磁鋼共有3對，即6極，各磁鋼沿上述鐵芯1圓形橫斷面的直徑方向成對地相對設(shè)置在鐵芯1中，形成輪輻(車條)式布設(shè)結(jié)構(gòu)，即磁鋼的縱向(與磁鋼平板厚度方向相垂直的方向)與鐵芯相應(yīng)位置直徑方向一致，磁鋼4即為其中之一。磁鋼4與磁鋼9為其中的1對。在鐵芯1位于各相鄰兩磁鋼之間的部位(即鐵芯1被夾在相鄰兩磁鋼之間的部位)，沿鐵芯1圓形橫斷面的直徑方向分別設(shè)置有徑向空槽，各徑向空槽形成輪輻式分布結(jié)構(gòu)，圖1中，徑向空槽5即設(shè)置在磁鋼4和與之相鄰的磁鋼6之間的鐵芯1上。此處各徑向空槽是橫斷面外緣窄、內(nèi)端寬的梯形空槽，且各徑向空槽均居中設(shè)置在各相鄰兩磁鋼之間的鐵芯1的中部位置，以保持結(jié)構(gòu)對稱。圖1中徑向空槽為6個，徑向空槽8、10即為其中的2個。各磁鋼和各徑向空槽外邊緣到中心軸2軸心線的距離，小于鐵芯1外圓面到中心軸2軸心線的距離。在中心軸2上固定設(shè)置有非導(dǎo)磁材料制成的輪轂3(即套筒)，非導(dǎo)磁材料可選用尼龍、不銹鋼、銅、鋁、合金鋁、塑料、硬橡膠、膠木、陶瓷等，此處即選用不銹鋼。在輪轂3外表面處沿其軸向設(shè)置有與上述徑向空槽相對應(yīng)的卡接凸臺，上述各卡接凸臺帶向心卡擋凸起，如在圖1中，卡接凸臺共有6個，卡接凸臺7即為其中之一。此處，各卡接凸臺均為橫斷面外緣寬、根部窄的燕尾狀向心鎖定卡接凸臺，其中兩個卡接端面即形成了左右兩個向心卡擋凸起，以便將鐵芯1向軸心方向鎖定緊。上述各卡接凸臺卡入上述相應(yīng)的各徑向空槽，與鐵芯1構(gòu)成向心鎖定配合結(jié)構(gòu)。圖1中，卡接凸臺7即卡入徑向空槽8中，以便將鐵芯1向心鎖定，以免在離心力作用下向外甩出。輪轂3與中心軸2可以制成一體結(jié)構(gòu)，也可將輪轂3套裝緊固在中心軸2上，圖1中，輪轂3即套裝緊固在中心軸2上。
實(shí)施例2，本實(shí)用新型除了鐵芯上的徑向空槽的形狀有所改變外，其它結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1所述相同。在圖4所示局部示意圖中，本實(shí)用新型的徑向空槽8是橫斷面為矩形的長條狀徑向空槽，其它各徑向空槽均與此相同。當(dāng)然各徑向空槽還可以為橫斷面的兩端面為略帶弧形的徑向空槽或橫斷面近乎長的橢圓狀徑向空槽，此處不再一一給出圖示。
實(shí)施例3，本實(shí)用新型除了鐵芯為分體結(jié)構(gòu)外，其它結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1所述相同。在圖5所示剖視圖中，鐵芯1為分體結(jié)構(gòu)，它在位于各磁鋼外邊緣處的分別開有徑向?qū)涌p，使鐵芯1加工較為簡便，圖5中，對接縫11即為其中之一。在鐵芯1外圍纏綁有纏綁層12，以確保各塊鐵苡相對集中，不松動，此種結(jié)構(gòu)，纏綁層12受力很小，只起聚攏各鐵芯分體塊的作用，因此并不影響轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度，此外還可以不設(shè)置纏綁層12。
此外，上述各卡接凸臺還可采用其它不同的形狀。在圖6所示局部示意圖中，卡接凸臺7為根部窄、凸臺前端寬的橫斷面接近圓形的卡接凸臺，其兩端的孤形外凸面即為其上面的向心鎖定鐵芯1的卡擋凸起，其它卡接凸臺均與卡接凸臺7相同。在圖7所示示意圖中，卡接凸臺7是端面為鋸齒狀的卡接凸臺，其端面的鋸齒牙即為向心鎖定鐵芯1的卡擋凸起。其它卡接凸臺與卡接凸臺7相同，當(dāng)然其一個端面也可為平面，此處不再給出圖示。在圖8所示示意圖中，卡接凸臺7是頂端帶有向心卡擋凸起端頭的卡接凸臺，該卡擋凸起端頭將鐵芯1向心卡擋鎖定住，其它卡擋凸臺均與卡擋凸臺7相同。
本實(shí)用新型所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)用于制作永磁同步電機(jī)，這種永磁同步電機(jī)既可用作電動機(jī)，又可用作發(fā)電機(jī)，無論是用作電動機(jī)，還是用作發(fā)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
在用其制作電機(jī)時，可配用各種結(jié)構(gòu)的定子，例如可選用如下結(jié)構(gòu)的定子，該定子在其套筒狀定子鐵芯上位于其各相鄰的兩個定子繞組嵌線槽之間部位的內(nèi)圓處設(shè)置空槽口，且其深度和寬度與嵌線槽的槽口深度和寬度相同或相近，上述兩個嵌線槽之間鐵芯上布設(shè)的空槽口可以為1個，當(dāng)然也可均布有2個或2個以上空槽口，或者在不設(shè)置上述空槽口時，在各嵌線槽的槽口處填充有磁性槽泥。無論采用上述那種定子結(jié)構(gòu)，上述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，由中心軸[2]、與其同軸心設(shè)置的鐵芯[1]和成對設(shè)置在鐵芯[1]上的至少1對磁鋼構(gòu)成圓輥狀結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述各磁鋼均為板狀，且各磁鋼沿上述鐵芯[1]圓形橫斷面的直徑方向成對地相對設(shè)置在鐵芯[1]中，形成輪輻式布設(shè)結(jié)構(gòu)，在所述鐵芯[1]位于上述各相鄰兩磁鋼之間的部位，沿所述鐵芯[1]圓形橫斷面的直徑方向分別設(shè)置有徑向空槽，各徑向空槽形成輪輻式分布結(jié)構(gòu)，在所述中心軸[2]上固定設(shè)置有非導(dǎo)磁材料制成的輪轂[3]，所述輪轂[3]表面處沿軸向設(shè)置有與上述徑向空槽相對應(yīng)的卡接凸臺，所述各卡接凸臺帶有向心卡擋凸起，上述各卡接凸臺卡入上述相應(yīng)的各徑向空槽，與所述鐵芯[1]構(gòu)成向心鎖定配合結(jié)構(gòu)，所述各磁鋼和各徑向空槽最外邊緣到中心軸[2]軸心線的距離，均小于所述鐵芯[1]外圓面到中心軸[2]軸心線之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鐵芯[1]為一體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁鋼至少設(shè)置有2對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述各徑向空槽均居中設(shè)置在各相鄰兩磁鋼之間的鐵芯[1]的中部位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輪轂[3]套裝緊固在所述中心軸[2]上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輪轂[3]與所述中心軸[2]制成一體結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鐵芯[1]上的各徑向空槽是橫斷面外緣窄、內(nèi)端寬的梯形或三角形空槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述各卡接凸臺為橫斷面外緣寬、根部窄的燕尾狀向心鎖定卡接凸臺。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述各磁鋼均為平板狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述非導(dǎo)磁材料為尼龍、不銹鋼、銅、鋁、合金鋁、塑料、陶瓷、膠木或硬橡膠。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),它由中心軸(2)、鐵芯(1)和板狀磁鋼組成,鐵芯(1)通過中心軸(2)上輪轂(3)的各卡接凸臺向心鎖定住,各磁鋼呈輪輻式布設(shè)在鐵芯(1)中,在各相鄰兩磁鋼之間的鐵芯(1)處,分別設(shè)置有徑向空槽,各徑向空槽呈輪輻式分布結(jié)構(gòu),它解決了現(xiàn)有技術(shù)強(qiáng)度差和漏磁通大的問題,具有轉(zhuǎn)子強(qiáng)度高,電機(jī)起動、運(yùn)行平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn),主要用于制作各種永磁同步電機(jī)。
文檔編號H02K1/27GK2376129SQ9921143
公開日2000年4月26日 申請日期1999年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者石正鐸 申請人:路子明, 石正鐸