專利名稱：永磁電機(jī)“v”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，特別是一種永磁電機(jī)“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)多種多樣，就其整體而言，最常用的為表面式(SurfaceMounted Permanent Magnet，簡(jiǎn)稱SPM)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和內(nèi)置式(Interior Permanent Magnet，簡(jiǎn)稱IPM)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)兩大類。
內(nèi)置式轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)極力追求小氣隙與小間隙隔磁橋，以增大磁阻轉(zhuǎn)矩分量實(shí)現(xiàn)基速點(diǎn)的最大轉(zhuǎn)矩/電流控制與最高轉(zhuǎn)速點(diǎn)的最大功率弱磁控制。但是，在最大峰值轉(zhuǎn)矩與高速工況運(yùn)行時(shí)，由于強(qiáng)烈的磁路飽和與深度弱磁控制，使得電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)波形嚴(yán)重畸變，其徑向分量可能導(dǎo)致定子鐵芯和內(nèi)置式轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大的振動(dòng)和形變。高速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子除受電磁徑向力波外還受到較大的離心應(yīng)力和熱應(yīng)力，由此導(dǎo)致轉(zhuǎn)子外徑表面形變與氣隙長(zhǎng)度不對(duì)稱。電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)、電磁徑向力波、轉(zhuǎn)子離心應(yīng)力與熱應(yīng)力、轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)引起的氣隙偏心、轉(zhuǎn)子硅鋼片力學(xué)性能之間的相互制約限制了內(nèi)置式轉(zhuǎn)子電機(jī)最大安全運(yùn)行轉(zhuǎn)速的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種永磁電機(jī)“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子，克服已有技術(shù)存在的缺陷，使該電機(jī)的最大安全運(yùn)行轉(zhuǎn)速得以提高。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯硅鋼片的抗拉強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度的特點(diǎn)，改變轉(zhuǎn)子的應(yīng)力分布，減小最大形變；同時(shí)，盡可能減輕轉(zhuǎn)子重量，降低離心力。
在對(duì)如圖1所示已有技術(shù)的“I”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子及其應(yīng)力分析研究的基礎(chǔ)上，對(duì)永磁體的形狀進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。將永磁體裝配成“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子，并在磁極間設(shè)置加強(qiáng)筋，在加強(qiáng)筋的上方設(shè)置輔助孔，具體如圖2所示。
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種永磁電機(jī)“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯及設(shè)置在其內(nèi)的永磁體，其特征在于(1)每極有兩塊永磁體，電機(jī)總永磁體塊數(shù)是電機(jī)極數(shù)的2倍；
(2)每極兩塊永磁體形狀和極性相同，相鄰磁極的永磁體極性相反；(3)每極兩塊永磁體呈“V”型內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鐵芯中。
在上述轉(zhuǎn)子中，每極兩塊永磁體之間設(shè)置加強(qiáng)筋。
在上述轉(zhuǎn)子中，在所述的加強(qiáng)筋上方設(shè)置輔助孔，輔助孔為1個(gè)或多個(gè)。
其原理如下已有技術(shù)的“I”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子的最大離心應(yīng)力點(diǎn)在永磁體兩端的隔磁橋上。該最大離心應(yīng)力性質(zhì)為彎應(yīng)力，受轉(zhuǎn)子鐵芯材料屈服強(qiáng)度的制約，轉(zhuǎn)子外徑表面的最大形變?cè)诖艠O中心。改為“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子后，磁極中部添加的加強(qiáng)筋，改變了轉(zhuǎn)子外徑表面的形變的分布，并使得最大離心應(yīng)力點(diǎn)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)子加強(qiáng)筋上。該最大離心應(yīng)力性質(zhì)為拉應(yīng)力，受轉(zhuǎn)子鐵芯材料抗拉強(qiáng)度的制約，由于轉(zhuǎn)子鐵芯材料的抗拉強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度，故電機(jī)轉(zhuǎn)子高速運(yùn)行的機(jī)械性能顯著地增強(qiáng)了。另外，在“V”型永磁體上方設(shè)置輔助孔后，可以控制氣隙磁場(chǎng)的波形，減輕轉(zhuǎn)子的重量，減小離心力，可進(jìn)一步提高高速運(yùn)行時(shí)的機(jī)械性能，同時(shí)也有效地降低電機(jī)的振動(dòng)和噪聲。
改用“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子后，永磁體的聚磁效應(yīng)與抗退磁能力提高了，可減小永磁體厚度，使直軸電抗增加，在相同電樞電流的情況下可以提高去磁能力，提高恒功率調(diào)速的范圍。該轉(zhuǎn)子也使交軸磁路有所改變，交軸磁路可以從永磁體上、下兩路通過(guò)，使交軸磁路飽和度下降，電抗增加。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)1)在磁極間設(shè)置加強(qiáng)筋，機(jī)械強(qiáng)度可以提高，在“V”型永磁體上方設(shè)置輔助孔，可減輕轉(zhuǎn)子的重量，并減小離心力，這些都能使電機(jī)的最大安全運(yùn)行轉(zhuǎn)速有較大的提高。
2)合理設(shè)計(jì)永磁體、加強(qiáng)筋、隔磁橋和輔助孔的尺寸，可以控制氣隙磁密波形為正弦波，降低電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)的高頻分量，減小鐵耗。
3)采用“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子后，電樞反應(yīng)的去磁磁勢(shì)不是直接作用在永磁體上對(duì)永磁體的退磁危害減弱。
4)與已有技術(shù)的“I”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子相比，永磁體厚度可以減小，直軸電樞反應(yīng)電抗增加，提高了去磁能力，擴(kuò)大恒功率調(diào)速的范圍。


圖1是已有技術(shù)的“I”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子局部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方法下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明的永磁電機(jī)的“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)圖2，本永磁電機(jī)的“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子中每極下永磁極由兩塊形狀完全一樣，極性相同的永磁體(1、2)以“V”字型嵌入在轉(zhuǎn)子鐵芯(6)內(nèi)，兩塊永磁體(1、2)中間的鐵芯部分為加強(qiáng)筋(3)，加強(qiáng)筋(3)正上方設(shè)置一個(gè)輔助孔(4)。
永磁體的極弧系數(shù)和永磁體之間的夾角以及隔磁橋(5)和加強(qiáng)筋(3)尺寸需借助于有限元分析軟件進(jìn)行電機(jī)磁場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的耦合仿真分析，設(shè)法使相反電勢(shì)波形逼近正弦波波形、提高電機(jī)的電樞反應(yīng)電感和凸極率、提高轉(zhuǎn)子極限轉(zhuǎn)速和減小轉(zhuǎn)子外徑表面的最大形變。結(jié)合轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分布和應(yīng)力場(chǎng)分布以及生產(chǎn)工藝可行性，調(diào)整轉(zhuǎn)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸、折衷平衡內(nèi)置式永磁電機(jī)的電磁性能和轉(zhuǎn)子的機(jī)械性能。
權(quán)利要求
1.一種永磁電機(jī)“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯(6)及設(shè)置在其內(nèi)的永磁體，其特征在于(1)每極有兩塊永磁體(1、2)，電機(jī)總永磁體塊數(shù)是電機(jī)極數(shù)的2倍；(2)每極兩塊永磁體(1、2)形狀和極性相同，相鄰磁極的永磁體極性相反；(3)每極兩塊永磁體(1、2)呈“V”型內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鐵芯(6)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子，其特征在于每極兩塊永磁體(1、2)之間設(shè)置加強(qiáng)筋(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電機(jī)“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子，其特征在于在所述的加強(qiáng)筋(3)上方設(shè)置輔助孔(4)，輔助孔(4)為1個(gè)或多個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子。將常規(guī)“I”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改成“V”型內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并在磁極間設(shè)置加強(qiáng)筋，在加強(qiáng)筋上方設(shè)置輔助孔。該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改變了轉(zhuǎn)子外徑表面的形變分布，使最大離心應(yīng)力點(diǎn)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)子加強(qiáng)筋上。該最大離心應(yīng)力性質(zhì)為拉應(yīng)力，受轉(zhuǎn)子鐵芯材料抗拉強(qiáng)度的制約，由于轉(zhuǎn)子鐵芯材料的抗拉強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度，故電機(jī)轉(zhuǎn)子高速運(yùn)行的機(jī)械性能顯著地增強(qiáng)了。另外，在“V”型永磁體上方設(shè)置輔助孔后，可以控制氣隙磁場(chǎng)的波形，減輕轉(zhuǎn)子的重量，減小離心力，降低了電機(jī)的振動(dòng)和噪聲，進(jìn)一步改善高速運(yùn)行時(shí)的機(jī)械性能，同時(shí)也改善了電機(jī)的其它性能。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1835340SQ20061002523
公開(kāi)日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者黃蘇融, 張琪, 謝國(guó)棟 申請(qǐng)人:上海大學(xué)