一種適用于高性能電機的準V型磁鋼結構轉子的制作方法

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本發明屬于高效電機領域，涉及一種適用于高性能電機的準V型磁鋼結構轉子。

背景技術：

電機是風機、泵、壓縮機、機床、傳輸帶等各種設備的驅動裝置，廣泛應用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用設施等多個行業和領域，是用電量最大的耗電機械。據統計測算，2011年，我國電機保有量約17億千瓦，總耗電量約3萬億千瓦時，占全社會總用電量的64％，其中工業領域電機總用電量為2.6萬億千瓦時，約占工業用電的75％。

近年來在國家政策的支持下，我國電機能效水平逐步提高，但總體能效水平仍然較低。從電機自身看，我國電機效率平均水平比國外低3-5個百分點，目前在用的高效電機僅占3％左右；從電機系統看，因匹配不合理、調節方式落后等原因，電機系統運行效率比國外先進水平低10-20個百分點。低效電機的大量使用造成巨大的用電浪費。工業領域電機能效每提高一個百分點，可年節約用電260億千瓦時左右。通過推廣高效電機、淘汰在用低效電機、對低效電機進行高效再制造，以及對電機系統根據其負載特性和運行工況進行匹配節能改造，可從整體上提升電機系統效率5-8個百分點，年可實現節電1300～2300億千瓦時，相當于2－3個三峽電站的發電量。

從國際上看，面對資源約束趨緊的發展環境，全球主要發達國家都將提高電機能效作為重要的節能措施。2008年國際電工技術委員會(IEC)制定了全球統一的電機能效分級標準，并統一了測試方法；美國從1997年開始強制推行高效電機，2011年又強制推行超高效電機；歐洲于2011年也開始強制推行高效電機。我國2006年發布了電機能效標準(GB18613-2006)，近年來參照IEC標準組織進行了修訂，新標準(GB18613-2012)于2012年9月1日正式實施。按照國家新標準，我國現在生產的電機產品絕大多數都不是高效的。為加快推動工業節能降耗，促進工業發展方式轉變和節能約束性目標的實現，必須大力提升電機能效。

同時，在學術界一致認為，采用變頻調速技術是有效的節能措施。高效電機和變頻電機試驗對測試設備的功能及性能指標提出了較高的要求，為了準確獲取電機的效率。對電機本體的設計的提升，在行業內一直沒有引起足夠的重視。

技術實現要素：

技術問題：本發明提供一種氣隙磁場強、諧波含量低的適用于高性能電機的準V型磁鋼結構轉子，提高了電機運行的效率，降低了電機安裝空間；在現有技術的基礎上，有效地實現了電機節能的目標。

技術方案：本發明的適用于高性能電機的準V型磁鋼結構轉子，包括主動子鐵心、設置在所述主動子鐵心外側的準V型磁鋼和輔動子鐵心，主動子鐵心為中空結構，外側設置有多個齒部，兩相鄰齒部之間設置有準V型磁鋼和輔動子鐵心構成的準V型磁鋼結構，所述準V型磁鋼結構和主動子鐵心外側表面之間有冷卻通道。

進一步的，本發明轉子中，準V型磁鋼結構包括一個輔動子鐵心和位于所述輔動子鐵心兩側的兩塊準V型磁鋼，所述的兩個準V型磁鋼構成一個磁極，一個準V型磁鋼結構的兩個準V型磁鋼的肩部與主動子鐵心軸中心點連線的夾角θ2滿足：

其中，p是電機的極數。

進一步的，本發明轉子中，一個準V型磁鋼結構中，兩個準V型磁鋼與輔動子鐵心接觸面的夾角θ1滿足：

進一步的，本發明轉子中，一個準V型磁鋼結構中，輔動子鐵心外緣兩個頂點與該輔動子鐵心弧線的圓心連線的夾角θ3，滿足：

θ2<θ3<θ1。

進一步的，本發明轉子中，夾角θ2取空氣氣隙磁場強度為最大值時的值。

進一步的，本發明轉子中，主動子鐵心的齒部為導磁材料。

進一步的，本發明轉子中，進一步的，本發明轉子中，冷卻通道的高度D1與準V型磁鋼的寬度D2滿足：

D1>D2。

本發明轉子中，主要有矩形磁鋼，主動子鐵心，輔動子鐵心和冷卻通道等組成。其中，兩個矩形磁鋼組成安裝已定的角度θ2組成，且一個磁極的尾部成θ1角度，四個相同的矩形磁鋼，形成N和S對極，準V型安裝；主動子鐵心，不僅是磁通通道，而且是轉子的支架；輔動子鐵心，安裝一定弧度θ3和半徑R1切割而成；冷卻通道，位于輔動子鐵心和準V型磁鋼的下面和主動子鐵心的上面，且其寬度大于永磁的厚度，可以有效地增加磁阻從而避免準V型磁鋼的磁短路，有效地避免了漏磁現象。本發明與現有永磁電機的轉子相比，氣隙磁通密度大，齒槽轉矩小，諧波低；凸極率高，有利于弱磁控制；有效地避免了磁路短路，漏磁少；提供冷卻通道，增強了溫度控制。

所述的準V型安裝的矩形磁鋼，主要一個磁極等分成兩等份，兩等分安裝準V字型安裝。另外，磁鋼的角度為θ1，該角度的大小取決于極弧系數和設計的氣隙磁密目標值。

所述的準V型磁鋼靠近空氣隙的起點和軸中心點成θ2，其弧度值小于磁極所對應的的機械角度，另外，該角度與定子等尺寸有關，與這個電機齒槽轉矩，諧波等有關。

所述主動子鐵心，其齒部為導磁材料，其余部分可以為非導磁且高硬度的材料，主要起到支架作用。

所述所述冷卻通道不僅是冷卻通道，而且其寬度，大于或等于準V型永磁塊的寬度，隔磁效果明顯。

有益效果：本發明與現有技術相比，具有以下優點：

本發明的準V型磁鋼結構轉子具有氣隙磁密高，定位力小和諧波含量低等優點。本發明中，充分地利用了準V型內嵌式永磁磁鋼的特點，根據實際對氣隙磁密的要求和電機尺寸，齒槽配比等要求，計算出實際的磁鋼長度等相關的參數；其次，一種高性能電機的準V型磁鋼結構轉子，分析了漏磁產生的機理和路徑，將磁路極易短路的路徑進行了切除，故而有效地降低漏磁現象。最后，針對高效能電機的溫升問題，進行了優化，設計了冷卻通道。

附圖說明

圖1是本發明轉子的結構示意圖。

圖2是本發明的轉子結構模塊圖。

圖3是本發明的轉子結構圖。

具體實施方式

下面結合實施例和說明書附圖對本發明作進一步說明。

一種適用于高性能電機的準V型磁鋼結構轉子，主要包括，準V型磁鋼1、輔動子鐵心2、主動子鐵心3和冷卻通道4組成。如圖1所示。

本發明中，準V型磁鋼為一個磁極安裝型式，具體來說，將一個磁極等分后成準V字型內嵌安裝在轉子鐵心中，包括一個輔動子鐵心2和位于所述輔動子鐵心2兩側的兩塊準V型磁鋼1，所述的兩個準V型磁鋼1構成一個磁極，一個準V型磁鋼結構的兩個準V型磁鋼1的肩部與主動子鐵心3軸中心點連線的夾角θ2，滿足：

其中，p是電機的極數。

所述準V型磁鋼，等分后的磁鋼成θ1角度安裝，一個準V型磁鋼結構中，兩個準V型磁鋼1與輔動子鐵心2接觸面的夾角θ1滿足：

所述輔動子鐵心按照一定的弧形θ2剪裁，該角度θ2與定子等尺寸有關，與這個電機齒槽轉矩，諧波等有關。

所述主動子鐵心，其齒部為導磁材料，其余部分可以為非導磁且高硬度的材料，主要起到支架作用。