一種永磁同步直驅電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種永磁同步直驅電機，尤其是涉及永磁同步直驅電機的轉子和定子的結構。
【背景技術】
[0002]永磁同步電機具有高效率、高功率密度、過載能力強、體積小、重量輕等優點，近年來在軌道交通及工業自動化領域得到了廣泛應用。
[0003]傳統傳動機構采用高速永磁同步電機加減速機的方案實現低速直驅運行，但是存在效率低、噪音大、維護成本高、環境污染嚴重等問題;而永磁同步直驅電機省去中間傳動機構，解決了以上問題，逐漸成為軌道交通及工業自動化領域研究的熱點。
[0004]目前傳統永磁同步直驅電機，轉子采用矽鋼片疊壓而成，結構復雜，抗振動沖擊能力不強，可靠性不高;轉子磁路結構采用內嵌式或表貼式，內嵌式磁路結構磁鋼固定牢靠，但重量大;表貼式磁路結構磁鋼制造工藝復雜，可靠性不高，重量非最輕。
[0005]傳統永磁同步直驅電機，定子采用開口槽結構，電機旋轉過程中，氣隙中磁場的變化較大，氣隙磁場中的諧波含量提高，鐵芯損耗和轉子渦流損耗增加，同時定位力矩和轉矩脈動增大。另一方面，采用這種槽型結構，電機的漏磁系數會降低，導致漏抗降低，電感減小，峰值短路電流增大，降低永磁體在短路情況下的工作點，提高了永磁體短路失磁的風險。
[0006]隨著電力電子器件的普及，永磁電機多采用變頻器拖動，在電機運行過程中，采用變頻器拖動會增加注入定子繞組中電流的諧波含量，進一步增加了電機氣隙磁場中的諧波含量，提高電機的定鐵芯損耗，轉子渦流損耗和轉矩脈動。
[0007]與定子相比，轉子的散熱條件較差，而轉子渦流損耗的提高，會提高永磁體的工作溫度，使得永磁體的去磁拐點提高，增加了軌道交通直驅電機失磁燒毀的風險。尤其在高溫短路這種工況下。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型所要解決的技術問題，在于克服現有技術存在的缺陷，提出了一種永磁同步直驅電機，改進了轉子和定子的結構，轉子重量輕、可靠性高，定子結構，使得永磁電機氣隙磁場的諧波含量和轉子損耗降低，增加了電機漏磁系數和電抗。
[0009]本實用新型永磁同步直驅電機，包括軸、轉子鐵芯和定子;轉子鐵芯套裝在所述軸上;其特征是:沿所述轉子鐵芯外圓周面均勻開有若干半閉口槽，所述半閉口槽平行于所述軸;在轉子鐵芯外圓周面上貼有若干永磁體;各個永磁體之間及各個半閉口槽內灌封有環氧樹脂;轉子鐵芯兩個端面配有非導磁金屬端板;各個永磁體及兩個非導磁金屬端板外圓面綁扎玻璃絲帶。
[0010]所述半閉口槽，底部內徑小，中間內徑大，槽口內凹，呈凹槽形狀，轉子鐵芯為導磁金屬材料。
[0011]所述各個永磁體底面均設有凸臺，永磁體凸臺嵌入轉子鐵芯半閉口槽槽口，永磁體沿轉子鐵芯周向N、s極交替排列，軸向同極性分段排列。
[0012]進一步優化方案是:所述定子由定子鐵芯、若干定子繞組構成;定子鐵芯沿圓周面均勻設有若干開口槽，各開口槽的槽口朝向定子內側，各個定子繞組分別設于各開口槽內；其特征是:在各個開口槽槽口處均設置導磁塊，導磁塊將各開口槽槽口封堵。可以有效的降低永磁電機氣隙磁場的諧波含量，降低轉子損耗，增加電機漏磁系數和電抗，減小短路電流，提高永磁體的工作點，提高永磁同步直驅電機的可靠性。所述導磁塊可以為矩形或異形，可以由鐵磁材料或鐵磁材料與樹脂的復合材料來制作。
[0013]本實用新型可以廣泛用于軌道交通及工業自動化領域中，提高電機功率質量比，結構可靠性高，制造工藝簡單，電機響應速度快。降低永磁電機氣隙磁場的諧波含量，降低轉子損耗，增加電機漏磁系數和電抗，減小短路電流，提高永磁體的工作點，提高永磁同步直驅電機的可靠性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型一種永磁同步直驅電機的轉子徑向截面圖。
[0015]圖2是本實用新型一種永磁同步直驅電機的轉子鐵芯三維立體圖。
[0016]圖3是本實用新型一種永磁同步直驅電機的轉子的永磁體三維立體圖。
[0017]圖4是本實用新型一種永磁同步直驅電機轉子的各個永磁體之間及各個半閉口槽內灌封環氧樹脂后形成的環氧樹脂三維立體圖。
[0018]圖5是本實用新型一種永磁同步直驅電機的轉子的非導磁金屬端板(環狀)三維立體圖。
[0019]圖6是本實用新型一種永磁同步直驅電機的轉子的三維立體圖。
[0020]圖7是本實用新型一種永磁同步直驅電機定子的徑向截面圖。
[0021]圖8是本實用新型一種永磁同步直驅電機定子的導磁塊的安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下，參照圖1至圖8，對本實用新型做進一步詳細說明。
[0023]圖1是本實用新型一種永磁同步直驅電機的轉子的徑向剖面圖。如圖1所示，該轉子包括:玻璃絲帶101、永磁體102、轉子鐵芯104、軸105。在所述軸105上熱套轉子鐵芯104及一側非導磁金屬端板113(如圖5、6所示)。沿所述轉子鐵芯外圓周面均勻開有若干半閉口槽107，所述半閉口槽平行于所述軸105。在轉子鐵芯104外圓周面上裝配有永磁體102，永磁體102與轉子鐵芯104之間接觸面涂膠粘結。各個永磁體之間間隙內及各個半閉口槽內灌封有環氧樹脂103。環氧樹脂填充后，在所述軸105另一側熱套另一個非導磁金屬端板。在所述兩個非導磁金屬端板及永磁體102外表面整體綁扎玻璃絲帶101，如圖6所示。
[0024]圖2是本實用新型一種永磁同步直驅電機轉子的轉子鐵芯三維立體圖。如圖2所示，該轉子鐵芯104具備:齒部106、半閉口槽107、軛部108及凹槽114。所述齒部106、半閉口槽107、及軛部108均在不影響功率密度及應力的情況下優化設計所得。所述凹槽114位于轉子鐵芯104內側。所述轉子鐵芯104為導磁金屬材料，可以采用機加工成型或者開模成型后機加工均可。
[0025]圖3是本實用新型一種永磁同步直驅電機的轉子的永磁體三維立體圖。如圖3所示，該永磁體102內圓側有凸臺109，凸臺中心線與永磁體中心線重合，制造過程中，轉子鐵芯外表面涂膠，永磁體102凸臺嵌入轉子鐵芯半閉口槽槽口內，依次裝配完成，永磁體102沿轉子鐵芯104周向N、S交替排列，軸向同極性分段排列。
[0026]圖4是本實用新型一種永磁同步直驅電機轉子的環氧樹脂灌封后的形狀三維立體圖。如圖4所示，該環氧樹脂灌封后的形狀為鼠籠狀，其具備:半閉口槽狀110、環狀111及片狀112。所述半閉口槽狀110位于半閉口槽內。所述環狀111位于軸向相鄰永磁體102之間。所述片狀112位于軸向相鄰永磁體102之間。所述半閉口槽狀110、環狀111及片狀112有助于提高轉子可靠性，降低轉子重量。
[0027]圖5是本實用新型一種永磁同步直驅電機的轉子的非導磁金屬端板三維立體圖。如圖5所示，該非導磁金屬端板為環狀，非導磁金屬材料制成，外徑略小于轉子鐵芯104直徑與2倍磁鋼厚度之和，通過熱套的方式裝配至軸105上。
[0028]圖6是本實用新型一種永磁同步直驅電機的轉子和軸的三維立體圖。如圖6所示，該轉子采用本實用新型轉子方案，結構簡單可靠，質量低。
[0029]圖7是本實用新型一種永磁同步直驅電機的定子的截面圖。如圖7所示，所述定子由定子鐵，115、若干定子繞組116構成。定子鐵芯沿圓周面均勾設有若干開口槽，各開口槽的槽口朝向定子內側，各個定子繞組116分別設于各開口槽內。在各個開口槽槽口處均設置導磁塊117，導磁塊將各開口槽槽口封堵。本實用新型，在傳統永磁同步直驅電機的定子槽口處，增加導磁塊117。可以有效的降低永磁電機氣隙磁場的諧波含量，降低轉子損耗，增加電機漏磁系數和電抗，減小短路電流，提高永磁體的工作點，提高永磁同步直驅電機的可靠性。
[0030]圖8是本實用新型一種永磁同步直驅電機定子的導磁塊的安裝方式，如圖8所示，導磁塊安裝在定子鐵芯開口槽的槽口近氣隙一側，可以為矩形或異形。
【主權項】
1.永磁同步直驅電機，包括軸、轉子鐵芯和定子;轉子鐵芯套裝在所述軸上;其特征是:沿所述轉子鐵芯外圓周面均勻開有若干半閉口槽，所述半閉口槽平行于所述軸;在轉子鐵芯外圓周面上貼有若干永磁體;各個永磁體之間及各個半閉口槽內灌封有環氧樹脂;轉子鐵芯兩個端面配有非導磁金屬端板;各個永磁體及兩個非導磁金屬端板外圓面綁扎玻璃絲帶。2.根據權利要求1所述永磁同步直驅電機，其特征是:所述半閉口槽，底部內徑小，中間內徑大，槽口內凹，呈凹槽形狀，轉子鐵芯為導磁金屬材料。3.根據權利要求1所述永磁同步直驅電機，其特征是:所述各個永磁體底面均設有凸臺，永磁體凸臺嵌入轉子鐵芯半閉口槽槽口，永磁體沿轉子鐵芯周向N、S極交替排列，軸向同極性分段排列。4.根據權利要求1所述永磁同步直驅電機，其特征是:所述定子由定子鐵芯、若干定子繞組構成;定子鐵芯沿圓周面均勻設有若干開口槽，各開口槽的槽口朝向定子內側，各個定子繞組分別設于各開口槽內；在各個開口槽槽口處均設置導磁塊，導磁塊將各開口槽槽口封堵。
【專利摘要】本實用新型公開了一種永磁同步直驅電機，其轉子鐵芯套裝在軸上，沿轉子鐵芯外圓周面均勻開有若干半閉口槽，在轉子鐵芯外圓周面上貼有若干永磁體。各個永磁體之間及各個半閉口槽內灌封有環氧樹脂，轉子鐵芯兩個端面配有非導磁金屬端板。其定子的定子鐵芯沿圓周面均勻設有若干開口槽，各開口槽的槽口朝向定子內側，各個定子繞組分別設于各開口槽內。在各個開口槽槽口處均設置導磁塊，導磁塊將各開口槽槽口封堵。本實用新型電機，可以提高電機功率質量比，結構可靠性高，制造工藝簡單，電機響應速度快。永磁電機氣隙磁場的諧波含量和轉子損耗降低，增加了電機漏磁系數和電抗，減小短路電流，提高永磁體的工作點，提高永磁同步直驅電機的可靠性。
【IPC分類】H02K21/14, H02K1/27, H02K5/16, H02K5/20
【公開號】CN205123535
【申請號】CN201520945335
【發明人】董頂峰, 孔繁塵, 李卿
【申請人】南京埃斯頓自動控制技術有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月24日