专利名称：一种交流永磁电机钢板轴向叠压式转子的制作方法
技术领域：
本发明属于电气工程技术领域，涉及一种交流电机转子，尤其是涉及一种交流永磁电机转子结构。
背景技术：
随着永磁同步电机技术的日趋成熟，其功率因数高、效率高、功率因数和效率不随负载的变化大幅度波动等特性倍受青睐。目前，永磁电机已经成功应用到矿山机械、石油机械、电动汽车等多种工业领域。转子作为永磁电机的重要组成部分，其结构与装配的合理设计对于永磁电机稳定高效运行具有重要影响。传统永磁电机转子分为两种磁路结构，即表贴式转子磁路结构和切向式转子磁路结构。表贴式转子磁路结构具有制造工艺简单、成本低、安装方便等特点，其转子磁极的安装方法主要是在圆弧形磁钢上钻螺钉孔，通过螺钉和胶水的配合使用将磁钢整齐紧固在 转子轭部卷筒外表面形成磁极，磁钢安装完成后涂胶，将磁钢进一步黏贴固定在卷筒外表面，目前表贴式永磁电机已得到广泛应用。然而对于表贴式磁路结构永磁电机，电机转速通常在500r/min以下的低速段，限制了其使用范围，主要原因为表贴式永磁电机当转速高于500r/min时,会产生沿电机转子轴向分布的润流，由润流引起的发热可能引起磁钢退磁、甚至失磁，影响电机的正常运行。永磁同步电动机的基本原理是，定子对称绕组中通入的对称电流产生的旋转磁场，与由转子磁极产生的磁场相互作用，实现电能与机械能之间的转换。当电机稳定运行时，由于电机转速与旋转磁场的转速相同，不存在相对运动，因此理论上电机转子表面不会产生涡流损耗，转子轭部可以采用实心钢板整体卷制。但是由于电机实际运行过程中电源不能保证严格对称、定子开槽引起的齿槽效应、时间谐波和空间谐波等因素的存在都会使实心转子表面产生轴向分布的涡流损耗，并且随着电机转速的提高，此损耗将会变得可观，加上转子轭部卷筒位于电机内部，散热条件差，进而就会引起转子发热，温度升高等问题。而磁钢的正常工作有温度限制，超过磁钢允许的最高温度，其就会出现退磁，甚至失磁现象，直接影响到永磁电机的运行和性能。因此当电机转速在中高速段时，转子轭仍然采用实心钢板卷制就会造成电机转子表面涡流损耗大、发热严重、磁钢退磁等问题，此结构显然不合理；采用硅钢片叠压的方法制造转子轭，可以明显减小电机转子表面的涡流损耗，改善由于涡流损耗而引起的一系列问题，但是这种制造方法存在工艺复杂、材料利用率低、成本较高、机械强度差等问题。另外，在一些场合表贴式磁极结构无法提供足够高的每极磁通。传统切向式转子磁路结构由于永磁体和极靴的固定方式不同，通常分为切向套环式转子磁路结构、切向槽楔式转子磁路结构和内置切向式转子磁路结构等.。切向式转子磁路结构转子机械强度高，电机额定转速可以做高，并且切向式磁路一个磁极下的磁通由相邻的两个磁极并联提供，当电机极数较多、表贴式磁路结构不能提供足够的每极磁通时，这种结构的优势显得尤为突出，但切向式转子结构磁钢安装存在工艺问题。传统切向式磁路结构转子冲片尺寸较大，冲片加工精度低，转子永磁体槽不能与磁钢精确配合。转子冲片永磁体槽尺寸过大，电机旋转时磁钢会与永磁体槽产生碰撞，严重时甚至导致磁钢碎裂损坏；转子冲片永磁体槽尺寸太小，又会给磁钢安装带来麻烦，甚至磁钢无法嵌入。此外，切向式转子结构还存在磁钢轴向窜动等问题。切向式磁路一个极下的磁通由相邻的两个磁极并联提供，能够保证足够的每极磁通，但较表贴式磁路结构，切向式磁路结构漏磁较大，致使永磁体材料利用率较低。目前，永磁体价格昂贵，永磁体利用率低，变相的增加了电机的制造成本，不利于永磁电机的推广和使用。为解决上述诸多问题，国内外有过一些探索，而且申报了一些专利。在加强表贴式转子机械强度、降低磁钢润流损耗方面，专利号200580044565. 9,名称是用于永磁电机的转子结构提出，在壳体结构与磁钢之间安装磁性复合材料，通过壳体结构加强转子机械强度，通过磁钢外表面的磁性复合材料降低涡流损耗。专利号201110061587. 3，名称是永磁电
机磁极机械固定结构同样提出一种用于加强表贴式永磁电机转子机械强度的结构。但上述两种方案都存在结构复杂，加工工艺难度大等不足。在优化永磁电机反电势波形，削弱永磁电机转矩脉动方面，专利号200920112928. 3，名称是采用不等厚磁钢的永磁电机提出，将表贴式永磁电机转子磁钢做成不等厚结构，以改善气隙磁密波形，进而起到优化永磁电机反电势波形作用。专利号200920112927. 9，名称是具有转子磁钢倾斜结构的永磁电机提出，将表贴式永磁电机转子磁钢相对于转子转轴方向倾斜设置，通过转子磁极倾斜以削弱反电势谐波，起到优化反电势波形作用，但所述磁钢形状特殊，磁钢加工工艺难度较大，加工成本较闻。
发明内容
发明目的本发明提供一种交流永磁电机用转子结构，其目的在于采用表贴式磁路结构，轴向叠压的方法代替整块钢板卷制的制造方法，以避免内置式磁路结构工艺复杂、制造困难、漏磁较大、永磁体利用率低；或者因转子轭部卷筒整体加工而引起的涡流损耗大、发热严重、容易引起永磁体退磁等不足，并将表贴式磁路结构永磁同步电机转速适用范围由低速段拓展到了中高速段。技术方案
一种交流永磁电机钢板轴向叠压式转子，其特征在于由若干组圆钢板和支撑板沿轴向叠压组装在一起，轴向的两端通过固定装置紧固且定位；在圆钢板之间、圆钢板与支撑板之间均夹有绝缘材料；在圆钢板的外侧设置有永磁体，支撑板通过圆头普通平键与电机的转轴连接。所述轴向两端的固定装置为螺杆或销钉。所述的绝缘材料为绝缘纸。所述的圆钢板为3 50mm厚的普通低碳钢板。绝缘材料的厚度为O. 2 O. 6mm范围内。圆钢板、支撑板和绝缘材料上均开有用于定位和紧固的圆孔；支撑板上还开有减重孔。优点效果本发明所述的交流永磁电机用转子结构，与传统的表贴式转子磁路结构永磁电机相比，有以下优点采用圆钢板(3-50_厚)轴向叠压，各钢板之间夹一层绝缘材料(O. 2-0. 6mm厚)组成的转子轭，截断了电机转子轴向的涡流，能有效减小转子轭部的轴向涡流损耗，降低了电机发热程度和磁钢发热退磁的风险，解除了表贴式结构只适合做成低速永磁电机的限制，可以适用于中高速；支撑板直接与圆钢板一起用螺杆或销钉紧固且定位，省去了支撑板于转子轭之间的焊接连接，工艺简单，降低了成本。本发明所述的交流永磁电机用转子结构，与传统的内置式转子磁路结构永磁电机相比，有以下优点采用圆钢板(3-50_厚)叠压而成，而非采用硅钢片叠压，圆钢板和支撑板可采用普通低碳钢，制造成本低，加工工艺简单；转子机械结构简单，机械强度高，电机高速运行时，不会出现由于转子冲片太大而引起的转子机械变形问题；磁钢漏磁小，且不需要采用隔磁材料隔磁。在电机转子机械结构设计方面，本发明所述交流永磁电机用转子结构结构巧妙，使用螺杆或销钉将圆钢板、支撑板紧固且定位，机械结构简单，安装方便，可靠性高。本发明所述交流永磁电机用转子结构制造工艺简单、机械性能可靠、实用性高，可以广泛应用于永磁电机中，有效提高了电机运行性能、可靠性和使用寿命。
图I为本发明的转子结构示意 图2为图I的侧视 图3为图I的A剖视 图4为本发明的支撑板结构图。图5为本发明的转子轭圆钢板结构图。图6为本发明的绝缘纸示意图。附图标记说明I、转轴，2、螺杆或销钉，3、永磁体，4、圆钢板，5、沉头螺钉，6、支撑板，7、圆头普通平键，8、绝缘纸，9、减重孔，10、圆孔。实施方式
本发明提供一种交流永磁电机用转子结构，具有以下特点采用表贴式磁路结构，避免内置式磁路结构工艺复杂、制造困难、漏磁较大、永磁体利用率低等问题；磁钢通过螺钉和胶水固定在转子轭外表面，避免了切向式结构磁钢安装困难、轴向窜动等问题；采用圆钢板(3-50_厚)轴向叠压的方法代替整块钢板卷制的制造方法，并在圆钢板之间叠压一层绝缘材料(O. 2-0. 6_厚)，截断了轴向分布的涡流，改善了因转子轭部卷筒整体加工而引起的涡流损耗大、发热严重、容易引起永磁体退磁等不足，并将表贴式磁路结构永磁同步电机转速适用范围由低速段拓展到了中高速段；用于转轴连接的两块支撑板直接与转子轭部圆钢板用螺杆或销钉紧固且定位，支撑板与转轴之间通过键槽连接，工艺简单。下面结合附图对本发明进行详细说明。如图1、4、5、6所示，圆钢板4、支撑板6和绝缘纸8上均开有用于定位和紧固的圆孔10 ;另外，支撑板6上还开有减重孔9 ;圆孔10和减重孔9的尺寸和数量均根据电机机械结构强度确定。在叠装时，圆钢板4与支撑板6用螺杆或销钉2紧固且定位，并且，圆钢板4之间、圆钢板4与支撑板6之间均夹一层的绝缘纸8 ;根据永磁体3安装的需要，在某几块圆钢板4外表面开有螺钉孔，数量以满足电机正常运行磁钢不发生损坏为准进行选择；永磁体3通过沉头螺钉5和胶水固定在转子轭外表面。在与支撑板6位置对应的转轴I上面开有普通平键槽，普通平键槽7数量与支撑板6数量一致；转轴I通过圆头普通平键7与支撑板6相连接，沿轴向用焊接定位，至此，本发明所述的交流永磁电机用转子结构组装完毕。绝缘材料还可以采用其他非金属材料替代绝缘纸8，如橡胶、树脂等，绝缘材料的厚度为O. 2 O. 6mm范围内。
圆钢板4为3 50mm厚的普通低碳钢板。支撑板6也可采用普通低碳钢板。表贴式永磁电机转子磁路结构一般采用钢板整体卷制，当电机转速高于500r/min时，会产生沿轴向的涡流，而通过本发明所提供的技术方案，就很好地解决了这一问题，工艺简单，钢板之间绝缘材料截断了涡流，降低了磁钢发热，可以适用于中高速。本发明提高了永磁电机性能和运行可靠性，降低了成本，可广泛应用于永磁电机当中。
权利要求
1.一种交流永磁电机钢板轴向叠压式转子，其特征在于由若干组圆钢板(4)和支撑板(6)沿轴向叠压组装在一起，轴向的两端通过固定装置紧固且定位；在圆钢板(4)之间、圆钢板(4)与支撑板(6)之间均夹有绝缘材料；在圆钢板(4)的外侧设置有永磁体(3)，支撑板(6 )通过圆头普通平键(7 )与电机的转轴(I)连接。
2.根据权利要求I所述的一种交流永磁电机钢板轴向叠压式转子，其特征在于所述轴向两端的固定装置为螺杆或销钉(2 )。
3.根据权利要求I所述的一种交流永磁电机钢板轴向叠压式转子，其特征在于所述的绝缘材料为绝缘纸(8 )。
4.根据权利要求I所述的一种交流永磁电机钢板轴向叠压式转子，其特征在于所述的圆钢板(4)为3 50mm厚的普通低碳钢板。
5.根据权利要求I或3所述的一种交流永磁电机钢板轴向叠压式转子，其特征在于绝缘材料的厚度为0. 2 0. 6mm范围内。
6.根据权利要求I所述的一种交流永磁电机钢板轴向叠压式转子，其特征在于圆钢板(4)、支撑板(6)和绝缘材料上均开有用于定位和紧固的圆孔(10);支撑板(6)上还开有减重孔(9)。
全文摘要
本发明属于电气工程技术领域，涉及一种交流电机转子，尤其是涉及一种交流永磁电机转子结构。其特征在于由若干组圆钢板和支撑板沿轴向叠压组装在一起，轴向的两端通过固定装置紧固且定位；在圆钢板之间、圆钢板与支撑板之间均夹有绝缘材料；在圆钢板的外侧设置有永磁体，支撑板通过圆头普通平键与电机的转轴连接。本发明具有以下特点避免内置式磁路结构工艺复杂、制造困难、漏磁较大、永磁体利用率低等问题；避免了切向式结构磁钢安装困难、轴向窜动等问题；改善了因转子轭部卷筒整体加工而引起的涡流损耗大、发热严重、容易引起永磁体退磁等不足，并将表贴式磁路结构永磁同步电机转速适用范围由低速段拓展到了中高速段。
文档编号H02K1/28GK102710047SQ20121019189
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者冯桂宏, 张宥, 张炳义 申请人:冯桂宏