专利名称：一种高速永磁同步电机转子结构的制作方法
技术领域：
本发明属于高速永磁同步电动机领域,具体涉及一种高速永磁同步电机转子结构。
背景技术：
作为高能高速驱动系统基础的永磁同步电动机/发电机是近来高速电机发展的主要方向之一。它的优点主要有:I损耗小，效率高。用永磁体取代电励磁，转子上没有励磁损耗，同步运行时转子铁芯中也没有基频弓I起的铁耗。因此，永磁同步电机的效率要比电励磁同步电机和异步电机高。无油支承高速永磁电机的机械损耗更小，效率更高。2体积小，重量轻，耗材少。稀土永磁材料具有优异的磁性能，它的剩磁4、矫顽力Hc相对较高。充磁后,用较少的永磁材料就能产生足够的磁场，因此电机体积可大大缩小，效率、功率密度得到提升。同容量的永磁同步电机体积、重量、所用材料可以减少30%左右。3转子结构简单，运行可靠。与电励磁同步电机相比，永磁电机转子上不需要电励磁装置，大大简化转子结构，实现了无刷化，故障发生率降低。高速电机的高功率密度、高转速决定了高速永磁转子在结构上具有许多特点:电机高速旋转时在转子内会产生很大的离心力，需要采用特殊的高强度叠片或实心转子。对于永磁电机来说，转子强度问题更为突出，必须对永磁体采取保护措施。一般采用两种方法:一是在永磁体外加非导磁高强度合金加固套。二是采用碳纤维绑扎永磁体。高速电机一般为2极或4极结构，2极电机的优点是转子永磁体可采用整体结构，保证转子的动态平衡，4极电机优点是定子绕组端部较短和铁心扼部较薄，但交变电流频率高，损耗相对较大。从电磁和机械两个方面综合考虑，2极电机更易于保证电机效率、降低损耗。因为高速永磁同步电机的永磁体在高温时，可能发生退磁，进而影响到电机的输出功率和工作效率，所以本领域研究的热点在于低损耗，高效率的电机结构。
发明内容
为了克服上述技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高速永磁同步电机转子结构，有效的降低永磁体的温升和提高转矩。为了实现上述目的，本发明的实现方案是:—种高速永磁同步电机转子结构,包括电机转子5,电机转子5为空心结构,在电机工作时电机转子5的中空部分8通入空气进行冷却，电机转子5表面贴装永磁体,永磁体采用双层结构分布，内层为间隔分布的第一钐钴永磁体4和第一铁氧体永磁体7，外层为间隔分布的第二衫钴永磁体6和第二铁氧体永磁体3,第一衫钴永磁体4和第二衫钴永磁体6采用径向粘结配置，第一铁氧体永磁体7和第二铁氧体永磁体3采用周向粘结配置，各永磁体之间采用粘结，永磁体外面配置有一层金属薄环2，金属薄环2外面再过盈装配一层合金钢保护套I。
所述的金属薄环2厚度为0.5mm_l.5mm。所述的金属薄环2的材料采金属银、金属硅或者金属铜。本发明具有以下优点:I本发明采用了全新的永磁体布局，使得电机电动势波形，气隙磁密波形和齿槽转矩波形更加光滑，并且提高了输出转矩。2本发明在合金钢保护套I里面加了一层金属薄环2，通过金属的物理导热属性，可以将大量的热导出，从而有效的降低了永磁体的温度，保证了电机的运行状态和工作效率。
附图为本发明的电机转子整体结构的截面示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构方案和工作原理作进一步详细说明。参照附图，一种高速永磁同步电机转子结构，包括电机转子5,电机转子5为空心结构，在电机工作时电机转子5的中空部分8通入空气进行冷却，电机转子5表面贴装永磁体，永磁体采用双层结构分布，内层为间隔分布的第一钐钴永磁体4和第一铁氧体永磁体7,外层为间隔分布的第二衫钴永磁体6和第二铁氧体永磁体3,第一衫钴永磁体4和第二衫钴永磁体6米用径向粘结配置,第一衫钴永磁体4和第二衫钴永磁体6提供气息磁通,第一铁氧体永磁体7和第二铁氧体永磁体3采用周向粘结配置,第一铁氧体永磁体7和第二铁氧体永磁体3控制气隙磁通的分布,各永磁体之间米用粘结,永磁体外面配置有一层金属薄环2，由于电机转速很高，所以在工作运行时，金属薄环2外面在过盈装配一层合金钢保护套1，以保证转子结构在高速旋转时的强度。所述的金属薄环2厚度为0.5mm_l.5mm。所述的金属薄环2的材料采金属银、金属硅或者金属铜。本发明的工作原理为:在钐钴永磁体6和铁氧体永磁体7外表面，合金钢保护套I的内表面加一层金属薄环2,金属的导热性很好,可以将电机正常工作时永磁体多余的热量及时导出。为了产生更大的转矩和避免电机定子过大的齿槽效应，所以本发明采取了一种组合形式的永磁体分布，即径向采用钐钴永磁体4和6，周向采用铁氧体永磁体3和7。径向第一钐钴永磁体4和第二钐钴永磁体6主要提供气息磁通，周向第一铁氧体永磁体7和第二铁氧体永磁体3主要控制气隙磁通的分布。通过采用这种布局，可以使电机输出电动势波形，气隙磁密波形，齿槽效应波形曲线更加光滑，同时还可以提高了电机平均转矩值。
权利要求
1.一种高速永磁同步电机转子结构，包括电机转子(5)，其特征在于:电机转子(5)为空心结构，在电机工作时电机转子(5 )的中空部分(8 )通入空气进行冷却，电机转子(5 )表面贴装永磁体，永磁体米用双层结构分布，内层为间隔分布的第一衫钴永磁体(4)和第一铁氧体永磁体(7 ),外层为间隔分布的第二衫钴永磁体(6 )和第二铁氧体永磁体(3 ),第一衫钴永磁体(4 )和第二钐钴永磁体(6 )采用径向粘结配置,第一铁氧体永磁体(7 )和第二铁氧体永磁体(3)采用周向粘结配置，各永磁体之间采用粘结，永磁体外面配置有一层金属薄环(2)，金属薄环(2)外面再过盈装配一层合金钢保护套(I)。
2.根据权利要求1所述的一种高速永磁同步电机转子结构，其特征在于:所述的金属薄环(2)厚度为0.5mm-1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种高速永磁同步电机转子结构，其特征在于:所述的金属薄环(2)的材料采金属银、金属硅或者金属铜。
全文摘要
一种永磁同步电机转子结构，电机转子是空心结构，其表面加装有两层不同材料的永磁体，永磁体外表面有金属薄环，金属薄环外表面过盈装配很金刚保护套，定子材料是硅钢片，金属薄环将电机正常工作时永磁体多余的热量及时导出，永磁铁的布局，可以使电机输出电动势波形，气隙磁密波形，齿槽效应波形曲线更加光滑，同事还可以提高了电机平均转矩值，本发明提高了电机输出功率的稳定性，减小了涡流损耗，并且降低了永磁体在工作时的温度，实现了高速电机大功率超高速的运行。
文档编号H02K1/27GK103151862SQ20131008440
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者孙岩桦, 高南沙, 虞烈, 耿海鹏, 周健 申请人:西安交通大学