一种永磁电机转子系统

1.本实用新型涉及永磁电机，特别涉及一种用于压缩机的高速永磁电机转子系统。


背景技术：

2.高速电机具有体积小、功率密度大、动态响应快以及能够与高速负载直接相连等优点,在高速离心式压缩机,飞轮储能,高速磨床,微型燃汽轮机等产品具有广泛的应用。
3.目前国内高速驱动装备大多采用常速电机+增速箱增速方式，压缩机和鼓风机行业年均耗电量约占我国电力总消耗的30%以上，其设计常受到电机极限转速限制，现有高速压缩机和鼓风机常常依靠增速箱获得高速动力，其主要缺点为：增速箱可靠性差且占空空间较大，增速箱需要油站进行润滑，需要增添额外设备，增加使用和维护成本；增速箱存在转动效率，导致系统效率降低，能源浪费严重；且增速箱增速范围仍受其齿轮传动比限值。
4.如若采用高速电机直接驱动，则可以省去增速器，系统体积大大减小，而且具有转动惯量小、动态响应快、系统噪音低、可靠性高、免维护、系统效率高、对系统设计难度低等诸多优点。
5.高速电机设计难点包括转子表面离心力大、电机功率密度、高转子永磁体损耗大等。


技术实现要素：

6.本实用新型目的是：提供一种永磁电机转子系统，取消传统转子轭设计方案，采用一体化永磁体，解决由于传统硅钢片叠压转子轭和分体式永磁体承受高速离心力带来的转子结构强度问题，同时解决了由于过盈配合带来的结构强度问题。
7.本实用新型的技术方案是：
8.一种永磁电机转子系统，包括转轴、永磁转子和平衡套；所述永磁转子为一体化转子，固定套于转轴中部，永磁转子一端外侧的转轴上设有凸台结构，另一端外侧的转轴上固定有所述平衡套。
9.优选的，所述永磁转子和转轴之间无轭结构，永磁转子采用单方向准正弦充磁晶体。
10.优选的，所述永磁转子外还套有转子护套。
11.优选的，所述转子护套为合金护套，护套磁导率介于3μ0~10μ0。
12.优选的，所述永磁转子两端的端面分别与转轴的凸台结构、平衡套之间采用周向配合固定。
13.优选的，所述永磁转子的内壁与转轴之间采用滑动配合。
14.优选的，所述平衡套的内壁与转轴之间采用过盈配合固定。
15.优选的，所述转轴在轴伸端由内向外依次安装有第一轴承、定距密封套、叶轮、压紧螺母。
16.优选的，所述转轴在非轴伸端由内向外依次安装有第二轴承、位置传感器系统。
17.本实用新型的优点是：
18.1．本实用新型设计的的永磁电机转子系统，从电机电磁场设计入手，取消传统转子轭设计方案，采用一体化永磁体+准正弦充磁+滑动配合设计，根本上解决了由于传统硅钢片叠压转子轭和分体式永磁体承受高速离心力带来的转子结构强度问题，同时解决了由于过盈配合带来的结构强度问题，永磁体与转轴和平衡套采用周向配合固定。
19.2．转子永磁体表面设计合金护套，进一步加强转子强度提高可靠性，且合金护套可用于调制气隙磁场高次谐波，提高转子结构强度的同时进一步降低永磁体表面涡流损耗。
附图说明
20.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
21.图1为本实用新型实施例中永磁电机转子系统的剖视图；
22.图2为本实用新型实施例中永磁电机转子系统的立体图；
23.图3为本实用新型实施例中转轴、永磁转子和平衡套之间装配剖视图。
具体实施方式
24.本实施例公开的是一种压缩机用超高速永磁电机转子系统，如图1、2所示，本实施例的永磁电机转子系统，包括包括转轴1、永磁转子2和平衡套3；所述永磁转子2为一体化转子，固定套于转轴1中部，永磁转子2一端外侧的转轴1上设有凸台11结构，另一端外侧的转轴1上固定有所述平衡套3；所述永磁转子外还套有转子护套4。作为压缩机用超高速永磁电机转子系统，所述转轴1在轴伸端由内向外依次安装有第一轴承5、定距密封套6、叶轮7、压紧螺母8。所述转轴1在非轴伸端由内向外依次安装有第二轴承9、位置传感器系统10。所述第一轴承5、第二轴承9采用高速滚珠轴承，位置传感器系统10 包括pcb板、磁环、磁环止位片和调节轴套。
25.如图3所示，所述永磁转子2的内壁与转轴1之间的装配面a采用滑动配合；所述永磁转子2两端的端面分别与转轴1的凸台结构11、平衡套3之间的装配面b、c采用周向配合固定；所述平衡套3的内壁与转轴1之间的装配面d采用过盈配合固定。以上固定方式保证永磁转子位置度要求的同时改善了转子系统强度。
26.本实用新型的所述永磁转子2和转轴1之间无轭结构，永磁转子2采用单方向准正弦充磁晶体。其径向磁通密度满足准正弦分布，有效减小了永磁转子的径向尺寸改善离心力造成的转子强度问题。
27.所述永磁转子2外的转子护套4，进一步加强转子强度提高可靠性。且转子护套4采用合金护套，护套磁导率介于3μ0~10μ0，用以调制气隙磁场高次谐波，提高转子结构强度的同时进一步降低永磁体表面涡流损耗。
28.本实施例的永磁电机转子系统，应用到一款压缩机电机，电机最高功率3kw，最高运行转速可达60k rpm。
29.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围
之内。


技术特征：
1.一种永磁电机转子系统，其特征在于，包括转轴、永磁转子和平衡套；所述永磁转子为一体化转子，固定套于转轴中部，永磁转子一端外侧的转轴上设有凸台结构，另一端外侧的转轴上固定有所述平衡套。2.根据权利要求1所述的永磁电机转子系统，其特征在于，所述永磁转子和转轴之间无轭结构，永磁转子采用单方向准正弦充磁晶体。3.根据权利要求2所述的永磁电机转子系统，其特征在于，所述永磁转子外还套有转子护套。4.根据权利要求3所述的永磁电机转子系统，其特征在于，所述转子护套为合金护套，护套磁导率介于3μ0~10μ0。5.根据权利要求1所述的永磁电机转子系统，其特征在于，所述永磁转子两端的端面分别与转轴的凸台结构、平衡套之间采用周向配合固定。6.根据权利要求5所述的永磁电机转子系统，其特征在于，所述永磁转子的内壁与转轴之间采用滑动配合。7.根据权利要求6所述的永磁电机转子系统，其特征在于，所述平衡套的内壁与转轴之间采用过盈配合固定。8.根据权利要求1-7任一项所述的永磁电机转子系统，其特征在于，所述转轴在轴伸端由内向外依次安装有第一轴承、定距密封套、叶轮、压紧螺母。9.根据权利要求8所述的永磁电机转子系统，其特征在于，所述转轴在非轴伸端由内向外依次安装有第二轴承、位置传感器系统。

技术总结
本实用新型公开了一种永磁电机转子系统，包括转轴、永磁转子和平衡套；所述永磁转子为一体化转子，固定套于转轴中部，所述永磁转子和转轴之间无轭结构，永磁转子采用单方向准正弦充磁晶体。所述永磁转子外还套有合金的转子护套。本实用新型从电机电磁场设计入手，取消传统转子轭设计方案，采用一体化永磁体+准正弦充磁+滑动配合设计，根本上解决了由于传统硅钢片叠压转子轭和分体式永磁体承受高速离心力带来的转子结构强度问题，同时解决了由于过盈配合带来的结构强度问题，永磁体与转轴和平衡套采用周向配合固定。转子永磁体表面设计合金护套，进一步加强转子强度提高可靠性，同时调制气隙磁场高次谐波，降低永磁体表面涡流损耗。损耗。损耗。


技术研发人员：赵金东 朱江
受保护的技术使用者：清华大学苏州汽车研究院（吴江）
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2022/2/7