一种永磁同步电机的转子结构的制作方法

本发明属于电机结构技术领域，特别涉及了一种永磁同步电机的转子结构。

背景技术：

电机是工业化社会中必不可少的动力元件，永磁同步电机技术成熟，可靠性高，是一个高效率高能量密度的环保低碳电机。其转子上无绕组，结构简单，运行可靠，适合高速运行和恶劣的工作环境，因此得到了各种应用，如航空航天，汽车工业和风力发电等。近几年，由于转子速度调节范围宽，转矩密度高以及结构简单等，使得永磁同步电机的优势日益突出。传统的永磁电机，由于永磁体的作用，电机效率和功率密度都相对较高，但永磁体需要永磁体材料多，稀土永磁资源紧张，其成本限制了其进一步的发展。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种永磁同步电机的转子结构，减少永磁体用量，降低电机成本，提高电机性能。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种永磁同步电机的转子结构，包括上铁芯、下铁芯、转子轴、空心圆柱形铁氧体磁体、圆环状铁氧体磁体以及若干辅助铁氧体磁体和若干钕铁硼磁体；所述空心圆柱形铁氧体磁体径向磁化，圆环状铁氧体磁体轴向磁化；上铁芯与下铁芯组装形成的中间空心圆柱内套接所述空心圆柱形铁氧体磁体，空心圆柱形铁氧体磁体的内部套接所述转子轴，且中间空心圆柱、空心圆柱形铁氧体磁体与转子轴的轴线位于同一直线上；所述辅助铁氧体磁体分布于空心圆柱形铁氧体磁体并镶嵌于上、下铁芯的齿槽内，所述若干钕铁硼磁体分别设置于相邻两个辅助铁氧体磁体之间，且位于上铁芯的各钕铁硼磁体与位于下铁芯的各钕铁硼磁体相互交错；所述圆环状铁氧体磁体位于上、下铁芯之间，且圆环状铁氧体磁体的内、外两侧分别与空心圆柱形铁氧体磁体和各辅助铁氧体磁体连成一体。

基于上述技术方案的优选方案，所述辅助铁氧体磁体和钕铁硼磁体分别与贴心凸极形成两条磁通路径，且此两条磁通路径相互平行形成共同磁路；轴向磁化的圆环状铁氧体磁体的磁通通过径向磁化的空心圆柱形铁氧体磁体与转子轴形成另一条磁通路径。

基于上述技术方案的优选方案，所述空心圆柱形铁氧体磁体处于转子轭部分。

基于上述技术方案的优选方案，上铁芯和下铁芯为爪极式铁芯，且上铁芯与下铁芯的齿极交错设置。

基于上述技术方案的优选方案，所述转子轴为磁性材料轴。

采用上述技术方案带来的有益效果：

与传统永磁同步电机转子相比，本发明设计的转子可以节约永磁材料用量，可以最大限度地减少材料浪费和制造成本；转子中的钕铁硼磁体和辅助铁氧体磁体形成两条磁通回路，减小漏磁，提高电机出力；转子中的轴向磁化的圆环状铁氧体磁体、径向磁化的圆柱形铁氧体磁体形成另一路磁通回路，进一步提高电机出力。

附图说明

图1为本发明设计的永磁同步电机转子结构的3d示意图；

图2为本发明设计的永磁同步电机转子的上下铁芯截面磁路示意图。

标号说明：1-上铁芯；2-下铁芯；3-转子轴；4-钕铁硼磁体；5-径向磁化的圆柱形铁氧体磁体；6-轴向磁化的圆环状铁氧体磁体，7-辅助铁氧体磁体。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明设计的永磁同步电机转子结构，包括：上铁芯1、下铁芯2、转子轴3、空心圆柱形铁氧体磁体5、圆环状铁氧体磁体6以及若干辅助铁氧体磁体7和若干钕铁硼磁体4。所述空心圆柱形铁氧体磁体径向磁化，圆环状铁氧体磁体轴向磁化。上铁芯与下铁芯组装形成的中间空心圆柱内套接所述空心圆柱形铁氧体磁体，空心圆柱形铁氧体磁体的内部套接所述转子轴，且中间空心圆柱、空心圆柱形铁氧体磁体与转子轴的轴线位于同一直线上。所述辅助铁氧体磁体分布于空心圆柱形铁氧体磁体并镶嵌于上、下铁芯的齿槽内，所述若干钕铁硼磁体分别设置于相邻两个辅助铁氧体磁体之间，且位于上铁芯的各钕铁硼磁体与位于下铁芯的各钕铁硼磁体相互交错。所述圆环状铁氧体磁体位于上、下铁芯之间，且圆环状铁氧体磁体的内、外两侧分别与空心圆柱形铁氧体磁体和各辅助铁氧体磁体连成一体。所述空心圆柱形铁氧体磁体处于转子轭部分。

在本实施例中，上铁芯和下铁芯为爪极式铁芯，且上铁芯与下铁芯的齿极交错设置。具体地，上、下爪极式铁芯为四齿四槽结构。

在本实施例中，设置8个钕铁硼磁体和8辅助铁氧体磁体，辅助铁氧体磁体在空间上位于上、下铁芯凸极之间，嵌于相邻的n极与s极之间，有4个n极和4个s极，相互交替。

在本实施例中，转子轴采用磁性材料。

如图2所示的同步电机转子磁路示意图，可以看出，本发明设计的永磁同步电机转子运行时存在三条磁通回路，钕铁硼磁体和辅助铁氧体磁体分别与转子凸极形成两条磁通路径彼此平行形成共同磁路，永磁材料用量减小的同时更大限度的利用材料，减小漏磁提升电机出力，同时径向磁化的圆柱形铁氧体磁体与轴向磁化的圆环状铁氧体磁体、磁性材料轴形成一条磁通回路，进一步增大出力。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种永磁同步电机的转子结构，包括上铁芯、下铁芯、转子轴、径向磁化的空心圆柱形铁氧体磁体、轴向磁化的圆环状铁氧体磁体、若干辅助铁氧体磁体和钕铁硼磁体。上铁芯与下铁芯组装形成的中间空心圆柱内套接空心圆柱形铁氧体磁体，空心圆柱形铁氧体磁体的内部套接转子轴。辅助铁氧体磁体分布于空心圆柱形铁氧体磁体并镶嵌于上、下铁芯的齿槽内，若干钕铁硼磁体分别设置于相邻两个辅助铁氧体磁体之间，且位于上、下铁芯的钕铁硼磁体相互交错。圆环状铁氧体磁体位于上、下铁芯之间，且圆环状铁氧体磁体的内、外两侧分别与空心圆柱形铁氧体磁体和各辅助铁氧体磁体连成一体。本发明能够减少永磁体用量，降低电机成本，提高电机性能。

技术研发人员：黄玉峰;丁立伟;孟小利;杜幼芝
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2019.01.18
技术公布日：2019.04.16