一种同极性磁钢的永磁同步电机的制作方法

1.本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种同极性磁钢的永磁同步电机。


背景技术：

2.传统新能源汽车永磁驱动电机，以及高效永磁电机，磁钢用量较大，磁钢成本基本可达到总成本的25％以上，随着稀土磁钢的大幅涨价，磁钢成本一度上升到总成本的35％到40％，成为永磁电机大力推广的瓶颈，因此如何用更少的磁钢达到传统永磁电机的效果是一大难题。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种同极性磁钢的永磁同步电机。
5.(二)技术方案
6.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
7.一种同极性磁钢的永磁同步电机，其包括：转轴，所述转轴的左右两侧分别通过左轴承和右轴承连接有前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖之间连接有散热壳体；所述转轴上固定连接有转子组件，所述散热壳体的内壁连接有与转子组件相配合的定子组件；所述定子组件的端部绕组三相线端子与设于散热壳体上的出线盒内的接线板上的接线柱电连接；所述定子组件的端部温度传感器引线和旋变定子的低压线束与出线盒上的航空插座电连接；
8.所述转子组件包括由若干转子冲片叠加而成的转子铁芯和连接于转子铁芯上的若干同极性磁钢，所述转子冲片的材质为硅钢板，所述转子冲片的外缘以环形阵列方式设有若干磁钢安装槽；所述转子冲片上设有若干减重孔，所述转子冲片的中部形成有与转轴相连接的转轴安装孔；所述转轴安装孔上形成有与转轴相配合的键槽；
9.转子铁芯由若干单元转子铁芯相叠加而成；若干转子冲片叠压单元转子铁芯，在单元转子铁芯上插入与之相适配的同极性磁钢，在插入同极性磁钢时，磁钢安装槽内均匀涂上磁钢胶；插入磁钢的单元转子铁芯形成单元转子磁钢铁芯；将五段单元转子磁钢铁芯，依次以键槽定位，压入转轴，并保证同极对齐；锁紧两端的磁钢档板，将压装好的转子放入烘箱，升温至150度，烘干，确保磁钢胶固化；烘干好的转子，再进行动平衡；此时转子就进行总装配。
10.进一步地，所述同极性磁钢为n极或s极；所述同极性磁钢的数量为六个。
11.进一步地，所述单元转子铁芯为五段。
12.进一步地，所述转轴上设有用于同极性磁钢限位的磁钢挡板；所述磁钢挡板通过止动垫圈和止动紧固件连接于转轴上；止动垫圈位于止动紧固件的内侧。
13.进一步地，所述出线盒上设有金属防水透气阀。
14.进一步地，所述出线盒上设有方便导线连接的金属螺套。
15.进一步地，所述散热壳体上设有用于方便吊装的吊盘。
16.(三)有益效果
17.本发明的有益效果是：通过在永磁电机转子上安装相同极性的永磁磁钢，而另一极的磁极用导磁的硅钢片替代，为减少漏磁，硅钢片磁极的形状呈不同心凸极状，与定子的气隙分布呈余弦幅值分布，从而使气隙磁场达到完美的正弦波形。
18.磁钢只有相同的n极或s极，磁钢用量理论上可以减少一半，但考虑单极磁钢，磁路通过定子齿和转子的硅钢片磁极形成闭合磁路时，磁场强度有减弱趋势，因此需要适当加长铁心，一般增加15％铁心长，综合可节省磁钢用量42.5％；磁钢节省显著。
附图说明
19.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
20.图1为本发明一个实施例的结构示意图；
21.图2为本发明一个实施例的结构立体图；
22.图3为本发明一个实施例的转子组件结构剖视图；
23.图4为本发明一个实施例的转子冲片结构示意图；
24.图5为本发明一个实施例的永磁电机仿真优化的定转子磁场磁密分布图；
25.图6为本发明一个实施例的磁极的气隙幅值分布图。
具体实施方式
26.为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
27.本发明一个实施例的一种同极性磁钢的永磁同步电机，如图1-图2所示，其包括：转轴35，所述转轴35的左右两侧分别通过左轴承4和右轴承21连接有前端盖5和后端盖24，所述前端盖5和后端盖24之间连接有散热壳体36；所述转轴35上固定连接有转子组件8，所述散热壳体36的内壁连接有与转子组件8相配合的定子组件9，应当说明，所述定子组件9为现有技术，其结构不再赘述；所述定子组件9的端部绕组三相线端子与设于散热壳体36上的出线盒31内的接线板14上的接线柱电连接；所述定子组件9的端部温度传感器引线和旋变定子的低压线束与出线盒31上的航空插座电连接。
28.具体地，在本实施例中，如图3、图4所示，所述转子组件8包括由若干转子冲片811叠加而成的转子铁芯81和连接于转子铁芯81上的若干同极性磁钢82，所述转子冲片811的材质为硅钢板，所述转子冲片811的外缘以环形阵列方式设有若干磁钢安装槽812；所述转子冲片811上设有若干减重孔813，所述转子冲片811的中部形成有与转轴35相连接的转轴安装孔814；所述转轴安装孔814上形成有与转轴35相配合的键槽815；所述同极性磁钢82为n极或s极；本实施例中，所述同极性磁钢82的数量为六个。
29.进一步地，在本实施例中，所述转轴35上设有用于同极性磁钢82限位的磁钢挡板83；所述磁钢挡板83通过止动垫圈84和止动紧固件85连接于转轴35上；止动垫圈84位于止动紧固件85的内侧，进一步对磁钢挡板83限位。
30.本实施例中，转子铁芯81由若干单元转子铁芯相叠加而成；若干转子冲片811叠压
单元转子铁芯，在单元转子铁芯上插入与之相适配的同极性磁钢，在插入同极性磁钢时，磁钢安装槽内均匀涂上磁钢胶；本实施例中的单元转子铁芯为五段；插入磁钢的单元转子铁芯形成单元转子磁钢铁芯；将五段单元转子磁钢铁芯，依次以键槽定位，压入转轴5，并保证同极对齐；锁紧两端的磁钢档板83，将压装好的转子放入烘箱，升温至150度，烘干，确保磁钢胶固化；烘干好的转子，再进行动平衡；此时转子就进行总装配。
31.进一步地，在本实施例中，所述出线盒31上设有金属防水透气阀30，用于出线盒31的透气。
32.进一步地，在本实施例中，所述出线盒31上设有方便导线连接的金属螺套27。
33.进一步地，在本实施例中，所述散热壳体36上设有用于方便吊装的吊盘33。
34.本实施例通过在永磁电机转子上安装相同极性的永磁磁钢，而另一极的磁极用导磁的硅钢片替代，为减少漏磁，硅钢片磁极的形状呈不同心凸极状，与定子的气隙分布呈余弦幅值分布，从而使气隙磁场达到完美的正弦波形。
35.本实施例中，磁钢只有相同的n极或s极，磁钢用量理论上可以减少一半，但考虑单极磁钢，磁路通过定子齿和转子的硅钢片磁极形成闭合磁路时，磁场强度有减弱趋势，因此需要适当加长铁心，一般增加15％铁心长，综合可节省磁钢用量42.5％；磁钢节省显著。
36.本实施例中，永磁电机仿真优化的定转子磁场磁密分布图，如图5所示，磁密分布合理，达到与传统正负极均匀分布的磁路的效果，由于转子磁路进行了气隙极弧余弦幅值计算处理，定转子齿轭磁密分布更合理，最高磁密仅为1.7t，远低于传统磁路2.2t，因此，铁损较低，特别是高速高频下的铁心更低，电机高速区的效率较高。
37.本实施例中，永磁电机转子磁钢及硅钢片磁极的形状呈不同心凸极状，与定子的气隙分布呈余弦幅值分布，从而使气隙磁场达到完美的正弦波形。转子磁钢为表贴磁钢结构，与之安放磁钢的转子槽设计成燕尾形状，可有效地固定牢单极性磁钢，磁钢在装配到转子磁钢槽时，采用高强度磁钢胶，并通过高温固化，经强度仿真可达到极限5000rpm转速。由于磁极硅钢片磁极和单极磁钢(磁钢只有相同的n极或s极)磁极的气隙幅值分布呈余弦幅值分布，气隙磁场的正弦波性好，谐波很小，经实机测试，电压谐波因数含量仅达到1.063％，如图6所示；由于谐波含量小，谐波损耗更小，较传统永磁电机效率提高，振动、噪音更小。
38.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
39.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
40.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
41.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
42.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。