高速内置式永磁电机转子结构

本发明属于高速永磁电机领域。

背景技术：

1、高速永磁电机具有体积小、功率密度和效率高、可直接与高速负载或原动机相连、低振噪和高可靠性等优点，在电动汽车、航空航天、分布式发电系统、离心式压缩机以及飞轮储能等诸多高速驱动装备领域具有广泛的应用前景。但是电机高速运行时转子部件会承受巨大的离心力，有可能导致转子结构损坏，影响电机的正常运行。随着工业自动化和电气化的不断深入，对电机功率和转速的需求不断增大，转子结构的机械强度成为了制约电机性能和可靠性的重要因素。

2、对于内置式永磁同步电机，电机不仅要满足电磁性能，还要满足转子机械强度要求。在一些高速应用场景，仅靠内置式永磁转子本身的结构强度可能无法满足要求，可借鉴表贴式永磁转子绑扎碳纤维护套的保护措施，即在转子铁心外面绑扎碳纤维护套来保证电机高速下的安全运行。绑扎碳纤维护套可以降低转子的最大应力值，满足转子的机械强度要求，但电机的等效气隙随之增大，导致主磁路磁阻增大，从而使电磁性能降低。因此，研究采用碳纤维护套来满足转子机械强度的同时，如何保持电机电磁性能具有普遍的意义。

技术实现思路

1、本发明目的是为解决内置式永磁电机高速运行时由于通过绑扎碳纤维护套提高转子机械强度时，导致电机的等效气隙随之增大、使主磁路磁阻增大，从而使电磁性能降低的问题。本发明提供了一种高速内置式永磁电机转子结构。

2、高速内置式永磁电机转子结构，包括转子铁心、永磁体、加强筋、碳纤维保护套；

3、转子铁心为圆环形结构，转子铁心沿圆周方向上均匀分布多个v字形磁极槽对，每个v字形磁极槽对包括两个非接触的磁钢槽，两个磁钢槽结构相同且对称排列呈v字形，每个v字形磁极槽的磁钢槽内嵌一个永磁体，形成内置式v型磁极结构；

4、每个v字形磁极槽对中磁钢槽的两端位置均开设有与其相通的空气隔磁槽；

5、v字形磁极槽对中靠近v字形顶部的空气隔磁槽与转子铁心的外边缘之间区域形成分段式结构的外部隔磁桥；

6、v字形磁极槽对中靠近v字形底部的两个空气隔磁槽之间形成中间隔磁桥；

7、分段式结构的外部隔磁桥由嵌入在转子铁心外侧壁内的多个非导磁填充块构成，且多个非导磁填充块沿转子铁心轴向方向上依次均匀分布，相邻的两个非导磁填充块非接触；

8、非导磁填充块采用非导磁合金钢实现；

9、加强筋采用非导磁材料制成，将永磁体固定在转子铁心上，分担外部隔磁桥和中间隔磁桥处应力；

10、碳纤维保护套套设在转子铁心外部。

11、优选的是，非导磁填充块采用型号为gh4169的镍基合金材料制成。

12、优选的是，加强筋榫卯在转子铁心上。

13、优选的是，加强筋采用gh4169型合金钢实现。

14、优选的是，非导磁填充块为矩形块体。

15、优选的是，加强筋设置在永磁体的中间。

16、本发明的优点：

17、1、对转子外部隔磁桥进行断桥结构设计，分段式结构的外部隔磁桥由嵌入在转子铁心外侧壁内的多个非导磁填充块构成，在不影响转子机械强度的前提下有效阻断了永磁体极间漏磁路径，提升了永磁体的利用率，从而解决了绑扎碳纤维护套后导致的等效气隙增大，从而使电磁性能下降的问题；

18、2、非导磁填充块沿轴向分段，通过减小涡流沿轴向的流通路径来减小涡流损耗，从而使转子温升降低；

19、3、在永磁体段间增设非导磁高强度加强筋，可以明显改善转子应力分布，从而进一步减小护套厚度，并且非导磁加强筋不会在永磁体段间产生漏磁；

20、4、在转子铁心外表面设有轻质高强的碳纤维保护套，保证高速下转子的安全运行。

技术特征：

1.高速内置式永磁电机转子结构，其特征在于，包括转子铁心(1)、永磁体(2)、加强筋(3)、碳纤维保护套(4)；

2.根据权利要求1所述的高速内置式永磁电机转子结构，其特征在于，非导磁填充块(5-1)采用型号为gh4169的镍基合金材料制成。

3.根据权利要求1所述的高速内置式永磁电机转子结构，其特征在于，加强筋(3)榫卯在转子铁心(1)上。

4.根据权利要求1所述的高速内置式永磁电机转子结构，其特征在于，加强筋(3)采用gh4169型合金钢实现。

5.根据权利要求1所述的高速内置式永磁电机转子结构，其特征在于，非导磁填充块(5-1)为矩形块体。

6.根据权利要求1所述的高速内置式永磁电机转子结构，其特征在于，加强筋(3)设置在永磁体(2)的中间。

技术总结
高速内置式永磁电机转子结构，属于高速永磁电机领域。本发明为解决内置式永磁电机高速运行时由于通过绑扎碳纤维护套提高转子机械强度时，导致电机的等效气隙随之增大、使主磁路磁阻增大，从而使电磁性能降低的问题。本发明将外部隔磁桥进行分段式结构设计，由嵌入在转子铁心外侧壁内的多个非导磁填充块构成，且多个非导磁填充块沿转子铁心轴向方向上依次均匀分布，相邻的两个非导磁填充块非接触。有效阻断了漏磁路径，主磁通利用率得到提升，还能通过减小磁通沿轴向的闭合路径长度来减小涡流损耗，降低转子温升。本发明主要应用在电机领域。

技术研发人员：谢颖,王泽兵,蔡蔚,张燚
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15