CN109038880A - 一种高效铁氧体聚磁同步电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效铁氧体聚磁同步电机，包括定子组件、转子组件、外壳、前盖和后盖，定子组件包括定子铁芯及嵌绕于定子铁芯槽内的电枢绕组，转子组件包括主轴、转子、前挡板和后挡板，转子包括转子导磁体、切向磁化铁氧体磁钢和连接座，连接座固定套装于主轴上，转子导磁体间隔卡接于连接座的周向表面，切向磁化铁氧体磁钢固定卡接在相邻转子导磁体之间，前后挡板分别安装于连接座的两端并用于将转子导磁体和切向磁化铁氧体磁钢锁紧固定于连接座周向表面，定转子组件安装于外壳内，前后盖分别安装于外壳的两端并通过轴承安装于主轴上，转子的磁极长度长于定子铁芯的叠厚。本电机定转子的气隙磁密能做到1.0特斯拉以上，成本低，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种高效铁氧体聚磁同步电机。
背景技术
永磁同步电机分为稀土永磁同步电机和铁氧体永磁同步电机，而稀土与铁氧体相比，磁场强度差异较大，稀土是铁氧体的3～5倍，所以稀土永磁同步电机的气隙磁密一般可以做到1.0特斯拉以上，而铁氧体永磁同步电机的气隙磁密一般只能做到0.3～0.6特斯拉，所以稀土永磁同步电机的效率与功率密度比铁氧体永磁同步电机高。但是，本发明的发明人经过研究发现，稀土资源较少，稀土永磁同步电机制作成本高，并且高温特性较差，高温下有退磁风险，而铁氧体材料资源丰富，高温特性好，如果能用铁氧体材质把电机的气隙磁密做到1.0特斯拉以上，那电机效率也可以做高，并且成本低，市场前景巨大。
发明内容
针对现有稀土资源较少，稀土永磁同步电机制作成本高，并且高温特性较差，高温下有退磁风险的技术问题，本发明提供一种新型高效铁氧体聚磁同步电机。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种高效铁氧体聚磁同步电机，包括定子组件、转子组件、外壳、前盖和后盖；所述定子组件包括定子铁芯及嵌绕于定子铁芯槽内的电枢绕组，所述转子组件采用切向充磁结构，所述转子组件包括主轴、转子、前挡板和后挡板，所述转子包括转子导磁体、切向磁化铁氧体磁钢和连接座，所述连接座固定套装于主轴上，所述转子导磁体间隔卡接于连接座的周向表面，所述切向磁化铁氧体磁钢固定卡接在相邻转子导磁体之间且底部与连接座表面接触，所述前挡板和后挡板分别安装于连接座的两端并用于将转子导磁体和切向磁化铁氧体磁钢锁紧固定于连接座周向表面，所述定子组件和转子组件安装于外壳内，所述前盖和后盖分别配合安装于外壳的两端并通过轴承安装于主轴上，所述转子的磁极长度长于定子铁芯的叠厚。
与现有技术相比，本发明提供的高效铁氧体聚磁同步电机，定子组件包括定子铁芯及嵌绕于定子铁芯槽内的电枢绕组，转子组件采用切向充磁结构，转子组件包括主轴、转子、前挡板和后挡板，转子包括转子导磁体、切向磁化铁氧体磁钢和连接座，转子的磁极长度长于定子铁芯的叠厚，由此长于定子铁芯叠厚的切向磁化铁氧体磁钢可以通过长于定子铁芯叠厚的转子导磁体形成轴向磁路，再到转子与定子铁芯相对部分聚集成径向磁路，从而提供气隙磁通，进一步增大气隙磁密，其定转子的气隙磁密能做到1.0特斯拉以上，电机效率高；同时，本申请提供的电机为采用铁氧体磁钢的永磁同步电机，而铁氧体材料资源丰富，因而电机成本低，并且铁氧体材料高温特性好，高温下不会存在退磁风险。
进一步，所述转子的磁极长度是定子铁芯叠厚的1.2～2.5倍。
进一步，所述连接座为中空圆柱形结构，所述连接座的周向表面均匀间隔设有多个燕尾槽，所述转子导磁体卡接固定于燕尾槽中，所述切向磁化铁氧体磁钢固定卡接在相邻转子导磁体之间且底部与相邻燕尾槽之间的连接座表面接触。
进一步，所述连接座和转子导磁体分别成型制成，所述连接座采用非导磁材料制成，所述转子导磁体采用钢板冲压叠合而成。
进一步，所述连接座采用镁铝合金制成。
进一步，所述连接座的燕尾槽的槽口宽度大于4mm，所述连接座的燕尾槽的槽口深度大于3.5mm，且所述转子的磁极长度是定子铁芯叠厚的1.7倍。
进一步，所述连接座和转子导磁体采用钢板冲压一体成型为叠铆冲片并通过叠铆而成，且所述转子的磁极长度是定子铁芯叠厚的2.0～2.5倍。
附图说明
图1是本发明提供的高效铁氧体聚磁同步电机结构示意图。
图2是本发明提供的转子组件结构示意图。
图3是本发明提供的转子结构示意图。
图4是本发明提供的连接座结构示意图。
图5是本发明提供的整体磁极转子结构示意图。
图中，1、定子组件；11、定子铁芯；12、电枢绕组；2、转子组件；21、主轴；22、转子；221、转子导磁体；222、切向磁化铁氧体磁钢；223、连接座；23、前挡板；24、后挡板；3、外壳；4、前盖；5、后盖；6、轴承；7、叠铆冲片。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。
请参考图1至图5所示，本发明提供一种高效铁氧体聚磁同步电机，包括定子组件1、转子组件2、外壳3、前盖4和后盖5；所述定子组件1包括定子铁芯11及嵌绕于定子铁芯11槽内的电枢绕组12，所述转子组件2采用切向充磁结构，所述转子组件2包括主轴21、转子22、前挡板23和后挡板24，所述转子22包括转子导磁体221、切向磁化铁氧体磁钢222和连接座223，所述连接座223固定套装于主轴21上，所述转子导磁体221间隔卡接于连接座223的周向表面，即在所述连接座223的周向表面间隔卡接有若干转子导磁体221，所述切向磁化铁氧体磁钢222固定卡接在相邻转子导磁体221之间且底部与连接座223表面接触，即若干所述切向磁化铁氧体磁钢222固定卡接在转子导磁体221和连接座223表面构成的凹槽中，所述前挡板23和后挡板24分别安装于连接座223的两端并用于将转子导磁体221和切向磁化铁氧体磁钢222锁紧固定于连接座223周向表面，所述定子组件1和转子组件2安装于外壳3内，所述前盖4和后盖5分别配合安装于外壳3的两端并通过轴承6安装于主轴21上，所述转子22的磁极长度H长于定子铁芯11的叠厚L；其中，所述转子22的磁极长度H即是转子导磁体221的长度。
与现有技术相比，本发明提供的高效铁氧体聚磁同步电机，定子组件包括定子铁芯及嵌绕于定子铁芯槽内的电枢绕组，转子组件采用切向充磁结构，转子组件包括主轴、转子、前挡板和后挡板，转子包括转子导磁体、切向磁化铁氧体磁钢和连接座，转子的磁极长度长于定子铁芯的叠厚，由此长于定子铁芯叠厚的切向磁化铁氧体磁钢可以通过长于定子铁芯叠厚的转子导磁体形成轴向磁路，再到转子与定子铁芯相对部分聚集成径向磁路，从而提供气隙磁通，进一步增大气隙磁密，其定转子的气隙磁密能做到1.0特斯拉以上，电机效率高；同时，本申请提供的电机为采用铁氧体磁钢的永磁同步电机，而铁氧体材料资源丰富，因而电机成本低，并且铁氧体材料高温特性好，高温下不会存在退磁风险。
作为具体实施例，所述转子22的磁极长度H是定子铁芯11叠厚L的1.2～2.5倍，由此可使定转子的气隙磁密做到1.0特斯拉以上，一般以气隙磁密控制在1～1.2特斯拉较为合适。而电机的气隙磁密可以通过仿真得到，如果所述转子22的磁极长度H比定子铁芯11的叠厚L长得越多，定转子的气隙磁密越大，但是气隙磁密也不能过大，如果气隙磁密太大，定子铁芯容易饱和，因而选转子22的磁极长度H是定子铁芯11叠厚L的1.2～2.5倍为合适；反之长得越少，气隙磁密也越小，定子铁芯还不能达到饱和。
作为具体实施例，所述连接座223为中空圆柱形结构，所述连接座223的周向表面均匀间隔设有多个燕尾槽，所述转子导磁体221卡接固定于燕尾槽中，所述切向磁化铁氧体磁钢222固定卡接在相邻转子导磁体221之间且底部与相邻燕尾槽之间的连接座223表面接触，由此实现所述转子导磁体221和切向磁化铁氧体磁钢222与连接座223之间的固定卡接。
作为具体实施例，请参考图3和图4所示，所述连接座223和转子导磁体221分别成型制成，即所述连接座223和转子导磁体221各自独立成型，然后将所述转子导磁体221卡接固定于连接座223的燕尾槽中，所述连接座223采用非导磁材料制成，所述转子导磁体221采用钢板冲压叠合而成。
作为具体实施例，请参考图3和图4所示，所述连接座223的燕尾槽的槽口宽度C大于4mm，所述连接座223的燕尾槽的槽口深度D大于3.5mm，所述连接座223采用镁铝合金材料制成就可以保证连接座223的强度，此时切向磁化铁氧体磁钢222的厚度A和长度B也应尽可能做大些，由于所述连接座223采用非导磁材料镁铝合金制成，而转子导磁体221采用钢板冲压叠合而成，因此位于燕尾槽内的转子导磁体221不会向连接座223漏磁，因而这种连接座223和转子导磁体221分别成型的转子结构漏磁最小，并且转子的磁极长度H与定子铁芯的叠厚L之比也是较小的，此时取H:L为1.7即所述转子的磁极长度是定子铁芯叠厚的1.7倍，就可以使气隙磁密大于1.0特斯拉，满足气隙磁密的要求。
作为具体实施例，请参考图5所示，所述连接座223和转子导磁体221采用钢板冲压一体成型为叠铆冲片7，并对叠铆冲片7进行叠合和通过叠铆冲片7上的冲孔进行铆接组成整体磁极转子结构，由于这种整体磁极转子结构中的所述连接座223和转子导磁体221一体成型，因此结构相对简单，制作容易；但是，由于所述连接座223和转子导磁体221是一体成型，位于燕尾槽内的转子导磁体221容易向连接座223漏磁，因而这种整体磁极转子结构漏磁较大，要达到1.0特斯拉的气隙磁密要求，转子的磁极长度H与定子铁芯的叠厚L之比要加大，此时取H:L为2.0～2.5即所述转子的磁极长度是定子铁芯叠厚的2.0～2.5倍，就可以达到1.0特斯拉的气隙磁密要求，但此时需要较多的转子材料。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种高效铁氧体聚磁同步电机，其特征在于，包括定子组件、转子组件、外壳、前盖和后盖；所述定子组件包括定子铁芯及嵌绕于定子铁芯槽内的电枢绕组，所述转子组件采用切向充磁结构，所述转子组件包括主轴、转子、前挡板和后挡板，所述转子包括转子导磁体、切向磁化铁氧体磁钢和连接座，所述连接座固定套装于主轴上，所述转子导磁体间隔卡接于连接座的周向表面，所述切向磁化铁氧体磁钢固定卡接在相邻转子导磁体之间且底部与连接座表面接触，所述前挡板和后挡板分别安装于连接座的两端并用于将转子导磁体和切向磁化铁氧体磁钢锁紧固定于连接座周向表面，所述定子组件和转子组件安装于外壳内，所述前盖和后盖分别配合安装于外壳的两端并通过轴承安装于主轴上，所述转子的磁极长度长于定子铁芯的叠厚。
2.根据权利要求1所述的高效铁氧体聚磁同步电机，其特征在于，所述转子的磁极长度是定子铁芯叠厚的1.2～2.5倍。
3.根据权利要求1或2所述的高效铁氧体聚磁同步电机，其特征在于，所述连接座为中空圆柱形结构，所述连接座的周向表面均匀间隔设有多个燕尾槽，所述转子导磁体卡接固定于燕尾槽中，所述切向磁化铁氧体磁钢固定卡接在相邻转子导磁体之间且底部与相邻燕尾槽之间的连接座表面接触。
4.根据权利要求3所述的高效铁氧体聚磁同步电机，其特征在于，所述连接座和转子导磁体分别成型制成，所述连接座采用非导磁材料制成，所述转子导磁体采用钢板冲压叠合而成。
5.根据权利要求4所述的高效铁氧体聚磁同步电机，其特征在于，所述连接座采用镁铝合金制成。
6.根据权利要求4所述的高效铁氧体聚磁同步电机，其特征在于，所述连接座的燕尾槽的槽口宽度大于4mm，所述连接座的燕尾槽的槽口深度大于3.5mm，且所述转子的磁极长度是定子铁芯叠厚的1.7倍。
7.根据权利要求3所述的高效铁氧体聚磁同步电机，其特征在于，所述连接座和转子导磁体采用钢板冲压一体成型为叠铆冲片并通过叠铆而成，且所述转子的磁极长度是定子铁芯叠厚的2.0～2.5倍。
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