[实用新型]一种外转子永磁体固定结构及永磁同步电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其是涉及一种外转子永磁体固定结构及永磁同步电机。

背景技术

现有的同步电机由于其性能稳定、效率和功率因数较高、转速恒定而越来越广泛地应用于各工业领域，其中,同步电机中的永磁同步电机由于结构简单而被电机生产厂家所广泛采用。

根据外转子永磁同步电机的原理可知：由于定子绕组与永磁体的电磁场相互作用，永磁体产生径向的电磁吸力，再由于电磁场作用在永磁体上产生圆周切向上的推力，而为了减少电机的振动和转矩脉动，永磁体必须圆周均布在转子铁芯内表面上。因此如何使永磁体可靠地实现径向和圆周切向的固定、使永磁体圆周均匀分布在转子铁芯内圆表面、减少永磁体材料使用量成为外转子式永磁同步电机设计的关键技术。

为了解决上述问题，目前有如下几种技术：

一、采用强力胶水粘贴永磁体的固定方式

此方案的转子铁芯是由导磁性材料制作而成，永磁体与转子接触面之间用强力胶水粘接，永磁体的径向和切向的固定均靠强力胶水本身的粘接力实现。

该方案存在如下缺点：

由于强力胶水的粘接力很大程度上受到粘贴工艺及环境(比如粘贴当时的温度、湿度、操作时间等因素)的影响，操作工艺直接决定了粘贴效果，这种永磁体的固定结构可靠性不高，长时间使用后，胶水易老化失效，永磁体容易脱落。

由于这种结构在圆周方向上没有定位机构，永磁体在粘贴时很难实现圆周均布，导致电机的振动和噪声较大，转矩脉动较大。如果要实现永磁体圆周均布，必须借助工装夹具，增加了工艺难度及操作成本。

二、采用螺钉的固定方式

该方案的转子铁芯是由导磁性材料制成，在转子铁芯内圆上加工有安装螺孔，永磁体上加工有安装通孔，用螺钉穿过永磁体上的通孔，并锁紧到转子铁芯的螺孔上，实现永磁体的径向、切向的固定。

该方案存在如下缺点：

螺孔加工因难，螺孔加工存在偏差，及螺钉和通孔间隙配合，使得永磁体在圆周切向的排布不均匀，电机的振动和转矩脉动含量变大。

永磁体的安装通孔造成同一磁极的磁场发生畸变，电机会产生相应的高次谐波，电机产生振动和额外的噪音。

固定螺钉既受到永磁体径向的拉力，又受到圆周切向的推力，螺钉容易疲劳而断裂或脱落，可靠性低。

三、隔磁条螺钉固定结构

该方案的转子铁芯是由导磁性材料制成，在转子铁芯内圆上加工有安装螺孔，隔磁条上加工有安装通孔，隔磁条两侧有斜面。用螺钉穿过隔磁条的通孔，把隔磁条锁紧到转子铁芯相应的螺孔上，隔磁条两侧面压紧永磁体，实现径向和圆周切向的固定。

这种方案存在如下缺点：

螺孔加工因难，螺孔加工偏差及螺钉和通孔间隙配合，使隔磁条在铁芯内圆圆周排布不均匀，用隔磁条定位后的永磁体排布也不均匀，电机的振动和转矩脉动变大。螺钉既受到径向拉力，又受到圆周切向推力，螺钉容易疲劳而断裂或脱落，永磁体固定可靠性低。

由于隔磁条上要加工螺钉安装孔，为了保证隔磁条的强度和安装空间，隔磁条的宽度较宽，占用空间较大，须加长电机的轴向长度。

四、永磁体端面斜面压紧固定方式

该方案的转子铁芯是由导磁性材料制成，转子铁芯一端加工有与永磁体端面配合的斜面，另一端安装具有与永磁体端面配合斜面的压板，永磁体沿轴向安装于转子内圆表面上。通过转子上的斜面与压板上的斜面从两端压紧永磁体，实现永磁体的径向和轴向固定。

该方案存在如下缺点：

由于永磁体和隔磁条的宽度制造公差，当多个永磁体和隔磁条组装到转子内圆后会产生累积公差，且数量越多，累积公差越大，因此永磁体和隔磁条宽度尺寸很难把握。宽度尺寸偏小时，永磁体与隔磁条间产生间隙，永磁体无法均布在内圆周上，转矩脉动、振动及噪声变大；宽度偏大时，永磁体和隔磁条则会无法正常安装到转子内圆周上，造成安装失败。

从永磁体在电磁场的受力效果分析，永磁体的有效长度仅为短边长度，永磁体两端的尖端部分不会产生电磁力矩，属于无效部位，浪费了永磁体材料。其次，永磁体和隔磁条长度的制作尺寸很难把握，如果永磁体比隔磁条长，压板只压紧永磁体，隔磁条将松动；如果隔磁条比永磁体长，侧压板只压紧隔磁条，没有压紧永磁体，无法有效实现永磁体的切向和径向的固定；如果两者的长度均取短了，则两者都会产生松动，无法实现永磁体切向和径向固定。并且由于永磁体是线切割而成，受到加工工艺的限制，永磁体的长度设计不可太长，其设计受到较大限制。