[发明专利]高强度聚磁型永磁转子及电机

说明书

本发明根据现有内置切向型永磁电机过载能力、转子强度的局限性问题，提供一高强度聚磁型永磁转子，包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯上沿其周向均匀开有若干永磁体槽，永磁体槽沿转轴方向贯通设置，永磁体槽内安装有适配的切向型永磁体，转子铁芯上沿其周向还间隔开有一字型槽，所述一字型槽沿转轴方向贯通设置，一字型槽内设置一字型永磁体，相邻两永磁体槽之间至少设置二个呈直线排布一字型槽和二个一字型永磁体。转子铁心内侧嵌装有轻质高强度合金材料，降低了转子重量，且提升了转子强度。本发明的高强度聚磁型永磁电机具有过载能力强、转子强度高、功率密度高、模块化程度高等特点，适合于航空永磁起动发电系统等应用场合。

技术领域

本发明涉及电机设计领域，特别是一种高强度聚磁型的永磁转子及电机，适合于航空永磁起动发电系统等应用场合。

背景技术

永磁电机作为航空起动/发电机或高功率密度驱动电机，既要满足低速区转矩的要求，又要在高速区稳定地提供足够的输出功率，与此同时电机还需符合高功率密度、高可靠性的要求。故设计过程比一般电机复杂，需要满足高强度、强过载能力以及重量轻的要求。

基于永磁电机高转子强度的需求，永磁体分段和燕尾槽等需要应用于转子，然而永磁体分段的采用可能会导致永磁体的漏磁问题。在永磁体排布方面，主要有表贴式和内置式两种拓扑。其中，内置式包括内置一字型、内置V型和内置切向型等。内置式结构由于电感较大，外特性相对较软，峰值功率也较表贴式有着明显的减小；表贴式结构电感小，外特性较硬，峰值功率较大，但十分不利于短路电流的抑制。由于内置切向型具有较强的聚磁能力，在永磁体用量相同的情况下，其功率输出能力在上述三种内置式结构中较优。然而，由于其特殊的结构，在负载电流较大时，交直轴磁路交叉耦合现象严重，定子铁芯饱和严重，导致定转子端部漏磁严重、输出能力下降。尤其是对于高转矩密度的紧凑的扁平化结构电机，轴向电机吸引了广大学者的关注，但是由于其存在可靠性、加工工艺方面的问题，得到普遍使用的依然是径向电机，然而其存在着端部漏磁严重的问题。同时，轻质高强度材料可以应用于航空应用场合的电机，以提高其功率密度和转子强度。

发明内容

本发明的目的是针对现有内置切向型永磁电机过载能力、转子强度的局限性问题，提供一种高强度聚磁型永磁电机，该永磁电机能够改变内置切向型永磁电机过载能力的局限性。

本发明另一目的是提供一种高强度聚磁型永磁转子。

为达到上述技术效果，本发明采用的技术方案如下：

一种高强度聚磁型永磁转子，包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯上沿其周向均匀开有若干永磁体槽，永磁体槽沿转轴方向贯通设置，永磁体槽内安装有适配的切向型永磁体，转子铁芯上沿其周向还间隔开有一字型槽，所述一字型槽沿转轴方向贯通设置，一字型槽内设置一字型永磁体，相邻两永磁体槽之间至少设置二个呈直线排布一字型槽和二个一字型永磁体。

优选地，转子铁芯与转轴之间留有环形槽，环形槽向气隙侧还凸起设有燕尾槽，所述燕尾槽均匀间隔设置在各相邻两永磁体槽之间，所述环形槽及燕尾槽内嵌装有轻质高强度合金材料，用于增强转子强度。

优选地，所述切向型永磁体横截面为一长方形，采用切向充磁方式。

优选地，所述一字型永磁体截面为一长方形，采用径向充磁方式。

优选地，每个切向型永磁体靠近气隙的端面处均安装有磁钢挡板，该磁钢挡板与气隙之间留有间隙。

优选地，所述永磁体槽和切向型永磁体成对设置6-12偶数组。

优选地，相邻两切向型永磁体之间设置2-4个一字型槽和2-4个一字型永磁体。

优选地，切向型永磁体与一字型永磁体采用不同永磁体材料。