[实用新型]一种增强谐波磁场屏蔽作用的永磁电机转子结构

说明书

本实用新型公开了一种增强谐波磁场屏蔽作用的永磁电机转子结构，包括转轴，其特征在于，所述转轴的表面由内向外依次包裹有转子铁心、永磁体、屏蔽层和转子护套；所述永磁体的轴向两端设有导电端盖，所述的导电端盖与屏蔽层固定相连，且与永磁体紧贴。该结构可以有效减小永磁体内的涡流损耗及屏蔽层内的涡流损耗，并且降低转子的总涡流损耗，提高永磁电机的运行可靠性。

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，尤其是涉及一种增强谐波磁场屏蔽作用的永磁电机转子结构。

背景技术

电机是工业系统中的重要组成部分，性能优异的电机对于工业系统而言至关重要。随着电力电子技术的发展，越来越多的电机采用逆变器供电。由于逆变器的开关频率受到电力电子器件的限制，当电机转速升高、电流基波频率升高时，定子电流时间谐波会明显增加。定子电流时间谐波产生的磁场相对转子异步旋转，会导致转子内的磁场波动，引起转子涡流及损耗发热，这种现象在电机高速运行时尤其严重。此外，永磁电机转子几乎处于密闭空间，尺寸小，散热条件差，转子涡流损耗会引起明显的转子温升。转子过热易导致永磁体退磁甚至不可逆失磁，因此转子涡流损耗需要予以有效抑制。

研究表明，在永磁体外圆柱面包裹薄铜层可以屏蔽定子电流谐波磁场向内部永磁体透入，因此这种结构被称为铜屏蔽层。虽然铜屏蔽层中会感应出一定的涡流，但是由于铜的电导率很高，并不会引起过多的损耗；而铜屏蔽层的感应磁场可以抵消转子内的波动磁场，使永磁体的涡流得以抑制，从而使转子的总涡流损耗下降。带铜屏蔽层的表贴式永磁电机转子自内而外一般包括转子轴与铁心、永磁体、铜屏蔽层、转子护套四层结构，如图1所示。

有限元分析发现，铜屏蔽层内的涡流在轴向居中的部分比较均匀，涡流密度也较低，但在轴向两端涡流回转的位置非常集中，涡流密度非常高。转子端部的涡流不仅流经铜屏蔽层的两个端面，还会从附近的永磁体中穿过，增加永磁体涡流损耗。由此可见，传统带屏蔽层的转子结构无法有效抑制转子端部的涡流，容易造成转子端部的局部过热及退磁。

实用新型内容

基于现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种增强谐波磁场屏蔽作用的永磁电机转子结构，可以有效减小永磁体内的涡流损耗及屏蔽层内的涡流损耗，并且降低转子的总涡流损耗，提高永磁电机的运行可靠性。

本实用新型的技术方案如下：

一种增强谐波磁场屏蔽作用的永磁电机转子结构，包括转轴，其特征在于，所述转轴的表面由内向外依次包裹有转子铁心、永磁体、屏蔽层和转子护套；所述永磁体的轴向两端设有导电端盖，所述的导电端盖与屏蔽层固定相连，且导电端盖与永磁体紧贴。

所述转子铁心与永磁体之间、永磁体与屏蔽层之间、屏蔽层与转子护套之间均采用过盈配合。

本实用新型在永磁体轴向两端增加两片导电端盖，从而将转子端部的涡流引导至高电导率的导电端盖中，抑制其向永磁体中扩散造成永磁体涡流损耗。

该导电端盖的作用不同于传统的转子端压板，转子端压板的作用是防止永磁体沿轴向发生位移，起到加固转子结构的作用。而且为了避免永磁体和定子产生的磁场在端部漏磁、产生额外的涡流损耗，转子端压板须采用不导磁的材料，比如铝、不导磁的不锈钢等。此外，对于永磁体轴向窜动不明显的电机，则不需要安装转子端压板。

本实用新型中，对于设有转子端压板的电机，导电端盖应安装在端压板和永磁体之间；对于无转子端压板的电机，导电端盖安装在永磁体两端即可。

屏蔽层的作用是屏蔽谐波磁场以抑制涡流损耗、收集转子中的热量使转子温度均匀，可采用铜等高导电、高导热、不导磁的材料。所述屏蔽层的厚度不小于主要谐波磁场在屏蔽层的透入深度。

导电端盖需要采用具有高导电率的材料，一般采用与屏蔽层相同的材料，例如铜。所述导电端盖的厚度不小于屏蔽层的厚度。