[发明专利]一种高速非晶合金永磁电机

说明书

本发明提供了一种高速非晶合金永磁电机。该高速非晶合金永磁电机包括电机外壳、设置在电机外壳内的电机本体和位置传感器。该电机本体包括转子和定子；转子包括转轴、转子铁芯、永磁体、护套和轴承；定子包括定子铁芯和定子绕组。本发明的定子铁芯采用铁基非晶合金材料，降低了电机铁损，提高了电机效率和功率密度；永磁体采用钕铁硼材料，可以减小电机重量，提高电机性能，高效节能；定子铁芯的定子槽型采用底端口为圆弧型的平底槽，在不改变定子槽各尺寸的情况下，一定程度上增加了定子槽截面积，减少磁路面积，增加齿部磁密，降低了定子铜损。电机整体机械强度可靠，通用性好，性能优越，可适应高速工况，运行可靠，额定转速不小于59000rpm。

技术领域

本发明属于电机技术领域，涉及一种高速永磁电机。

背景技术

电机是关键制造业和日常生活中的重要部分，其消耗的总能源超过全世界发电量的50％。目前，高速电机是电机工程领域的研究热点之一，高速电机体积小，功率密度大，转动惯量较小，动态响应快，可以省去传统的机械变速装置，直接驱动高速负载，被广泛应用于机械加工、航空、航海及油田探测等诸多领域。在应用于高速传动领域的高速电机中，永磁同步电机以其效率高、运行可靠、功率因数高、控制特性好等优点，得到了越来越多的关注，具有良好的应用前景。然而，而高速永磁电机转速达每分钟数万转甚至数十万转，其损耗分布和温升特性等都与传统电机存在较大差异，而高速运行的工况也将导致转子部分承受巨大的离心力，对转子机械强度的要求很高。因此，通过合理的设计方案降低高速永磁电机损耗，同时保证其安全可靠运行，具有重要研究意义。

发明内容

为解决背景技术中所述的问题，本发明提供了一种高速非晶合金永磁电机。

该高速非晶合金永磁电机包括电机外壳、设置在电机外壳内的电机本体和位置传感器；所述的电机本体包括转子和定子；所述的转子包括转轴、转子铁芯、永磁体、护套和轴承；所述的转轴采用导磁材料，转轴的两端通过轴承与电机外壳传动连接；所述的转子铁芯呈圆筒状，套设于转轴的外侧并与转轴过盈配合，转子铁芯采用高硅钢叠片材料；所述的永磁体采用钕铁硼材料，呈表贴式装配于转子铁芯的外侧；所述的护套套设于永磁体的外侧并与永磁体过盈配合；所述的定子包括定子铁芯和定子绕组；所述的定子铁芯采用铁基非晶合金材料，套设于护套的外侧，定子铁芯的端面上均匀设置有多个贯通的定子槽，相邻的定子槽之间构成定子齿；所述的定子绕组缠绕在定子齿上；所述的定子槽为底端口朝外的平底槽，所述的底端口为与定子铁芯的外圆同心的圆弧型。

本发明的电机的定子铁芯采用铁基非晶合金材料，与传统高硅钢片材料相比，铁基非晶合金材料具有高磁导率、高饱和密度、小矫顽力等特点，应用于定子铁芯上可以在很大程度上降低电机铁损，提高电机效率和功率密度。另外，由于铁基非晶合金材料具有薄、脆、硬的物理特性，对应力更敏感，受力后形变量大，故转子铁芯仍然采用高硅钢叠片材料，保证了电机的转子在高速旋转时的机械强度，转子铁芯采用套设的方式进行配合，以减小转子在高速旋转转子铁芯所受的离心力。永磁体采用钕铁硼材料。钕铁硼室温下剩余磁感应强度可达1.47T，磁感应矫顽力可达992kA/m，最大磁能积高达397.9J/m3，是一种磁性能很强的永磁材料。使用钕铁硼作为转子永磁体材料，可以减小电机重量，提高电机性能，同时还能起到高效节能的作用。定子槽型采用底端口为圆弧型的平底槽，在不改变定子槽各尺寸的情况下，一定程度上增加了定子槽截面积，减少磁路面积，增加齿部磁密，降低了定子铜损。

所述的定子铁芯为厚度0.025mm的带材所制备的铁基非晶合金材料。该定子铁芯的加工工艺为：将非晶合金带材叠压到所需厚度，然后退火、浸漆、固化形成非晶合金块，最后采用线切割工艺将非晶合金块加工成所需的径向磁通非晶合金的定子铁芯。带材厚度会影响非晶合金铁芯的软磁性能和热稳定性，选用0.025mm的较薄带材绕制铁芯，可减小铁芯体积，提高运行稳定性，同时在热处理前后韧性更好，可有效提高定子铁芯绕制及热处理后的加工效率。

所述的转子还包括环形的端板，所述的端板的端面与转子铁芯两端的端面粘接连接，端板的内环与转轴的外侧面过盈配合。端板与转轴通过过盈配合实现了转子的轴向定位。