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制造永磁电机转子的方法实施案例

2022/07/16135 作者:佚名
导读:实施例一(参照图1-9) 制造永磁电机转子的方法,包括以下步骤: (1)制作转轴10、永磁体13、前端盖11和后端盖12;制作磁轭单元,磁轭单元A包括多个极靴部A1和一个铁心部A2,极靴部A1围绕铁心部A2设置,极靴部A1之间相互独立并均匀分布;每个极靴部A1与铁心部A2之间通过一对连接条带A3连接,极靴部A1、连接条带A3和铁心部A2围成轴向和周向定位永磁体的定位孔A4;极靴部A1设有允许极靴拉

  • 实施例一(参照图1-9)

制造永磁电机转子的方法,包括以下步骤:

(1)制作转轴10、永磁体13、前端盖11和后端盖12;制作磁轭单元,磁轭单元A包括多个极靴部A1和一个铁心部A2,极靴部A1围绕铁心部A2设置,极靴部A1之间相互独立并均匀分布;每个极靴部A1与铁心部A2之间通过一对连接条带A3连接,极靴部A1、连接条带A3和铁心部A2围成轴向和周向定位永磁体的定位孔A4;极靴部A1设有允许极靴拉紧螺栓23贯穿的极靴螺栓通孔A11,铁心部A2设有允许铁心拉紧螺栓贯穿24的铁心螺栓通孔A21。所述永磁体13由铝镍钴、铁氧体或稀土等永磁材料制成,用于产生永磁电机的转子磁场。磁轭单元A由多个叠片叠合而成。当然,磁轭单元A也可以是整体式。

(2)用非导磁材料制成的转子隔板16,转子隔板16在轴向将转子结构分隔为多个转子单元,转子隔板16上设有允许永磁体贯穿的永磁体通孔165,转子隔板16上设有允许极靴拉紧螺栓23贯穿的极靴螺栓通孔161和许铁心拉紧螺栓24贯穿的铁心螺栓通孔162;转子隔板16采用非导磁材料(如高强度铝合金、碳素纤维、陶瓷等)或低导磁率材料(如高强度奥氏体不锈钢、钛合金)板材制成,用于承受转子在高速转动时转子极靴14和永磁体13受到的离心力。转子隔板16可以是由叠片叠合而成,也可以是整体式。转子隔板16中包括用于实现永磁体13相对转子轴10的径向和轴向定位的通孔165,用于容纳极靴拉紧螺栓23的圆形孔161,用于容纳铁心拉紧螺栓24的圆形孔162,与转子轴10的外表面配合用于转子隔板16相对转子轴10的径向定位的中心圆孔163,键槽164与转子轴10之上的键25配合,用于转子隔板16相对转子轴10的周向定位。

(3)将磁轭单元和转子隔板16套接在转轴10上,转轴10与磁轭单元的铁心部A2、转轴10与转子隔板16均为键连接,磁轭单元A和转子隔板16在轴向均匀地间隔分布,转子隔板16在轴向将转子结构分给为多个转子单元;

所有磁轭单元A的定位孔A4对位形成定位通道,定位通道与转子隔板16的永磁体通孔165对位形成永磁体通道;磁轭单元A的极靴螺栓通孔A11与转子隔板16的极靴螺栓通孔161一一对位、形成允许极靴拉紧螺栓23通过的极靴螺栓通道,磁轭单元A的铁心螺栓通孔A21与转子隔板16的铁心螺栓通孔162一一对位、形成允许铁心拉紧螺栓24通过的铁心螺栓通道。

(4)将永磁体13插入永磁体通道内,永磁体13与永磁体通道间隙配合。

(5)在每个极靴螺栓通道中插入极靴拉紧螺栓23,极靴拉紧螺栓23与极靴螺栓通道间隙配合;在每个铁心螺栓通道中插入铁心拉紧螺栓24,铁心拉紧螺栓24与铁心螺栓通道间隙配合;分别用拉紧螺栓的两端连接螺母,从而锁紧磁轭单元A和转子隔板16,此时磁轭单元A上的连接条带A3相互重叠。铁心拉紧螺栓的螺母和转子铁心之间放置有防松垫圈,防止铁心拉紧螺栓24的螺母发生松动,或者铁心拉紧螺栓24与螺母的螺纹配合内涂有金属胶,以实现铁心拉紧螺栓24与螺母的紧固连接。

(6)将每个连接条带A3的中间部分切除,极靴部A1叠合形成转子极靴14,铁心部A2叠合形成转子铁心15,且转子极靴14与转子铁心15相互独立。永磁体13的上端面与转子极靴16的下端面贴合、且永磁体13与转子极靴16之间有金属胶,永磁体13的下端面与转子铁心15贴合、且永磁体13与转子铁心15之间有金属胶。

(7)在转子结构的前后两段分别固定安装前端板11和后端板12。安装好前端盖11和后端盖12后,再在转子极靴14和转子隔板16之间的空隙处填充热固性高分子材料,如玻璃钢和环氧树脂。

磁轭单元A采用导磁性能良好的铁磁材料板材制作。

转轴10上设有平键25,转子隔板16和转子铁心15上均设有允许转轴贯穿的转轴通孔和与平键配合的键槽,平键25和键槽配合实现转轴与转子铁心15和转子隔板16的周向定位,转轴10上设有轴环102以实现转子铁心15和转子隔板16相对转轴的轴向定位。

转子极靴14与转子铁心15之间的永磁体13为整体式磁体。或者,转子极靴14与转子铁心15之间的永磁体13由多块永磁体沿转子轴向拼接而成永磁体组;转子隔板16上永磁体通孔165与永磁体13一一对应,相邻的永磁体通孔165之间有隔条。

永磁体13为整体式磁体时,采用第一种转子隔板16a,第一种转子隔板16a的结构如图7所示;转子隔板16a用于容纳永磁体13的通孔165为异型孔构成,转子极靴与转子铁心之间的永磁体为单块磁体。转子隔板16a的永磁体通孔161的内侧面163a和164a分别与永磁体13a的表面133a和131a相互贴靠,从而实现所述永磁体13a相对转子轴10的径向定位,所述转子隔板16a的内侧面161a和162a分别与永磁体13a的两侧面132a相互贴靠,从而实现永磁体13a相对转子轴10的周向定位,如图8所示。

永磁体13为永磁体组时,采用第二种转子隔板16b,第二种转子隔板16b的结构如图9所示,转子极靴与转子铁心之间由两块永磁体沿转子轴向拼接而成。转子隔板16b的内侧面163b和164b用于实现永磁体13相对转子轴10的径向定位,内侧面162b和165b用于实现永磁体13相对转子轴10的周向定位,键槽164和内圆孔163分别用于实现转子隔板16b相对转子轴10的周向和径向定位。用于容纳永磁体13的通孔的一个侧边采用两个圆弧161b、另一个侧边采用直边165b。

永磁电机转子的二维磁路分析如图2所示,电机磁场磁通(磁力线)按以下路径流通。磁力线从当前永磁体13A的N极出发,经过转子极靴14A进入气隙28,然后通过定子齿部262进入定子。在定子中沿定子轭部261到相邻极对应的区域,再从定子齿部进入气隙。接着从相邻的转子极靴14B进入相邻的永磁体13B的S极,再从N极进入转子铁心15。最后回到当前永磁体13A的N极形成磁力线回路。

《制造永磁电机转子的方法》的技术构思是:沿转子结构的轴向用转子隔板16将转子结构分隔为多个转子单元,相邻的转子单元的转子极靴14通过转子隔板16隔磁,同一个转子单元内,转子极靴14相互独立而不会相互连通,从而避免了漏磁现象的发生。

转子结构依靠极靴拉紧螺栓23和铁心拉紧螺栓锁紧24,转子极靴14的两个端面分别贴紧于两个转子隔板16,依靠转子极靴14与转子隔板16之间的摩擦力还克服转子结构高速旋转时转子极靴14和永磁体13受到的离心力;转子铁心15的两个端面分别紧贴与两个转子隔板16,依靠转子铁心15与转子隔板16之间的摩擦力还克服转子结构高速旋转时转子极靴和永磁体受到的离心力;同时,转子铁心15的叠片之间、转子极靴14的叠片之间以及转子隔板16的隔板叠片之间也是依靠相互的摩擦力来克服离心力。依靠调节极靴拉紧螺栓23的锁紧力来调节转子极靴14与转子隔板16之间的摩擦力,极靴拉紧螺栓只需要承受轴向的拉力而无需承受由于离心力而产生的弯矩,极靴拉紧螺栓不容易被折断,转子结构的使用寿命长。

《制造永磁电机转子的方法》的有益效果是:1、依靠转子极靴与隔板之间的摩擦力来克服转子结构旋转时的离心力,拉紧螺栓不受弯矩、不易折断,转子结构的使用寿命长。2、永磁体和转子铁心分别贯穿转子隔板,即转子隔板的厚度不占用转子结构的轴向长度。3、转子极靴之间相互独立,避免发生漏磁现象。

  • 实施例二(参照图10-14)

实施例二与实施例一的区别在于:步骤(2)制作转子隔板16时,还对通过有限元分析在转子隔板上开设有减轻隔板重量、降低应力集中的减重孔166,每一个永磁体通孔165周围均分布有多个减重孔166,同一个永磁体13周围的多个减重孔166形成一个减重孔组,减重孔组之间对称分布;减重孔166为圆滑曲线围成的孔洞。

减重孔166为圆形孔或者腰形孔或者拐角为弧线过渡的多边形孔,减重孔主要集中在永磁体通孔的拐角处。其余制作步骤都相同。

以下举例说明设有减重孔的两种转子隔板:

第三种转子隔板16c的结构如图10所示,转子隔板16c的永磁体通孔的内侧面163c和164c用于实现永磁体13相对转子轴10的径向定位,内侧面165c用于实现永磁体13相对转子轴10的周向定位,键槽164和内圆孔163分别用于实现转子隔板16c相对转子轴10的周向和径向定位。这种转子隔板16c的减重孔包括圆形孔和拐角为弧线过渡的多边形孔,减重孔166分布在永磁体通孔的靠近转子铁心15的一侧。

第四种转子隔板16d的结构如图11所示,转子隔板16d的永磁体通孔的内侧面163d和164d用于实现永磁体13相对转子轴10的径向定位,内侧面165d用于实现永磁体13相对转子轴10的周向定位,内圆弧166d、167d和168d均是为降低应力集中而设置的过渡圆弧。键槽164和内圆孔163分别用于实现转子隔板16d相对转子轴10的周向和径向定位。这种转子隔板16d的减重孔包括圆形孔和拐角为弧线过渡的多边形孔,减重孔166分布在永磁体通孔的靠近转子铁心15的一侧。

通过在转子隔板上设置减重孔,不但可以减轻转子结构的重量,还能够降低旋转时永磁体挤压转子隔板造成的应力集中。

  • 实施例三(参照图15)

实施例三与实施例二的区别之处在于:步骤(7)中,安装前端盖11和后端盖12时,先分别在每根极靴拉紧螺栓23的两端开设安装螺孔,前端盖11和后端盖12上分别设有与极靴拉紧螺栓23一一对应的固定螺孔,将固定螺孔对准安装螺孔,并将螺钉插入安装螺孔内,紧固螺钉,完成前端盖11和后端盖12的安装。其余制作步骤都相同。

转子前端板11和后端板12采用较厚的非导磁材料(如高强度铝合金)板材或低导磁率材料(如高强度奥氏体不锈钢)板材制成,不但对转子极靴14、转子隔板16和永磁体13具有稳固作用,还可作为对永磁电机转子进行动平衡校正时的去重结构。前端板紧固螺栓17通过外螺纹与位于极靴拉紧螺栓23前端的内螺纹孔233相联接,使转子前端板11与极靴拉紧螺栓23相联接,从而使转子前端板11的内侧面112贴靠在位于转子前端的转子极靴14的前侧面147之上。极靴拉紧螺栓23的后端外表面带有外螺纹232,外螺纹232与极靴拉紧螺栓螺母20相联接则可实现转子极靴14和转子隔板16的紧固。极靴拉紧螺栓螺母20与位于转子后端的转子极靴14的后侧表面148之间放置有防松垫圈22,防止所述极靴拉紧螺栓螺母20发生松动,也可在极靴拉紧螺栓23的外螺纹232与极靴拉紧螺栓螺母20的螺纹配合内涂以金属胶从而实现二者的牢固联接。后端板紧固螺栓18通过外螺纹与位于极靴拉紧螺栓23后端的内螺纹孔231相联接,使转子后端板12与极靴拉紧螺栓23相联接,从而使转子后端板12的内侧面121则贴靠在位于转子后端的转子极靴14的后侧表面148之上。所述转子前端板11的内孔111与转子轴10的轴环102之间保留有较小的间隙,防止所述前端板11和所述转子轴10在转子装配时发生干涉。

以上实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,《制造永磁电机转子的方法》的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,该发明的保护范围也给予该领域技术人员根据该发明构思所能够想到的等同技术手段。

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