[发明专利]一种磁极分段且错位的永磁同步电动机转子结构

说明书

本发明提出一种磁极分段且错位的永磁同步电动机转子结构；包括转子轴、转子组件和箍紧环。本发明通过2个转子组件正反安装，使得主磁极圆周方向错开一定角度，能够有效消弱齿槽转矩；其磁极采用类似5边形的结构，内侧2条直线边与转子轭直线边贴合，夹角为钝角，外部为圆弧，转子轭圆周排列构成完整圆。该磁极形状提供近似正弦的磁场，减小了谐波损耗，该结构同时保证了电磁力矩可靠传递；采用磁极多段组合，箍紧圈圆周方向切割若干环形槽等方法，减小了转子涡流损耗。本发明加工工艺简单，提高电动机的工艺性和可靠性，保证飞机对转矩平稳指标的严酷要求。

技术领域

本发明属于航空永磁同步电动机技术领域，涉及一种磁极分段且错位的航空永磁同步电动机转子结构。

背景技术

航空永磁同步电动机表贴转子一般包括轴、磁极、磁轭等，磁极一般采用径向充磁的瓦片型磁极，固定在圆柱型磁轭上，为电动机定子组件提供励磁。由于径向充磁的瓦片型磁极提供给气隙的磁场为矩形或梯形磁场，会造成电动机运转时转矩波动；而磁极与定子齿和槽之间相互作用，产生齿槽转矩叠加在电磁转矩上，会加大了转矩波动。现有技术中为了消除或消弱转矩波动，都是从定子或转子形式上改进，以消除或消弱转矩波动，如磁极偏心，修正磁场波形，或转子磁极斜极消除齿槽转矩。但这些方法都会使转子结构复杂，进而导致加工工艺复杂，使电动机可靠性低且成本高。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种磁极分段且错位的永磁同步电动机转子结构，针对现有消除或消弱转矩波动手段普遍存在的使转子结构复杂的问题，从磁极形状、安装方式等方便进行设计，目的是为了有效消弱永磁同步电动机齿槽转矩，减小谐波损耗和转子涡流损耗。

本发明的技术方案为：

所述一种磁极分段且错位的永磁同步电动机转子结构，包括转子轴、转子组件和箍紧环；

所述转子轴外圆面上开有若干轴向键槽；

所述转子组件包括磁极、转子轭和支架；

所述磁极由若干磁钢组合而成；所述磁钢为柱体结构，其沿转子组件轴线方向的截面形状为五边形，具有四条直线边和一条圆弧边；所述磁钢的磁场方向为圆弧边的半径方向，圆弧边对面的两个相邻边具有夹角θ，取θ为钝角，且这两个相邻边为磁钢与转子轭的贴合边，这两个相邻边外端各自与圆弧边两端分别通过一条边连接，且连接边沿圆弧边边缘处的半径方向，并用于与相邻磁钢贴合；而一圈磁钢的圆弧边组成一个完整的圆；

所述转子轭沿轴向的截面形状为环形，其中环形外部为周期凹凸交替的多边形，环形内部为圆形；所述环形外部的多边形的内凹角度为θ，且多边形的边长等于磁钢圆弧边对面的两个相邻边的边长；所述环形内部的圆形上设有至少一个主定位凸耳，述主定位凸耳与最接近的多边形顶点之间具有圆心角δ，所述多边形顶点包括多边形的内凹顶点和外凸顶点；

所述支架具有同心的内外圆柱面，外圆柱面与转子轭的内圆面配合固定，内圆柱面与转子轴的外圆面配合固定；所述外圆柱面上开有截面形状与转子轭上的主定位凸耳截面形状相同的轴向键槽；所述内圆柱面开有轴向键槽；

转子轭通过主定位凸耳固定安装在支架上；转子轭8的外部多边形的内凹面粘接磁钢，其中沿轴线方向粘接同一极性磁钢，沿圆周方向依次按N极、S极、N极、S极交替粘接磁钢，组成磁极，从而构成一个完整的转子组件；

两个转子组件通过各自支架内圆柱面的轴向键槽与转子轴外圆面的轴向键槽配合，采用键连接实现转子组件与转子轴的固定连接；且两个转子组件通过在转子轴上正反安装使两个转子组件的磁极错开2δ角度；

两个转子组件外圆安装箍紧环。

进一步的，所述转子轴为具有中心盲孔的空心轴，采用结构钢或钛合金材料加工而成，通过中心盲孔减轻转子轴的重量。