永磁转子及永磁同步电动机的制作方法

1.本技术涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种永磁转子及永磁同步电动机。


背景技术：

2.电动机作为工业领域的重要原动力，急需提高其效率、功率因数，达到节能减排的效果。传统的同步电动机均为电励磁，是通过在励磁绕组中通入电流来产生磁场，定子绕组中也常存在无功电流，无功消耗大，功率因数低。如风机、水泵、压缩机等以连续的、恒定速度和单方向运行的应用场景，普通异步电机由于效率、功率因数等原因造成电能的浪费，正逐步被永磁电机取代。同时，很多工业机械，其运转速度需要任意设定和调节，随着驱动控制技术的发展，工业领域越来越多地采用变频电源和永磁同步调速系统，传统的电动机已不占优势。变频永磁同步电动机由于体积小，高效区范围宽等优点，正逐渐成为该领域的主要产品。
3.传统的电励磁同步电机转子结构复杂，而且需要整流，通入励磁绕组产生励磁，需要励磁系统，环节多，结构复杂，容易出现故障，采用永磁体励磁，简化了结构，提高了效率、功率因数，电机可靠性有了极大的提高，目前，永磁体励磁的电动机定转子温差大，转子散热性能差，当转子及永磁体温度较高时，易导致永磁体高温失磁，影响电机功率密度。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种永磁转子及永磁同步电动机，以解决现有技术中提到的转子散热性能差，当转子及永磁体温度较高时，易导致永磁体高温失磁的问题。
5.根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种永磁转子，包括：
6.转轴；
7.转子铁芯，所述转子铁芯包括多段铁芯段，多段所述铁芯段沿所述转轴的轴向固定在所述转轴上，各所述铁芯段包括依次叠压在一起的转子通风槽板和多片转子冲片；
8.所述转子通风槽板靠近所述转子冲片的端面设置有多个凸起部，多个所述凸起部在所述转子通风槽板和所述转子冲片之间构成多条第一径向通风道，所述铁芯段上贯穿设置有多个通槽，多个所述通槽沿所述铁芯段的周向间隔设置；
9.多个永磁体，所述永磁体一一对应地固定在所述通槽内。
10.进一步地，还包括：
11.间隔件，所述间隔件设置于相邻两段所述铁芯段之间以使相邻两段所述铁芯段之间形成第二径向通风道，且所述间隔件固定在相邻两个所述铁芯段至少之一内设置的永磁体上。
12.进一步地，所述永磁体的端部设置有固定槽，所述间隔件上设置有与所述固定槽相适配的榫头，所述榫头嵌入所述固定槽并与所述固定槽固定连接。
13.进一步地，所述间隔件具有多个，所述永磁体的端部相对间隔设置有多个固定槽，所述间隔件与所述固定槽一一对应地固定连接。
14.进一步地，所述凸起部为固定在所述转子通风槽板上的条形肋条，所述条形肋条的长度方向沿所述转子通风槽板的径向延伸。
15.进一步地，所述凸起部为固定在所述转子通风槽板上的条形肋条，所述条形肋条的相对两侧均设置有至少一条避让槽，所述避让槽沿所述条形肋条的长度方向延伸。
16.进一步地，各个所述铁芯段上还贯穿设置有多个轴向通风道，多个所述轴向通风道避开所述通槽沿所述铁芯段的周向间隔设置。
17.根据本技术实施例的第二个方面，还提供了一种永磁同步电动机，包括：
18.机座，所述机座内设置有安装腔体；
19.定子组件，所述定子组件设置在所述安装腔体内；
20.永磁转子，所述永磁转子设置在所述定子组件内。
21.进一步地，所述安装腔体具有第一预留腔和第二预留腔，所述定子组件位于所述第一预留腔和所述第二预留腔之间，所述第一预留腔和所述第二预留腔均设置有换气口，所述永磁同步电动机还包括：
22.冷却器，所述冷却器固定在所述机座上，所述冷却器具有多个换热通口，所述换热通口一一对应地与所述换气口连通；
23.内风路导风组件，所述内风路导风组件固定在所述机座内，并位于所述第一预留腔或所述第二预留腔内。
24.进一步地，所述安装腔体具有第一预留腔和第二预留腔，所述定子组件位于所述第一预留腔和所述第二预留腔之间，所述第一预留腔和所述第二预留腔均设置有换气口，所述永磁同步电动机还包括：
25.冷却器，所述冷却器固定在所述机座上，所述冷却器具有进风口和多个换热通口，所述换热通口一一对应地与所述换气口连通；
26.外风罩，所述外风罩固定在所述机座一端，所述外风罩设置有出风口，所述出风口与所述进风口连通；
27.外风路导风组件，所述外风路导风组件设置在所述外风罩内。
28.相对于现有技术而言，本技术的技术方案至少具备如下技术效果：
29.本技术实施例通过在转子铁芯各段铁芯段中增加多条径向通风道，来提高整个永磁转子的散热性能，从而降低转子铁芯和其内设置的永磁体的温度，避免永磁体高温失磁。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
31.图1为本实用新型一实施例提供的一种永磁转子的结构示意图；
32.图2为永磁体与间隔件的装配结构示意图；
33.图3为转子通风槽板的结构示意图；
34.图4为图3中转子通风槽板从a-a处剖开的剖视图；
35.图5为图1中永磁转子的剖视图；
36.图6为本实用新型一实施例提供的永磁同步电动机的结构示意图。
37.其中，上述附图包括以下附图标记：
38.10、永磁转子；11、转轴；12、转子铁芯；121、铁芯段；1211、转子通风槽板；2111、凸起部；1111、避让槽；2112、第一径向通风道；1212、转子冲片；1213、通槽；2131、空气隔磁桥；1214、轴向通风道；1215、连接孔；13、永磁体；131、固定槽；14、间隔件；141、榫头；142、第二径向通风道；15、转子端板；16、拉紧螺柱；20、机座；21、安装腔体；211、第一预留腔；212、第二预留腔；213、换气口；30、定子组件；40、冷却器；41、换热通口；42、进风口；51、内风扇；52、挡风板；60、外风罩；61、出风口；70、外风扇。
具体实施方式
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
40.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
41.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
42.本实用新型第一个实施例提供了一种永磁转子10，请参见图1，该永磁转子10包括转轴11、转子铁芯12以及多个永磁体13，转子铁芯12过盈配合固定在转轴11上。转子铁芯12包括多段铁芯段121，多段铁芯段121沿转轴11的轴向固定在转轴11上，各铁芯段121包括依次叠压在一起的转子通风槽板1211和多片转子冲片1212。各铁芯段121贯穿设置有连接孔1215，转子铁芯12两端设置有转子端板15，拉紧螺柱16贯穿连接孔1215与转子端板15配合将各铁芯段121拉紧固定。
43.如图1所示，在本实用新型实施例中，每段铁芯段121均具有两块转子通风槽板1211，两块转子通风槽板1211分别叠压在铁芯段121的两端。其中，转子通风槽板1211靠近转子冲片1212的端面设置有多个凸起部2111，多个凸起部2111在转子通风槽板1211和转子冲片1212之间构成多条第一径向通风道2112，当铁芯段121两端均叠压有转子通风槽板1211时，铁芯段121两端均会具有多条第一径向通风道2112，从而提高了整个转子铁芯12的散热性能。铁芯段121上贯穿设置有多个通槽1213，多个通槽1213沿铁芯段121的周向间隔设置，即通槽1213贯穿转子通风槽板1211和转子冲片1212，并沿转子通风槽板1211和转子冲片1212的周向间隔设置。永磁体13的轴向长度根据铁芯段121尺寸确定，各段永磁体13轴向长度与贯穿铁芯段121的通槽1213长度相同，永磁体13一一对应地固定在通槽1213内，且通槽1213预留有空气隔磁桥2131。
44.本实用新型实施例提供的永磁转子10还包括间隔件14，间隔件14设置于铁芯段
121内设置的永磁体13上，间隔件14将永磁体13和相邻两段铁芯段121分隔开，并在相邻两段铁芯段121之间形成第二径向通风道142。具体地，请参见图2，永磁体13的端部设置有固定槽131，间隔件14上设置有与固定槽131相适配的榫头141，榫头141嵌入固定槽131并与固定槽131固定连接。间隔件14具有多个，永磁体13的端部相对间隔设置有多个固定槽131，间隔件14与固定槽131一一对应地固定连接。多个间隔件14作为支撑柱与永磁体13粘结牢固，因永磁体13的轴向长度与铁芯段121相同，永磁体13贯穿设置于铁芯段121的通槽1213内，间隔件14固定在永磁体13上，即可将相邻两段铁芯段121及永磁体13间隔开，且间隔件14在相邻两段铁芯段121之间形成的第二径向通风道142进一步增大了转子铁芯12的散热面积，利于降低转子铁芯12和其内设置的永磁体13的温度，避免永磁体13产生高温失磁的风险。间隔件14可为柱体结构或板条结构。
45.请参见图3，在本实用新型实施例中，转子通风槽板1211上设置的凸起部2111为固定在转子通风槽板1211上的条形肋条，条形肋条的长度方向沿转子通风槽板1211的径向延伸。如图4所示，条形肋条的相对两侧均设置有至少一条避让槽1111，避让槽1111沿条形肋条的长度方向延伸，转子通风槽板1211与转子冲片1212叠压后，各条条形肋条之间的缝隙在转子通风槽板1211和转子冲片1212之间形成第一径向通风道2112，避让槽1111可以增加第一径向通风道2112的通风面积，从而增强散热性能。条形肋条具体可选择工字钢，各段铁芯段121上的第一径向通风道2112由两个转子通风槽板1211和多个不同长度的工字钢组成，不同长度的工字钢分布设置在转子通风槽板1211上，多件工字钢与转子通风槽板1211点焊固定，凸起部2111叶可为用薄钢板结构，薄钢板铆或焊接在转子通风槽板1211上。
46.请参见图5，本实用新型实施例的各个铁芯段121上还贯穿设置有多个轴向通风道1214，多个轴向通风道1214避开通槽1213沿铁芯段121的周向间隔设置。具体地，轴向通风道1214贯穿转子通风槽板1211和转子冲片1212，多条第一径向通风道2112、多条第二径向通风道142与多个轴向通风道1214共同增加转子铁芯12的通风散热面积，降低转子铁芯12及其内部永磁体13的温度。
47.本实用新型实施例通过在转子铁芯12各段铁芯段121中增加多条径向通风道，来提高整个永磁转子10的散热性能，从而降低转子铁芯12和其内设置的永磁体13的温度，避免永磁体13高温失磁。
48.本实用新型第二个实施例还提供了一种永磁同步电动机，包括机座20、定子组件30以及本实用新型第一个实施例提供的永磁转子10。机座20内设置有安装腔体21。定子组件30设置在安装腔体21内。永磁转子10设置在定子组件30内，包括定子组件30包括定子铁芯和绕组线圈，绕组线圈设置在定子铁芯上。
49.其中，安装腔体21具有第一预留腔211和第二预留腔212，定子组件30位于第一预留腔211和第二预留腔212之间，第一预留腔211和第二预留腔212均设置有换气口213，永磁同步电动机还包括冷却器40和内风路导风组件，冷却器40固定在机座20上，冷却器40具有多个换热通口41，换热通口41一一对应地与换气口213连通，从而让永磁同步电动机内的热风进入冷却器40进行冷却，从而降低定子组件30和永磁转子10的温度。内风路导风组件固定在机座20内，并位于第一预留腔211或第二预留腔212内。如图6所示，内风路导风组件位于第一预留腔211，内风路导风组件包括内风扇51和挡风板52。内风扇51固定在永磁转子10的转轴11上，内风扇51为离心式风扇或轴流式风扇，轴流式风扇适用于转速高、噪声要求高
的使用场景。内风扇51通过键和挡圈固定在转轴11上。挡风板52固定在机座20内并位于内风扇51和定子组件30绕组线圈的端部之间，挡风板52引导从定子组件30和永磁转子10出来的热风从内风扇51进口排出，参与冷却循环。
50.永磁同步电动机还包括外风罩60和外风路导风组件。冷却器40还具有进风口42。外风罩60固定在机座20一端，外风罩60设置有出风口61，出风口61与进风口42连通。外风路导风组件设置在外风罩60内，具体地，外风路导风组件包括外风扇70，外风扇70为离心扇，外风扇70与位于外风罩60内的永磁转子10的非轴伸端固定连接，外风扇70用于搅动冷风进入冷却器40，和机座20内出来的热风进行热交换，降低定子组件30和永磁转子10之间的温差，避免永磁转子10高温失磁。
51.本实用新型实施例提供的永磁同步电动机，在永磁转子10上设置多条径向通风道和轴向通风道的同时，在机座20上设置冷却器40，解决了定转子温差大的问题，能有效降低转子铁芯12及永磁体13的温度，避免了永磁体13高温失磁风险，提高电机功率密度。本实用新型实施例提供的永磁转子10的高压变频永磁同步电动机，额定频率范围内具有恒转矩特性，25％～120％负载率范围内具有较高的效率，高效区范围宽，功率因数高、温升低、振动小以及噪声低等优点。
52.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
53.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
54.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种永磁转子(10)，其特征在于，包括：转轴(11)；转子铁芯(12)，所述转子铁芯(12)包括多段铁芯段(121)，多段所述铁芯段(121)沿所述转轴(11)的轴向固定在所述转轴(11)上，各所述铁芯段(121)包括依次叠压在一起的转子通风槽板(1211)和多片转子冲片(1212)；所述转子通风槽板(1211)靠近所述转子冲片(1212)的端面设置有多个凸起部(2111)，多个所述凸起部(2111)在所述转子通风槽板(1211)和所述转子冲片(1212)之间构成多条第一径向通风道(2112)，所述铁芯段(121)上贯穿设置有多个通槽(1213)，多个所述通槽(1213)沿所述铁芯段(121)的周向间隔设置；多个永磁体(13)，所述永磁体(13)一一对应地固定在所述通槽(1213)内。2.根据权利要求1所述的永磁转子(10)，其特征在于，还包括：间隔件(14)，所述间隔件(14)设置于相邻两段所述铁芯段(121)之间以使相邻两段所述铁芯段(121)之间形成第二径向通风道(142)，且所述间隔件(14)固定在相邻两个所述铁芯段(121)至少之一内设置的永磁体(13)上。3.根据权利要求2所述的永磁转子(10)，其特征在于，所述永磁体(13)的端部设置有固定槽(131)，所述间隔件(14)上设置有与所述固定槽(131)相适配的榫头(141)，所述榫头(141)嵌入所述固定槽(131)并与所述固定槽(131)固定连接。4.根据权利要求2或3所述的永磁转子(10)，其特征在于，所述间隔件(14)具有多个，所述永磁体(13)的端部相对间隔设置有多个固定槽(131)，所述间隔件(14)与所述固定槽(131)一一对应地固定连接。5.根据权利要求1至3任一所述的永磁转子(10)，其特征在于，所述凸起部(2111)为固定在所述转子通风槽板(1211)上的条形肋条，所述条形肋条的长度方向沿所述转子通风槽板(1211)的径向延伸。6.根据权利要求5所述的永磁转子(10)，其特征在于，所述条形肋条的相对两侧均设置有至少一条避让槽(1111)，所述避让槽(1111)沿所述条形肋条的长度方向延伸。7.根据权利要求1至3任一所述的永磁转子(10)，其特征在于，各个所述铁芯段(121)上还贯穿设置有多个轴向通风道(1214)，多个所述轴向通风道(1214)避开所述通槽(1213)沿所述铁芯段(121)的周向间隔设置。8.一种永磁同步电动机，其特征在于，包括：机座(20)，所述机座(20)内设置有安装腔体(21)；定子组件(30)，所述定子组件(30)设置在所述安装腔体(21)内；权利要求1至7任一所述的永磁转子(10)，所述永磁转子(10)设置在所述定子组件(30)内。9.根据权利要求8所述的永磁同步电动机，其特征在于，所述安装腔体(21)具有第一预留腔(211)和第二预留腔(212)，所述定子组件(30)位于所述第一预留腔(211)和所述第二预留腔(212)之间，所述第一预留腔(211)和所述第二预留腔(212)均设置有换气口(213)，所述永磁同步电动机还包括：冷却器(40)，所述冷却器(40)固定在所述机座(20)上，所述冷却器(40)具有多个换热通口(41)，所述换热通口(41)一一对应地与所述换气口(213)连通；
内风路导风组件，所述内风路导风组件固定在所述机座(20)内，并位于所述第一预留腔(211)或所述第二预留腔(212)内。10.根据权利要求8所述的永磁同步电动机，其特征在于，所述安装腔体(21)具有第一预留腔(211)和第二预留腔(212)，所述定子组件(30)位于所述第一预留腔(211)和所述第二预留腔(212)之间，所述第一预留腔(211)和所述第二预留腔(212)均设置有换气口(213)，所述永磁同步电动机还包括：冷却器(40)，所述冷却器(40)固定在所述机座(20)上，所述冷却器(40)具有进风口(42)和多个换热通口(41)，所述换热通口(41)一一对应地与所述换气口(213)连通；外风罩(60)，所述外风罩(60)固定在所述机座(20)一端，所述外风罩(60)设置有出风口(61)，所述出风口(61)与所述进风口(42)连通；外风路导风组件，所述外风路导风组件设置在所述外风罩(60)内。

技术总结
本实用新型公开了一种永磁转子及永磁同步电动机，涉及电机技术领域。该永磁转子包括转轴、转子铁芯以及多个永磁体。转子铁芯包括多段铁芯段，多段铁芯段沿转轴的轴向固定在转轴上，各铁芯段包括依次叠压在一起的转子通风槽板和多片转子冲片；转子通风槽板靠近转子冲片的端面设置有多个凸起部，多个凸起部在转子通风槽板和转子冲片之间构成多条第一径向通风道，铁芯段上贯穿设置有多个通槽，多个通槽沿铁芯段的周向间隔设置；永磁体一一对应地固定在通槽内。本实用新型通过在转子铁芯各段铁芯段中增加多条径向通风道，来提高整个永磁转子的散热性能，从而降低转子铁芯和其内设置的永磁体的温度，避免永磁体高温失磁。避免永磁体高温失磁。避免永磁体高温失磁。


技术研发人员：孙庆玲 刘玉宝 吴宣东 曲振业 姚金艳 王晓俊 王晓辉 范晓彬 王博文
受保护的技术使用者：卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/9/1