
技术摘要:
本发明为适用于飞机电推进系统的一种永磁电机转子,转子包括永磁体、转子轭、转子支架、鼠笼式阻尼绕组和风嘴等。永磁体安装于转子轭上,转子轭安装于转子支架上,鼠笼式阻尼绕组安装于转子表面,充当永磁体的安装工装,也可用于固定永磁体,阻尼绕组端板充当平衡端板 全部
背景技术:
永磁电机具有高转矩密度和高效率的特点,已在新能源汽车、家用电器、航空航天 等领域获得了广泛应用。目前飞机电气化作为航空技术发展的重要方向,诞生了多电/全电 飞机、电推进飞机等先进概念与技术,而电机系统作为其最重要的核心,在功率密度、转矩 密度、效率、可靠性等方面必须达到比现有水平更高的要求。永磁电机正是凭借其优点,成 为了航空应用领域有力的竞争者。 与电励磁电机相比,永磁电机的励磁磁势源于永磁体,永磁体经过充磁,能够永久 提供一定强度的磁场。得益于高性能稀土永磁材料的发展,目前的永磁体能够凭借较小的 体积提供相当强度的磁场,为永磁电机带来了高功率密度和高转矩密度的优势。同时,永磁 电机没有励磁损耗,效率更高。 但是稀土永磁体一般具有导电性,当经过永磁体的磁通发生变化时,永磁体中将 感应出电势,从而产生涡流,涡流的热效应会使永磁体发热。而永磁体对温度较为敏感,温 度升高会导致永磁体磁性能下降,温度升高至永磁体耐温极限,永磁体会永久退磁。在永磁 电机系统运行过程中,其电枢电流往往含有一定的谐波分量,这些谐波分量产生的谐波磁 场转速均不为同步速,将导致永磁体上产生涡流损耗。一般而言,永磁电机的损耗主要集中 在定子上,永磁电机定子设计有冷却系统,而永磁电机转子损耗较为有限,在转子上设置冷 却系统将导致结构复杂化,增加重量,因而通常不在转子上设置专门的冷却系统,这会使得 热量在永磁体上积累,导致永磁体温度升高,提高了永磁体退磁的风险。 此外,永磁电机转子的有效部分为永磁体和铁心,为了降低永磁电机的重量,需要 对永磁电机转子进行合适的设计,最大化利用材料的性能,达到轻量化的目的。
技术实现要素:
针对上述技术问题,本发明旨在提供一种新型永磁电机转子结构,该结构具有轻 量化的特点,能够降低定子谐波磁场引起的转子损耗,能够通过自身结构进行吸风冷却。 为了实现上述技术目的,本发明的技术方案为: 一种轻量化低损耗永磁电机转子,永磁电机转子包括永磁体、转子轭、转子支架、阻尼 绕组和风嘴;所述阻尼绕组为鼠笼式阻尼绕组,其安装于转子表面;所述永磁体安装于转子 轭上,在转子上沿轴向方向设有轴向风道,在转子轭两端设有端板,一端的端板上设有风 嘴。 进一步的,所述永磁体为表贴式安装于转子轭上,若永磁体为Halbach阵列形式安 放,取消转子轭,此时永磁体直接安装在转子支架上。 进一步的,所述鼠笼式阻尼绕组,由阻尼条和两侧的端板组成,阻尼条和端板均由 导体制成。 3 CN 111600407 A 说 明 书 2/3 页 进一步的,所述端板作为转子平衡端板,用于转子动平衡校正;在转子装配时,阻 尼绕组作为永磁体的安装工装使用,阻尼条与永磁体表面设置的定位槽相互配合;阻尼绕 组同时起固定永磁体的作用,电机转速较高时可通过护套提高转子强度。 进一步的,所述轴向风道的位置安装于转子轭中或转子支架上,或者采用中空阻 尼条充当轴向风道;如果在转子轭设置轴向风道,则根据磁力线走向设置轴向风道。 进一步的,所述风道一侧不做处理,另一侧设置风嘴;转子转动时风嘴一侧的气流 速度大于另一侧,造成风道两端的压差,实现转子自吸风。 作为一种优选,所述转子轭通过叠片叠压而成,或者是整块导磁材料;所述转子轭 通过过盈配合安装于转子支架上,转子轭与转子支架间通过键槽传递扭矩。 作为一种优选,所述转子支架由钛合金或铝合金制成,为辐条式结构或者空心杯 结构,转子支架套装在转子轴上。 采用上述方案后,本发明与现有永磁体转子结构相比,具有以下优势: (1)转子结构追求轻量化设计,相同电磁参数下的重量更轻; (2)能够有效抑制定子谐波磁场引起的转子损耗,最大化降低转子的发热量,提高电机 效率,降低永磁体退磁风险; (3)自吸气结构实现对转子的冷却,进一步降低永磁体退磁风险,提高电机可靠性,由 于转子无需额外冷却结构,同时有助于实现转子轻量化设计。 附图说明 图1为永磁电机转子结构图,(a):转子轭轴向风道,(b):中空阻尼条轴向风道; 图2为永磁电机转子剖面图,(a):转子轭轴向风道,(b):中空阻尼条轴向风道; 图3为轴向风道设置位置示意图,(a):转子轭轴向风道,(b):中空阻尼条轴向风道; 图4为鼠笼式阻尼绕组结构图,(a):普通阻尼绕组,(b):中空阻尼绕组; 图5为阻尼绕组作为安装工装使用时的示意图,(a):普通阻尼绕组,(b):中空阻尼绕 组; 图6为轴向风道自吸气原理图; 图中,1-永磁体,2-阻尼条,3-转子支架,4-端板,5-风嘴,6-转子轭,7-轴向风道,8-转 轴。