本發明屬于永磁電機轉子技術領域，具體涉及一種無鐵芯永磁電機轉子。

背景技術：

隨著永磁材料、絕緣材料、電力電子和電機控制技術等相關專業的快速發展，永磁電機技術有了長足的進步和發展。在我國，永磁電機如永磁同步電機和永磁無刷直流電機在航空航天等國防領域以及電力系統、數控機床等工業應用領域有著廣泛的應用。

對永磁電機的優化設計，其目的在于提高電機功率重量比密度、提高電機動靜態性能。傳統永磁電機的基本結構包括定子和轉子。轉子結構方面一般由轉軸、導磁鐵芯和磁極三大部分組成。其中，鐵芯材料多為導磁性能良好的硅鋼片或其他鋼材，永磁體多為稀土永磁材料制成。將鐵芯套裝在轉子軸上，其工藝往往為熱裝，然后將磁極用膠粘接在鐵芯外表面，高溫固化，如圖1所示。可見，這種永磁電機轉子不僅結構復雜、體積大、工藝繁復、制造成本高，而且鐵芯的存在增大了轉子轉動慣量，影響電機動態性能，鐵芯內部也存在渦流損耗等缺陷降低了電機整體運行效率。

技術實現要素：

本發明解決的問題：本發明提供一種無鐵芯永磁電機轉子，結構簡單，可顯著降低轉子質量和轉動慣量，降低轉子鐵芯損耗，提高電 機效率。

本發明采用的方案：

一種無鐵芯永磁電機轉子，包括若干個主磁鋼，相同數量的副磁鋼一和副磁鋼二，還包括中空轉子軸，副磁鋼一與副磁鋼二對稱安裝于主磁鋼的兩側，主磁鋼、副磁鋼一與副磁鋼二三塊磁鋼構成一個磁極，磁極按照N極、S極交替的順序排列在中空轉子軸的外表面上。

所述主磁鋼、副磁鋼一與副磁鋼二三塊磁鋼構成的磁極，磁極極弧寬度為360°/磁極數，主磁鋼的極弧寬度的取值范圍為磁極極弧寬度的1/3～2/3。

所述副磁鋼一與副磁鋼二的充磁方向與主磁鋼的充磁方向呈45°～60°機械角度。

所述中空轉子軸為不規則多邊形，多邊形邊長與主磁鋼底邊相等的面為主磁鋼安裝面，多邊形邊長與副磁鋼一和副磁鋼二底邊長之和相等的面為副磁鋼安裝面。

本發明的有益效果：

(1)本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子，結構簡單緊湊、運行可靠，且永磁磁通經由磁鋼內部閉合，漏磁少，同時避免了鐵芯損耗，；

(2)本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子，不規則多邊形轉子軸結構既可有效增加副磁鋼高度，有利于增強副磁鋼磁場強度，減小主磁鋼漏磁，提高電機轉子輸出能力，同時，該多邊形結構有利于多塊磁鋼的定位和安裝，避免磁鋼在轉子旋轉時沿圓周移動；轉子軸 設計成空心軸，可進一步減小了轉子重量、降低轉動慣量；

(3)本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子，相對于同規格的傳統永磁電機，轉子質量減小20％～40％，轉動慣量減小20％～30％；

(4)本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子，其組成的各塊磁鋼極弧寬度可調、磁鋼磁化方向各異的結構實現了轉子表面磁通可調，進而調節相應電機的輸出功率；

(5)本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子，顯著降低了轉子鐵芯損耗，有效提高了電機效率；

(6)本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子，適用于對電機體積、重量、轉動慣量有著嚴苛要求的應用領域。

附圖說明

圖1為傳統永磁電機轉子結構示意圖；

圖2為本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子結構示意圖；

圖3為本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子磁極(N極)示意圖；

圖4為傳統永磁電機轉子鐵芯磁力線分布圖；

圖5為本發明提供的一種無鐵芯的永磁電機轉子軸部分磁力線分布圖；

圖6為本發明提供的一種無鐵芯的永磁電機轉子主磁鋼安裝橫截面示意圖；

圖7為本發明提供的一種無鐵芯的永磁電機轉子主磁鋼安裝三維示意圖；

圖8為本發明提供的一種無鐵芯的永磁電機轉子副磁鋼組合拼接橫截面示意圖；

圖9為本發明提供的一種無鐵芯的永磁電機轉子副磁鋼組合拼接三維示意圖；

圖10為本發明提供的一種無鐵芯的永磁電機轉子副磁鋼組合粘接示意圖。

圖中：1-主磁鋼、2-副磁鋼一、3-副磁鋼二、4-中空轉子軸、5-轉子軸、6-導磁鐵芯。

具體實施方式

下面結合附圖，以“8極”無鐵芯永磁電機轉子為例，對本發明進一步描述。

如圖2所示，本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子，包括8個主磁鋼1、8個副磁鋼一2、8個副磁鋼二3和中空轉子軸4：副磁鋼2一與副磁鋼二3對稱安裝于主磁鋼1的兩側，主磁鋼1、副磁鋼一2與副磁鋼二3三塊磁鋼構成一個磁極，8個磁極按照N極、S極交替的順序排列在16邊形中空轉子軸4的外表面上。

如圖3所示，以“8極”無鐵芯永磁電機轉子為例，定義主磁鋼1為0角度充磁，即與主磁鋼1底邊垂直、平行充磁、N極指向轉子外表面，副磁鋼一2、副磁鋼二3分別為-45、+45角度充磁；主磁鋼1的極弧寬度為20°機械角度，副磁鋼一2、副磁鋼二3的極弧寬度為12.5°機械角度，三者之和為45°；主磁鋼1、副磁鋼一2與副磁鋼二3三塊磁鋼構成N極，保持三塊磁鋼的位置不變，同時改變三 者的磁化方向，即得到S極。

由主磁鋼1、副磁鋼一2與副磁鋼二3三塊磁鋼構成磁極，磁極極弧寬度為360°/磁極數，主磁鋼1的極弧寬度的取值范圍為磁極極弧寬度的1/3～2/3，副磁鋼一2與副磁鋼二3的充磁方向與主磁鋼1的充磁方向呈45°～60°機械角度。

中空轉子軸4為不規則多邊形，多邊形邊長與主磁鋼1底邊相等的面為主磁鋼安裝面，多邊形邊長與副磁鋼一2和副磁鋼二3底邊長之和相等的面為副磁鋼安裝面，中空轉子軸4材質為不銹鋼或其他鋼材。

如圖4和圖5所示，本發明提供的一種無鐵芯永磁電機轉子，能夠將傳統永磁電機轉子原導磁鐵芯處的磁通經由磁鋼內部閉合，通過調整主磁鋼1的極弧寬度，調節進入氣隙的磁通量，進一步可以控制電機最終的輸出扭矩、功率等指標。

磁鋼與中空轉子軸4粘接包括以下步驟：

如圖6與圖7所示，步驟一：將主磁鋼1按照N、S極交替的順序用膠粘接在中空轉子軸4的主磁鋼1安裝面上；

如圖8與圖9所示，步驟二：相鄰兩塊副磁鋼磁化方向趨于一致，拼接在一起時兩者之間產生吸力，故可作為一個整體，粘接在中空轉子軸4的副磁鋼安裝面上；

如圖10所示，步驟三：將安裝好的磁鋼進行高溫固化，完成磁鋼的安裝。

上面結合附圖和實施例對本發明進行了描述，顯然本發明的具體 實現并不受上述方式的限制。只要采用了本發明的構思和技術方案進行的非實質性改進，或者未經改進，將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍內。