本發明涉及的是一種軸向磁路勵磁電機用組合型轉子結構，屬于軸向磁路電機的領域。

背景技術：

傳統的軸向磁通勵磁電機，如爪極電機，可實現無刷化勵磁，且無旋轉整流器，輸出電壓波形質量高。但是由于存在軸向磁通路徑，無法采用渦流損耗較小硅鋼片疊壓而成的鐵心，必須采用整塊鐵心，從而帶來較高的渦流損耗。因此，傳統的軸向磁通勵磁只適用于軸向長度短，轉速較低的電機，以免增添損耗，降低效率。

技術實現要素：

本發明提出的是一種軸向磁路勵磁電機用組合型轉子結構，其目的旨在解決存在電勵磁源的電機實現無刷化勵磁的問題；采用組合型轉子鐵心結構，大幅度降低高次諧波和齒諧波產生的渦流損耗，從而使得軸向勵磁電機得以用在轉速較高的運用場合。

本發明的技術解決方案：軸向磁路勵磁電機用組合型轉子結構，其特征是轉子鐵心由硅鋼片疊片部分和整塊鐵心套裝組成，既將轉子鐵心表面部分設計為硅鋼片疊片部分1，而轉子鐵心內部為整塊鐵心，形成轉子鐵心實心部分2；電機帶載后的電樞磁通基波部分穿過轉子鐵心極的硅鋼片疊壓部分1以及轉子鐵心實心部分2，而電樞電流的高次諧波和齒諧波產生的渦流損耗，由于轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1而大幅降低，鐵心極4形狀可以按照電機設計的要求設計為任意形狀；轉子鐵心硅鋼片疊壓部分1按照轉子鐵心極4形狀分別安裝，轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1的數量與轉子鐵心實心部分2的數量相等；或進行一體化設計，轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1是一個整體，以方便加工；每個鐵心極4之間的轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1窄，易于飽和，從而實現n極和s極鐵心的隔磁；轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1開設定位鍵槽，確保n、s轉子鐵心實心部分2的安裝。

本發明的優點：

1）電機帶載后的電樞磁通基波部分穿過硅鋼片部分以及整塊鐵心部分。而高次諧波和齒諧波產生的渦流損耗，由于轉子鐵心疊壓部分的阻礙而極大地降低；

2）鐵心極形狀可以按照電機設計的要求設計為任意形狀，硅鋼片疊片部分可以按照轉子鐵心極形狀分別安裝或進行一體化設計以方便安裝；

3）實現無刷化勵磁；

4）克服了普通傳統軸向勵磁電機渦流損耗大的缺點；

5）采用組合轉子結構的存在軸向磁通的電機可用于高速領域。

附圖說明

圖1是組合型轉子鐵心極的結構示意圖。

圖2是轉子鐵心組合方式的結構示意圖。

圖3是轉子鐵心極的形狀。

圖4是n極或s極轉子鐵心實心部分2和轉子極疊壓部分1的示意圖。

圖5是n極和s極鐵心以及轉子極疊壓部分1的組裝示意圖。

圖中的1是轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分，2是轉子鐵心實心部分，3是隔磁環，4是鐵心極，5是鐵心軛。

具體實施方式

軸向磁路勵磁電機用組合型轉子結構，其結構是轉子鐵心由硅鋼片疊片部分和整塊鐵心套裝組成，既將轉子鐵心表面部分設計為硅鋼片疊片部分1，而轉子鐵心內部為整塊鐵心，形成轉子鐵心實心部分2；電機帶載后的電樞磁通基波部分穿過轉子鐵心極的硅鋼片疊壓部分1以及轉子鐵心實心部分2，而電樞電流的高次諧波和齒諧波產生的渦流損耗，由于轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1而大幅降低，鐵心極4形狀可以按照電機設計的要求設計為任意形狀；轉子鐵心硅鋼片疊壓部分1按照轉子鐵心極4形狀分別安裝，轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1的數量與轉子鐵心實心部分2的數量相等；或進行一體化設計，轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1是一個整體，以方便加工；每個鐵心極4之間的轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1窄，易于飽和，從而實現n極和s極鐵心的隔磁；轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1開設定位鍵槽，確保n、s轉子鐵心實心部分2的安裝。

本轉子結構的電機勵磁磁路存在軸向磁路；勵磁源可安放于轉子，形成一種有刷勵磁結構；或安放于定子，形成一種無刷勵磁結構。

轉子結構的電機配套的定子磁心選擇硅鋼片疊壓形式，或采用實心鐵心制造，電樞繞組設計為任意交流繞組，包括集中繞組、分布繞組，單相、三相和多相，是單層繞組或雙層繞組多種形式的交流繞組。

所述轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1安放于轉子鐵心實心部分2的表面，形成轉子鐵心極4。

所述轉子鐵心實心部分2開設定位槽以加強轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1的固定；轉子鐵心實心部分2的外表面與轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1的外表面緊密貼合。

所述轉子鐵心實心部分2組合方式是n、s鐵極鐵心交錯排列。

電樞電流的基波磁場和勵磁磁場可穿過轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1和轉子鐵心實心部分2；其中勵磁磁場通過轉子時，其軸向磁通部分從轉子鐵心實心部分2穿過，其徑向磁通部分從轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1通過。

下面結合附圖描述本發明的技術方案；

如附圖1，組合型轉子鐵心極4，其結構是由轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1，轉子鐵心實心部分2組成。轉子鐵心實心部分2由鐵心極4和鐵心軛5組成。轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1安放于轉子鐵心實心部分2中的鐵心極4的表面。鐵心極4開設定位槽以加強轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1的固定。

對照附圖2，轉子鐵心實心部分2組合方式，但不局限于附圖2，其n極和s極鐵心交錯排列。電樞電流的高次諧波和齒諧波帶來的渦流損耗將被硅鋼片疊片所削弱，而電樞電流的基波磁場和軸向勵磁磁場則可穿過硅鋼疊片部分和整塊鐵心。當勵磁磁通的軸向部分穿過轉子鐵心時，可從轉子鐵心實心部分2通過。當勵磁部分磁通需要通過徑向路徑穿過主氣隙去往定子時，可從轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1通過。s極轉子鐵心極和n極的轉子鐵心極同軸固定于隔磁環3上。隔磁環3安裝于電機轉軸。

對照附圖3但不局限于附圖3，轉子鐵心極的形狀可以按照電機性能的要求改變。如附圖3中將轉子做成爪極，實現轉子斜槽，以減小氣隙諧波。

轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1和轉子鐵心實心部分2的安裝也可以有其他不同于附圖1的形式。

對照附圖4，每個鐵心極對應的轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1也可以是一個整體，以方便加工。每個鐵心極之間的轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1很窄，易于飽和，從而不影響n極和s極鐵心的隔磁。轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1開設鍵槽，以方便轉子鐵心實心部分2的安裝。

對照附圖5，當轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1做成一個整體后，將s極和n極的轉子鐵心極通過鍵槽固定的方式安放于轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分1中。s極轉子鐵心極和n極的轉子鐵心極彼此不接觸。

技術特征：

技術總結
本發明是軸向磁路勵磁電機用組合型轉子結構，其結構是轉子鐵心由硅鋼片疊片部分和整塊鐵心套裝組成，即將轉子鐵心表面部分設計為硅鋼片疊片結構，而轉子鐵心內部為整塊鐵心，形成轉子鐵心實心部分。電機帶載后的電樞磁通基波部分穿過轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分以及轉子鐵心實心部分，而高次諧波和齒諧波產生的渦流損耗，由于轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分而大幅降低，鐵心極形狀可以按照電機設計的要求設計為任意形狀，轉子鐵心極硅鋼片疊壓部分可以按照轉子鐵心極形狀分別安裝或進行一體化設計以方便安裝。優點；克服了軸向電機采用整塊鐵心帶來的渦流損耗大的缺點，由此可實現含有軸向磁路的電機的高速領域的應用。

技術研發人員：朱姝姝;胡耀華;謝敏求;劉闖;管旻珺;陳輝
受保護的技術使用者：南京航空航天大學
技術研發日：2017.04.28
技術公布日：2017.08.04