CN107465286A - 一种永磁转子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种永磁转子结构，包括一种永磁转子结构，包括护套，所述护套内设有磁钢，在磁钢的两侧分别设有挡板一和挡板二，磁钢和护套之间通过过盈配合并涂胶的方式连接；所述挡板一的一侧设有转轴二，挡板二的一侧设有转轴一，护套和转轴二为一个整体，转轴与护套通过焊接形成一个整体。本发明提高永磁体的抗去磁能力，减小电枢反应对永磁体的影响，同时，可保证转子沿径向各向同性，有利于转子的动平衡，适用于转速大于72000r/min、极对数为一的高温高速发电机。

Description

一种永磁转子结构
技术领域
本发明涉及一种永磁转子结构，属于电机技术领域。
背景技术
高速永磁同步发电机具有体积重量小、功率密度高、效率高等优点，因此高速发电机是国际电工领域的研究热点。转子是高速永磁电机的核心部件，转子的永磁体通常选用烧结钕铁硼或钐钴永磁材料，该类型材料能够承受达1000MPa的压应力而不能承受大于82MPa的拉应力，因此需要采取护套保护，永磁体和护套之间采用过盈配合，从而给永磁体施加预先压应力，补偿高速旋转时离心力产生的拉应力。
护套与永磁体之间的过盈量确定是一个复杂的问题，高速旋转下离心力会使永磁体和护套之间的过盈量减小，在高温情况下由于护套材料的膨胀系数与永磁体材料不同，也会使过盈量减小，为了保证永磁体和护套之间的有足够的接触应力，必须选择合适的过盈量，使电机高速运转时永磁体受一定的压应力，同时护套的所受应力在许用强度范围内。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁转子结构，该永磁转子结构通过护套保护和过盈配合设计，解决了压力承受力的问题。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种永磁转子结构，包括护套，所述护套内设有磁钢，在磁钢的两侧分别设有挡板一和挡板二，磁钢和护套之间通过过盈配合并涂胶的方式连接；所述挡板一的一侧设有转轴二，挡板二的一侧设有转轴一，护套和转轴二为一个整体，转轴与护套通过焊接形成一个整体。
所述转轴一、转轴二的锥面上均设有周向对称的排气孔。
所述磁钢采用两极圆柱形实心结构，材质为耐高温磁钢XG28/20。
所述护套为非导磁合金钢护套，采用高温合金GH4169。
所述转轴一、转轴二的外径为33mm。
所述过盈配合的过盈量的计算步骤如下：
①计算磁钢外半径与护套内半径之差，计算公式为：
δs＝rmo-rsi；
其中，δs为磁钢外半径与护套内半径之差，rmo为磁钢外半径，rsi为护套内半径；
②计算过盈量，计算公式为：
δt＝δs-δd-δt；
其中，δt为过盈量，δs为磁钢外半径与护套内半径之差，δd为离心力产生的过盈改变量，δt为温度产生的过盈改变量。
所述过盈量的范围为0.02～0.03mm。
所述磁钢无磁轭结构。
本发明的有益效果在于：提高永磁体的抗去磁能力，减小电枢反应对永磁体的影响，同时，可保证转子沿径向各向同性，有利于转子的动平衡，适用于转速大于72000r/min、极对数为一的高温高速发电机。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1-护套，2-磁钢，3-挡板一，4-挡板二，5-转轴一，6-转轴二，7-排气孔。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种永磁转子结构，包括护套1，其特征在于：所述护套1内设有磁钢2，在磁钢2的两侧分别设有挡板一3和挡板二4，磁钢2和护套1之间通过过盈配合并涂胶的方式连接；所述挡板一3的一侧设有转轴二6，挡板二4的一侧设有转轴一5，护套1和转轴二6为一个整体，转轴5与护套1通过焊接形成一个整体。
所述转轴一5、转轴二6的锥面上均设有周向对称的排气孔7，除转轴一5、转轴二6内空气，排除热套过程中的空气阻力，同时周向对称有利于转子动平衡。
所述磁钢2采用两极圆柱形实心结构，材质为耐高温磁钢XG28/20，可以提高磁钢2的抗去磁能力，减小电枢反应对磁钢2的影响，同时，可保证转子沿径向各向同性，有利于转子的动平衡，在650℃下屈服强度达650MPa，能够满足高温高速情况下使用。
所述护套1为非导磁合金钢护套，采用高温合金GH4169，在650℃时，屈服强度极限达690MPa，能够满足在高温高速情况下使用，为了保护磁钢2，实现扭矩和轴向力的传递，作为磁钢2的护套的同时，又作为了转轴与机械负载连接的部件。
所述转轴一5、转轴二6的外径为33mm，可以降低转子承受的离心力。
所述过盈配合的过盈量的计算步骤如下：
①计算磁钢2外半径与护套1内半径之差，计算公式为：
δs＝rmo-rsi；
其中，δs为磁钢2外半径与护套1内半径之差，rmo为磁钢2外半径，rsi为护套1内半径；
②计算过盈量，计算公式为：
δt＝δs-δd-δt；
其中，δt为过盈量，δs为磁钢2外半径与护套1内半径之差，δd为离心力产生的过盈改变量，δt为温度产生的过盈改变量。
所述过盈量的范围为0.02～0.03mm，保证了磁钢2和护套1之间有足够的接触应力，使电机高速运转时磁钢2承受一定的压应力，同时护套1的所受应力在许用强度范围内。
所述磁钢2无磁轭结构，可以提高永磁体的抗去磁能力，减小电枢反应对永磁体的影响，同时，可保证转子沿径向各向同性，有利于转子的动平衡。
综上所述，使用本发明，发电机转子工作温度可以达到220℃、转速超过72000r/min，解决了转子护套5的过盈量问题。

Claims (8)

1.一种永磁转子结构，包括护套(1)，其特征在于：所述护套(1)内设有磁钢(2)，在磁钢(2)的两侧分别设有挡板一(3)和挡板二(4)，磁钢(2)和护套(1)之间通过过盈配合并涂胶的方式连接；所述挡板一(3)的一侧设有转轴二(6)，挡板二(4)的一侧设有转轴一(5)，护套(1)和转轴二(6)为一个整体，转轴(5)与护套(1)通过焊接形成一个整体。
2.如权利要求1所述的永磁转子结构，其特征在于：所述转轴一(5)、转轴二(6)的锥面上均设有周向对称的排气孔(7)。
3.如权利要求1所述的永磁转子结构，其特征在于：所述磁钢(2)采用两极圆柱形实心结构，材质为耐高温磁钢XG28/20。
4.如权利要求1所述的永磁转子结构，其特征在于：所述护套(1)为非导磁合金钢护套，采用高温合金GH4169。
5.如权利要求1所述的永磁转子结构，其特征在于：所述转轴一(5)、转轴二(6)的外径为33mm。
6.如权利要求1所述的永磁转子结构，其特征在于：所述过盈配合的过盈量的计算步骤如下：
①计算磁钢(2)外半径与护套(1)内半径之差，计算公式为：
δs＝rmo-rsi；
其中，δs为磁钢(2)外半径与护套(1)内半径之差，rmo为磁钢(2)外半径，rsi为护套(1)内半径；
②计算过盈量，计算公式为：
δt＝δs-δd-δt；
其中，δt为过盈量，δs为磁钢(2)外半径与护套(1)内半径之差，δd为离心力产生的过盈改变量，δt为温度产生的过盈改变量。
7.如权利要求6所述的永磁转子结构，其特征在于：所述过盈量的范围为0.02～0.03mm。
8.如权利要求1所述的永磁转子结构，其特征在于：所述磁钢(2)无磁轭结构。
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