CN108649722A - 一种包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，包括转轴，所述转轴的轴向设有前箍板和后箍板，若干导磁护套板的两端分别与所述前箍板和后箍板固定连接并形成电绝缘，转子铁芯设置于所述前箍板和后箍板之间并与转轴固定连接，所述转子铁芯与导磁护套板之间固定设置永磁体，所述导磁护套板以及永磁体的数量与转子极数相同，所述前箍板和后箍板由非导磁材料制成，相邻的所述导磁护套板之间设有第一间隙，相邻的所述永磁体之间设有第二间隙，所述永磁体与前箍板和后箍板之间设有第三间隙。本发明公开的结构能够减少护套中涡流损耗，抑制转子温升，同时提高电机的磁负荷及转矩输出能力。

Description

一种包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子
技术领域
本发明涉及一种电机转子，特别是涉及一种包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，属于电机技术领域。
背景技术
在高速永磁电机应用领域，内嵌式转子结构受转子铁芯叠片强度及磁桥漏磁的影响可用性不佳。在转子表面线速度超过一定值时，高速永磁电机转子一般采用表贴式结构。表贴式结构的永磁体粘贴或套在转子铁芯上，为抵消永磁体所受的离心力，在永磁体外围套上不导磁护套，不导磁护套与永磁体间采用过盈配合。表贴式结构电机转轴可以与转子铁芯一体加工，而在内嵌式结构中转轴与转子铁芯叠片是独立加工压装在一起的。
传统的不导磁护套所用材料包括碳纤维复合材料、高强度非导磁合金及玻璃纤维等。当电机转速较高时，所需的护套厚度大幅度增加。碳纤维及玻璃纤维材料模量大、强度高，但导热性及热膨胀性能较差且加工工艺复杂。非导磁合金护套热膨胀系数大，制造工艺简单，但电阻率及屈服强度低，往往需要更大的厚度。同时，电枢磁势的时间谐波、空间谐波及磁导谐波也会在合金护套中产生较大的涡流损耗。
非导磁护套的存在增大了有效气隙长度和电机磁路的磁阻，降低了气隙磁密的幅值及磁负荷，影响电机转矩输出能力。同时，由于磁路磁阻增加，高速电机电感值较小，对于控制器侧抑制输出电流谐波不利。另外，纤维复合材料导热性差、非导磁合金护套产生较大的涡流损耗，两种材料的护套均不利于高速永磁电机转子部分的散热。
现有的技术主要是从减小转子半径、开发更高屈服强度的铁芯叠片或护套材料、在护套表面增加铜屏蔽层、护套轴向分段、增加逆变器开关频率、采用更高牌号的永磁体的角度出发，以解决上述问题。但这些措施可靠性不佳、成本较高，并可能带来转子动力学等其他问题。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，解决现有高速永磁电机磁负荷低、转子结构散热不良、转子涡流损耗大等问题。
本发明技术方案如下：一种包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，包括转轴，所述转轴的轴向设有前箍板和后箍板，若干导磁护套板的两端分别与所述前箍板和后箍板固定连接并形成电绝缘，转子铁芯设置于所述前箍板和后箍板之间并与转轴固定连接，所述转子铁芯与导磁护套板之间固定设置永磁体，所述导磁护套板以及永磁体的数量与转子极数相同，所述前箍板和后箍板由非导磁材料制成，相邻的所述导磁护套板之间设有第一间隙，相邻的所述永磁体之间设有第二间隙，所述永磁体与前箍板和后箍板之间设有第三间隙。
进一步的，为了优化气隙磁密分布，所述导磁护套板的外缘是与所述高速永磁电机转子不同心且半径小于高速永磁电机转子外缘半径的圆弧。
进一步的，为了减小摩擦损耗，所述导磁护套板的外缘是与所述高速永磁电机转子同心且半径等于高速永磁电机转子外缘半径的圆弧。
进一步的，为了减少转子风摩损耗，所述第一间隙、第二间隙和第三间隙填充环氧树脂胶。
进一步的，所述导磁护套板与前、后箍板之间采用键槽卡接，所述导磁护套板与前、后箍板的接合面设有电绝缘层。
优选的，所述前箍板和后箍板上设有周向位置相对的槽，所述导磁护套板两端设有与所述槽匹配的键。
进一步的，为了减小涡流损耗及磁路的磁阻，增大电机电感，所述导磁护套板由坡莫合金1J50制成。
进一步的，为了减少转子部件的数量，增强转子的刚度，所述转轴和转子铁芯由导磁材料一体制成。
本发明所提供的技术方案的优点在于：导磁护套板之间设置间隙，导磁护套板与前、后箍板接触面设置电绝缘层，切断了转子涡流流通的路径，减小转子上的涡流损耗，有利于降低转子温升；导磁护套板由导磁材料制成，等效气隙长度及气隙磁路磁阻减小，气隙磁密幅值增加，提高了电机转矩输出能力；电机电感值及凸极率增加，降低高速永磁电机控制难度；导磁护套板与前、后箍板键槽卡接紧密配合，使转子强度及刚度大幅增加，有利于进一步提高高速永磁电机转速。
附图说明
图1为本发明包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子的四分之一结构立体爆炸示意图。
图2为本发明包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子的四分之一结构立体示意图。
图3为本发明包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子端面示意图。
图4为本发明包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子轴向中部截面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。
请结合图1至图4所示，本实施例所涉及的包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子为四极转子，该转子结构包括转轴1，转轴1的轴向设有采用过盈配合固定的前箍板2和后箍板3，转轴1、前箍板2和后箍板3都采用非导磁材料制成，如采用GH4169高强度合金钢制成。在前箍板2和后箍板3上开设四个周向位置相对的槽4，四块由坡莫合金1J50制成的导磁护套板5，其端部加工有与槽4匹配的键6。导磁护套板5通过键槽与前箍板2和后箍板3卡接，导磁护套板5与前箍板2和后箍板3的接合面设有电绝缘层。该电绝缘层可通过热喷涂工艺及环氧树脂胶粘接形成，其切断了涡流流通路径，减少涡流损耗。
转子铁芯7由45#导磁钢制成，其压装于转轴1上，并处于前箍板2和后箍板3之间，转子铁芯7与每个导磁护套板5之间固定设置一个永磁体8，永磁体8与前箍板2和后箍板3之间设有第三间隙9。请结合图4所示，相邻的导磁护套板5之间设有第一间隙10，相邻的永磁体8之间设有第二间隙11。本实施例中，导磁护套板5的外缘为圆弧，并且与高速永磁电机转子不同心且半径小于高速永磁电机转子外缘的半径，以优化气隙磁密分布。为了减少转子风摩损耗，第一间隙10、第二间隙11填充环氧树脂胶。同时第三间隙9也填充环氧树脂胶，使转子铁芯7、永磁体8与前箍板2和后箍板3紧密贴合，以增强转子散热能力。应当指出的是，为了减少转子部件的数量，增强转子的刚度，转轴1和转子铁芯7也可由导磁材料一体制成。

Claims (8)

1.一种包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，包括转轴，其特征在于：所述转轴的轴向设有前箍板和后箍板，若干导磁护套板的两端分别与所述前箍板和后箍板固定连接并形成电绝缘，转子铁芯设置于所述前箍板和后箍板之间并与转轴固定连接，所述转子铁芯与导磁护套板之间固定设置永磁体，所述导磁护套板以及永磁体的数量与转子极数相同，所述前箍板和后箍板由非导磁材料制成，相邻的所述导磁护套板之间设有第一间隙，相邻的所述永磁体之间设有第二间隙，所述永磁体与前箍板和后箍板之间设有第三间隙。
2.根据权利要求1所述的包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，其特征在于，所述导磁护套板的外缘是与所述高速永磁电机转子不同心且半径小于高速永磁电机转子外缘半径的圆弧。
3.根据权利要求1所述的包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，其特征在于，所述导磁护套板的外缘是与所述高速永磁电机转子同心且半径等于高速永磁电机转子外缘半径的圆弧。
4.根据权利要求1所述的包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，其特征在于，所述第一间隙、第二间隙和第三间隙填充环氧树脂胶。
5.根据权利要求1所述的包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，其特征在于，所述导磁护套板与前箍板和后箍板之间采用键槽卡接，所述导磁护套板与前箍板和后箍板的接合面设有电绝缘层。
6.根据权利要求4所述的包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，其特征在于，所述前箍板和后箍板上设有周向位置相对的槽，所述导磁护套板两端设有与所述槽匹配的键。
7.根据权利要求1所述的包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，其特征在于，所述导磁护套板由坡莫合金1J50制成。
8.根据权利要求1所述的包含轴向受力导磁护套的高速永磁电机转子，其特征在于，所述转轴和转子铁芯由导磁材料一体制成。
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