CN109831048A - 一种新型超高速永磁电机转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型超高速永磁电机转子，包括由左至右依次设置的左曲轴、内层护套和右曲轴，内层护套外部设置有外层护套，左曲轴和内层护套设置为一体结构，右曲轴过盈装配于内层护套右端内部，外层护套和内层护套过盈装配在一起；内层护套内部同轴设置有中心柱，中心柱和内层护套之间均匀分布设置有加强筋，相邻加强筋之间形成截面为扇环形的永磁体槽，每个永磁体槽内均过盈装配有扇环形永磁体。本发明具有较强的机械结构强度，能够进一步提升电机的最高转速和最大输出功率。

Description

一种新型超高速永磁电机转子

技术领域

本发明涉及超高速永磁同步电机领域，更具体的说，是涉及一种新型超高速永磁电机转子。

背景技术

近些年来，随着电力电子技术的发展，电机的高频供电技术不断进步，极大地提升了超高速电机成功应用的可能性。超高速电机的运行转速高，可达每分钟几万转、甚至几十万转，其几何尺寸远小于同等功率的中、低速电机。同时，具有功率密度高、效率高、动态性能好等优点。因此，超高速电机在高速负载应用场合具有广泛的应用前景，涉及航空航天、飞轮储能、高速机床、压缩机、微型燃气轮机、电动工具等领域。

转子设计是超高速永磁电机设计的关键，转子设计是否合理，决定着整个电机设计的成败。由于超高速永磁电机工作时，转子高速旋转产生较大的离心力，需要的永磁体外面采用保护护套来保证永磁体的安全。超高速电机中的转子护套可采用高强度合金或碳纤维带绑扎。但是，即使在永磁体外设置保护护套，由于转子高速旋转时，永磁体会承受很大的拉应力，导致超高速永磁电机的转速和功率的进一步提升受到限制。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中问题，针对于现有超高速永磁电机转子结构的不足，提出一种新型超高速永磁电机转子，具有较强的机械结构强度，能够进一步提升电机的最高转速和最大输出功率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明新型超高速永磁电机转子，包括由左至右依次设置的左曲轴、内层护套和右曲轴，所述内层护套外部设置有外层护套，所述左曲轴和内层护套设置为一体结构，所述右曲轴过盈装配于内层护套右端内部，所述外层护套和内层护套过盈装配在一起；

所述内层护套内部同轴设置有中心柱，所述中心柱和内层护套之间均匀分布设置有加强筋，相邻所述加强筋之间形成截面为扇环形的永磁体槽，每个所述永磁体槽内均过盈装配有扇环形永磁体。

所述内层护套和中心柱通过加强筋连接形成一体结构。

所述左曲轴、内层护套和右曲轴均采用机械强度高的合金材料制成，如镍基合金；所述外层护套采用密度小机械强度高的合金材料制成，如钛合金。

所述加强筋的个数大于或等于4。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明中在内层护套和中心柱之间设置加强筋可有效减小转子高速旋转时由于离心力所产生的护套形变，从而可保持扇环形永磁体受到内层护套较大的压紧力。

(2)本发明中采用双层护套结构，在保证护套装配工艺合理的条件下，进一步增加护套层对永磁体的压紧力。

(3)本发明中永磁体接收较大的压紧力，能够保证转子高速旋转时，永磁体所受压紧力最大限度的抵消所受离心力，最大限度的减小永磁体所受的拉应力，从而可有效提高超高速电机运行时的最高转速。

(4)从电机设计的角度，采用本发明所提出的转子结构，可最大限度的减小转子高速旋转时永磁体所受的拉应力，同时，可允许进一步增大转子外径，有利于提高电机的输出转矩和功率。

附图说明

图1为本发明新型超高速永磁电机转子的主剖视图；

图2为本发明新型超高速永磁电机转子的侧剖视图；

附图标记：1左曲轴，2加强筋，3中心柱，4扇环形永磁体，

5内层护套，6右曲轴，7外层护套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1和图2所示，本发明新型超高速永磁电机转子，包括由左至右依次设置的左曲轴1、内层护套5和右曲轴6，所述内层护套5外部设置有外层护套7，所述左曲轴1和内层护套5设置为一体结构，所述右曲轴6过盈装配于内层护套5右端内部，所述外层护套7和内层护套5过盈装配在一起。

所述内层护套5内部同轴设置有中心柱3，所述中心柱3和内层护套5之间均匀分布设置有加强筋2，所述加强筋2的个数大于或等于4，通过加强筋2将内层护套5和中心柱3连接形成一体结构。相邻所述加强筋2之间形成截面为扇环形的永磁体槽，每个所述永磁体槽内均过盈装配有扇环形永磁体4。

所述左曲轴1、内层护套5和右曲轴6均采用机械强度高的合金材料制成，如镍基合金等。所述外层护套7采用密度小机械强度高的合金材料制成，如钛合金等。

本发明新型超高速永磁电机转子的装配过程：将内层护套5加热至一定温度，将预充磁的扇环形永磁体4装配于永磁体槽内，当内层护套5温度降低至室温时，内层护套5与扇环形永磁体4实现过盈装配工艺。右曲轴6采用过盈装配工艺放置于内层护套5内。内层护套5外设置外层护套7，采用过盈装配工艺。将内层护套5、扇环形永磁体4、右曲轴6和外层护套7装配为一体后，对转子进行充磁，永磁体形成极对数为1的磁极。

本发明新型超高速永磁电机转子的工作原理是：(1)内层护套5内部设置加强筋2，通过减小转子高速旋转时护套的形变，保证磁钢所受的压紧力；(2)转子设置内层护套5和外层护套7，是结合组合厚壁圆筒理论，在不增加转子的制造工艺和装配难度的情况下，有效提高弹性承载能力。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种新型超高速永磁电机转子，其特征在于，包括由左至右依次设置的左曲轴(1)、内层护套(5)和右曲轴(6)，所述内层护套(5)外部设置有外层护套(7)，所述左曲轴(1)和内层护套(5)设置为一体结构，所述右曲轴(6)过盈装配于内层护套(5)右端内部，所述外层护套(7)和内层护套(5)过盈装配在一起；

所述内层护套(5)内部同轴设置有中心柱(3)，所述中心柱(3)和内层护套(5)之间均匀分布设置有加强筋(2)，相邻所述加强筋(2)之间形成截面为扇环形的永磁体槽，每个所述永磁体槽内均过盈装配有扇环形永磁体(4)。

2.根据权利要求1所述的新型超高速永磁电机转子，其特征在于，所述内层护套(5)和中心柱(3)通过加强筋(2)连接形成一体结构。

3.根据权利要求1所述的新型超高速永磁电机转子，其特征在于，所述左曲轴、内层护套(5)和右曲轴(6)均采用机械强度高的合金材料制成，如镍基合金；所述外层护套(7)采用密度小机械强度高的合金材料制成，如钛合金。

4.根据权利要求1所述的新型超高速永磁电机转子，其特征在于，所述加强筋(2)的个数大于或等于4。