CN114285191A - 一种多段式高速永磁电机转子及安装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多段式高速永磁电机转子，包括转子支架、转子轭、永磁体、护套，永磁体采用表贴式结构，在永磁体外加护套的方式来起到保护永磁体的作用，电机转子和护套轴向分为多段，解决了永磁高速电机护套压装困难的问题；本发明安装工艺通过将转子分为多段式分别与护套进行压装，防止压装过程中护套应力过大而产生破坏，提高了护套压装的安全性，提高了电机的整体性能。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种多段式高速永磁电机转子，以及其压装工艺。
背景技术
随着科技的不断发展，电机领域会持续向高速化、轻量化发展。表贴式磁钢结构简单装配方便，适用于高速电机领域。由于永磁体材料抗拉强度低，转子在高速旋转时产生较大的离心力，通常需要在永磁体外表面过盈安装一层护套，护套材料采用强度重量比较高的碳纤维材料。
碳纤维护套与永磁体为过盈配合，安装方式为压力机压装。压装过程中转子的轴向长度越大，所需要提供的压力就越大，护套的应力集中就越明显。因此转子的轴向长度护套的强度极限限制。
现有的护套压装工艺通常是将转子与护套整段压装，当护套应力大于强度极限时，护套会被破坏。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一是提出一种多段式高速永磁电机转子结构，通过采用分段式转子结构大大减小了转子的轴向长度，降低了护套压装工艺的风险。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多段式高速永磁电机转子，由转轴、通过键固定在转轴上的多个电机转子段以及分别设置在前后端对电机转子段轴向压紧的转子压板组成，相邻两个电机转子段之间通过螺钉连接，所述的电机转子段由带止口的转子支架、套设在转子支架外的转子轭、周向设置在转子轭外缘的永磁体以及同轴设置在转子支架外对永磁体定位的碳纤维护套组成，所述的永磁体为钐钴磁钢，所述的转子轭外缘面对应设置有永磁体安装槽。
所述的一种多段式高速永磁电机转子，其转子轭材料为45号钢。
所述的一种多段式高速永磁电机转子，其转子支架为不导磁且重量轻的铝合金材料。
所述的一种多段式高速永磁电机转子，其永磁体与碳纤维护套为过盈压装。
所述的一种多段式高速永磁电机转子，其永磁体与碳纤维护套为过盈压装。
所述的一种多段式高速永磁电机转子，其转子轭热套过盈安装在转子支架上。
本发明的目的之二是提出一种多段式高速永磁电机转子结构的安装工艺，实现转子与护套的多段式压装与安装，提高压装过程中护套的安全裕度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多段式高速永磁电机转子的安装工艺，采用常温下压力机压装工艺，步骤为：
将转子轭加热到250℃以上，热套过盈迅速装配到转子支架上；
通过E120HP耐高温胶将永磁体贴在转子轭表面，粘贴完成之后加工永磁体外表面尺寸至设计值；
重复上述步骤，直至获得所需电机转子段；
选用一个起轴向导向和支承作用的底部支撑座，将带有转子轭和永磁体的转子支架放在底部支撑座上的轴伸部；
在底部支撑座的轴伸部继续放置带有止口的压装过渡工装，使其止口与转子支架的止口对齐，通过止口配合并用螺钉连接；
在底部支撑座的轴伸部继续放置一个有一定锥度的内部导向套，然后将待压装的碳纤维护套套在内部导向套上，内部导向套用于在压装的过程中为碳纤维护套起到导向作用；
在内部导向套外套设第一压装工装压住碳纤维护套，在内部导向套外套设第二压装工装压住第一压装工装；
使用压力机对从上往下施压，将内部导向套上的碳纤维护套压入转子支架，完成第一个电机转子段的压装；
取下第一压装工装、第二压装工装和内部导向套，拆下压装过渡工装；
放置第二个带有止口的压装过渡工装，重复上述步骤，直至安装完所有的电机转子段；
将电机转子段依次安装在转轴上，在顺序排列的多个电机转子段前后端分别安装转子压板。
本发明的有益效果是：因高速电机因转速高磁钢会承受巨大的离心力，而普通内置式转子由于硅钢片强度有限，无法保护永磁体，而本专利申请的高速永磁电机采用表贴式的转子结构，通过在永磁体外加碳纤维护套的方式来弥补了这一缺陷。本发明安装工艺通过将转子分为多段式分别与护套进行压装，防止压装过程中护套应力过大而产生破坏，提高了护套压装的安全性，提高了电机的整体性能。装配完成之后分别装配在转轴上轴向压紧成一个整体，与传统的整段式压装相比，多段式转子结构使得护套压装更安全，转子的安全裕度更高。
附图说明
图1为本发明的侧视图；
图2为图1中G-G方向的剖视图；
图3为本发明单段电机转子的侧视图；
图4为本发明转子轭的等轴视图；
图5为本发明转子支架的等轴视图；
图6为本发明永磁体的等轴视图；
图7为本发明中碳纤维护套压装工艺图。
各附图标记为：1—碳纤维护套，2—永磁体，3—转子轭，4—转子支架，5—转轴，6—转子压板。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚的表达，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明的技术方案更加清楚、完整的描述。
如图1和图2所示的多段式高速永磁电机转子结构，包括转轴5、转子支架4、转子轭3、永磁体2以及碳纤维护套1。转子采用分段式结构，由转轴5以及通过键顺序排列在转轴5上的多个电机转子段组成，转轴5上设置有键，如图3所示，每个电机转子段由转子支架4、套设在转子支架4外的转子轭3、周向定位设置在转子轭3外缘的永磁体2以及同轴设置在转子支架4外对永磁体2定位的碳纤维护套1组成。转子支架4上设有键槽，通过键与转轴5连接实现转子支架4的周向定位，如图5所示。
所述的永磁体2为钐钴磁钢，如图6所示，钐钴磁钢的机械性能是能承受较大的压应力，但不能承受大的拉应力，必须在永磁体2外设置高强度的非导磁碳纤维护套1，与非导磁金属材料相比，碳纤维材料具有更高的强度重量比，不产生高频涡流损耗。
转子轭3为导磁材料45号钢，起到导磁和结构件的作用，其外圆设置有不同形状的安装槽台用来放置钐钴磁钢；转子支架4为不导磁的铝合金材料，非导磁材料能够削弱漏磁的传递路劲；永磁体2与碳纤维护套1为过盈压装，转子轭3热套过盈安装在转子支架4上，给永磁体2施加一定的预压应力，借助该预压力可以补偿永磁体2高速旋转过程中产生的拉应力，从而保证永磁电机的安全运行，如图4所示转子轭3外圆上设置有不同形状的凹槽，永磁体2可通过凹槽进行定位。
如图7所示，上述多段式高速永磁电机转子的安装工艺，步骤为：
首先，将转子轭3加热到250℃以上，热套过盈迅速装配到转子支架4上，避免转子轭3冷却过快；通过工装将钐钴磁钢贴在转子轭3表面，钐钴磁钢底面粘贴E120HP耐高温胶；钐钴磁钢粘贴完成之后加工磁钢外表面至设计尺寸；重复操作多次获得多个电机转子段。
将装配好的电机转子段固定在底部支撑座上，在底部支撑座的轴伸部继续防止压装过渡工装，使其止口与转子支架4的止口对齐，并用螺钉连接，底部支撑座起到轴向导向和支承作用，在底部支撑座的轴伸部继续放置一个有一定锥度的内部导向套，然后将待压装的碳纤维护套1套在内部导向套上，内部导向套和压装过渡工装用于在压装的过程中为碳纤维护套1起到导向作用。
在内部导向套外套设第一压装工装压住碳纤维护套1，在内部导向套外套设第二压装工装压住第一压装工装；使用压力机对从上往下施压，将内部导向套上的碳纤维护套1压入转子支架4，完成第一个电机转子段的压装；取下第一压装工装、第二压装工装和内部导向套，拆下压装过渡工装；放置第二个带有止口的压装过渡工装，重复上述步骤，直至安装完所有的电机转子段。
在顺序排列的多个电机转子段前后端分别安装转子压板6，最后安装在转轴5上，转轴5上台阶对转子进行轴向限位，转子支架4通过键槽进行周向定位，转子与转轴5安装完成后通过锁紧螺母将转子另外一端进行固定，安装转子端板。
综上，本发明的技术方案中的高速永磁电机，通过设计多段相同长度的转子分别与碳纤维护套1压装，防止压装过程中护套应力过大而产生破坏，提高了护套压装的安全性，提高了电机的整体性能。
压装过程中压力机所需要提供的压装力随着转子的轴向长度增加而增加，而碳纤维护套1与压装工装的接触面积一定，当压装力超过一定极限时碳纤维护套1所受应力会大于其强度极限而产生破坏。因此多段式转子的结构可以有效的避免碳纤维护套1被压坏的风险。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
Claims (6)
1.一种多段式高速永磁电机转子，其特征在于：由转轴（5）、通过键固定在转轴（5）上的多个电机转子段以及分别设置在前后端对电机转子段轴向压紧的转子压板（6）组成，相邻两个电机转子段之间通过螺钉连接，所述的电机转子段由带止口的转子支架（4）、套设在转子支架（4）外的转子轭（3）、周向设置在转子轭（3）外缘的永磁体（2）以及同轴设置在转子支架（4）外对永磁体（2）定位的碳纤维护套（1）组成，所述的永磁体（2）为钐钴磁钢，所述的转子轭（3）外缘面对应设置有永磁体安装槽。
2.根据权利要求1所述的一种多段式高速永磁电机转子，其特征在于，所述的转子轭（3）材料为45号钢。
3.根据权利要求1所述的一种多段式高速永磁电机转子，其特征在于，所述的转子支架（4）为铝合金材料。
4.根据权利要求1所述的一种多段式高速永磁电机转子，其特征在于，所述的永磁体（2）与碳纤维护套（1）为过盈压装。
5.根据权利要求1所述的一种多段式高速永磁电机转子，其特征在于，所述的转子轭（3）热套过盈安装在转子支架（4）上。
6.一种如权利要求1所述多段式高速永磁电机转子的安装工艺，其特征在于，步骤为：
将转子轭（3）加热到250℃以上，热套过盈迅速装配到转子支架（4）上；
通过E120HP耐高温胶将永磁体（2）贴在转子轭（3）表面，粘贴完成之后加工永磁体（2）外表面尺寸至设计值；
重复上述步骤，直至获得所需电机转子段；
选用一个起轴向导向和支承作用的底部支撑座，将电机转子段放在底部支撑座上的轴伸部；
在底部支撑座的轴伸部继续放置带有止口的压装过渡工装，使其止口与转子支架（4）的止口对齐，并用螺钉连接；
在底部支撑座的轴伸部继续放置一个锥形的内部导向套，然后将待压装的碳纤维护套（1）套在内部导向套上；
在内部导向套外套设第一压装工装压住碳纤维护套（1），在内部导向套外套设第二压装工装压住第一压装工装；
使用压力机对从上往下施压，将内部导向套上的碳纤维护套（1）压入转子支架（4），完成第一个电机转子段的压装；
取下第一压装工装、第二压装工装和内部导向套，拆下压装过渡工装；
放置第二个带有止口的压装过渡工装，重复上述步骤，直至安装完所有的电机转子段；
将电机转子段依次安装在转轴（5）上，在多个电机转子段前后端分别安装转子压板（6）。
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| CN (1) | CN114285191A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116470689A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-07-21 | 北京通嘉宏瑞科技有限公司 | 一体轴式真空泵电机 |
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2021
- 2021-12-10 CN CN202111510124.0A patent/CN114285191A/zh active Pending
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