CN114346598B - 一种高速永磁电机转子的制作方法 - Google Patents

一种高速永磁电机转子的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114346598B
CN114346598B CN202111557170.6A CN202111557170A CN114346598B CN 114346598 B CN114346598 B CN 114346598B CN 202111557170 A CN202111557170 A CN 202111557170A CN 114346598 B CN114346598 B CN 114346598B
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
motor rotor
manufacturing
sheath
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111557170.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114346598A (zh
Inventor
李振平
刘志明
杨建成
王康乐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Power Machinery Institute
Original Assignee
Beijing Power Machinery Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Power Machinery Institute filed Critical Beijing Power Machinery Institute
Priority to CN202111557170.6A priority Critical patent/CN114346598B/zh
Publication of CN114346598A publication Critical patent/CN114346598A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114346598B publication Critical patent/CN114346598B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高速永磁电机转子的制作方法，包括以下步骤：一：按照粗车、热处理、精车、电加工、热处理、电加工、磨外圆和珩磨内孔的顺序制作护套；二：按照粘接、高温固化和磨外圆的顺序制作永磁体组件；其中，永磁体组件由永磁体轴向两端分别同轴粘接一个堵盖制成，且每个堵盖另一端同轴粘接一个工艺轴；三：将二中的永磁体组件同轴装配于一中的护套，形成带工艺轴的电机转子，并对其进行热处理和磨外圆；四：车掉工艺轴得到电机转子；五：在动平衡机上对电机转子进行动平衡试验；六：采用径向平行充磁的方法，对电机转子进行整体充磁，使剩余磁感应强度达到Br＝1.04±0.03T，充磁完成后对电机转子进行磁拉力检测，以确保电机转子周向一圈均匀充磁。

Description

一种高速永磁电机转子的制作方法
技术领域
本发明涉及电机生产工艺技术领域，具体涉及一种高速永磁电机转子的制作方法。
背景技术
高速永磁电机(PMSM)具有功率密度高、运行可靠、功率因数高、控制特性好的优点，近年来在离心压缩机、飞轮储能、涡轮发电、电主轴等领域得到了广泛应用，目前高速电机转速范围从20000r/min到100000r/min，高转速下的转子承受巨大的切向与径向应力，传统电机的表贴式或内置式转子结构简单，生产工艺成熟，但不适于高速电机转子结构。
为了解决转速超过50000r/min的高速永磁电机转子的结构强度问题，结构设计中无一例外的采用护套式结构保护永磁体的细长型转子，以避免产生过大的离心力，由于永磁体受压不受拉，采用护套对永磁体进行保护，永磁体与护套采用过盈配合，这样永磁体表面会产生压应力用于抵消离心应力，保护永磁体不承受过大的拉应力。这种转子虽然结构简单，但生产工艺难度大，首先护套通常为薄壁结构，与永磁体过盈装配后，易产生变形，导致形位公差超标，再进行高速动平衡时，无法平衡出合格的转子；其次该类转子通常采用永磁体先充磁后装配，最后动平衡的工艺流程，但对于高速大功率电机转子，磁场力会影响动平衡效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高速永磁电机转子的制作方法，能够提高高速永磁电机转子的制造精度。
本发明的技术方案为：一种高速永磁电机转子的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：按照粗车、热处理、精车、电加工、热处理、电加工、磨外圆和珩磨内孔的工艺顺序制作护套；
步骤二：按照粘接、高温固化和磨外圆的工艺顺序制作永磁体组件；其中，永磁体组件包括：永磁体、堵盖和工艺轴，永磁体的轴向两端分别同轴粘接一个堵盖，每个堵盖的另一端同轴粘接一个工艺轴；
步骤三：将步骤二制作的永磁体组件同轴装配于步骤一制作的护套中，形成带工艺轴的电机转子，并对其进行热处理和磨外圆；
步骤四：车掉工艺轴，得到电机转子；
步骤五：在动平衡机上按照G2.5级对电机转子进行动平衡试验；
步骤六：采用径向平行充磁的方法，对电机转子进行整体充磁，使剩余磁感应强度达到Br＝1.04±0.03T，充磁完成后对电机转子进行磁拉力检测，以确保电机转子周向一圈均匀充磁。
优选地，所述步骤一中，同时对护套的外圆和内孔进行粗车，且单边留1mm的精加工余量。
优选地，所述步骤一中，对护套外圆精车，且单边留0.2mm的精加工余量。
优选地，所述步骤一中，精车之后的电加工为对护套进行线切割切内孔，且单边留0.2mm的精加工余量。
优选地，所述步骤一中，第二次电加工为对护套进行慢走丝切内孔，使内径达到φ36mm，误差为0～-0.01mm。
优选地，所述步骤一中，以内孔为基准，磨外圆后护套外径为φ41±0.005mm；以外圆为基准，珩磨内孔后内径为φ36mm、表面粗糙度为Ra0.4，且内径的误差为0～-0.005mm。
优选地，所述步骤二中，粘接所使用的粘接剂为高温粘接剂D97，高温固化的条件为150℃的环境下保温6h。
优选地，所述步骤二中，以工艺轴的中心孔为基准，按护套内孔尺寸的平均值，一对一配磨永磁体的外圆，使永磁体与护套之间的过盈量为0.012～0.018mm，永磁体的外圆表面粗糙度为Ra0.4。
优选地，所述步骤三中，装配过程中将护套加热到350℃，永磁体组件冷却到-80℃。
优选地，所述步骤五中，动平衡试验时，以永磁体组件两端的堵盖为去料带，钻孔深度不大于5mm，直径不大于3mm。
有益效果：
1、本发明的制作方法，分别加工好护套和永磁体组件，并将二者装配加工后，采用先动平衡后整体充磁的工艺顺序，避免充磁后磁性对动平衡精度的影响，可保证转子高转速下运行稳定性；同时，采用工艺轴定位的方式，减少了电机转子磨削时对护套外圆的变形影响；总之，采用该制作方法制作的电机转子尺寸和形位公差均可满足设计要求，降低了尺寸超差问题的发生率，提高了零件的生产效率和质量，且该制作方法可应用于类似结构中。
2、本发明中采用工艺轴定心，磨削永磁体组件外圆的方案，保证护套与永磁体组件有效组合加工，且过盈量在预设范围内，工艺基准在热装前后无变化，同轴度好，工艺轴与护套内孔无接触，避免了传统方案磨外圆时使护套受力变形的问题，可保证永磁体组件制造精度。
3、本发明中采用永磁体粘接堵盖的方式，在高速动平衡试验时可以堵盖作为去料带，避免增加额外的去料零件，同时堵盖还能保护永磁体在高速运转下发生轴向变形。
附图说明
图1为本发明中所制作的高速永磁电机转子的剖视图。
图2为本发明中所制作的永磁体组件的剖视图。
图3为本发明中所制作的高速永磁电机转子与工艺轴的配合示意图。
其中，1-护套，2-堵盖，3-永磁体，4-工艺轴。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种高速永磁电机转子的制作方法，能够提高高速永磁电机转子的制造精度。
如图1所示，本实施例所制作的高速永磁电机转子的功率为60kW，最高转速为100000r/min，该转子由护套1、堵盖2和永磁体3组成，永磁体3同轴、过盈设置于护套1的轴向中部，轴向两端分别通过堵盖2封堵于护套1中；其中，永磁体3为圆柱形结构，堵盖2为圆盘状结构，护套1为两端开口的圆筒形结构，其轴向长度为280mm，外径为40mm；
本实施例中，护套1与堵盖2的材质均采用非导磁材料Incone718，永磁体3的材质采用SmCo，护套1与永磁体3之间的过盈量为0.03～0.04mm，护套1外圆的圆柱度要求为0.005mm。
基于以上要求，该高速永磁电机转子的制作方法包括以下步骤：
步骤一：制作护套1；
a)车：粗车外圆、内孔，单边留1mm的精加工余量；
b)热处理：进行时效处理，以释放应力、稳定护套1的尺寸，使硬度达到346～450HBS；
c)车：精车外圆，单边留0.2mm的精加工余量，轴向长度加工到预设尺寸；
d)电加工：线切割切内孔，单边留0.2mm的精加工余量；
e)热处理：进行时效，以进一步去应力、稳定护套1的尺寸；
f)电加工：慢走丝切内孔，使内径达到
Figure BDA0003419420300000031
g)磨外圆：以内孔为基准，磨外圆，使外径达到
Figure BDA0003419420300000032
h)珩磨内孔：以外圆为基准，磨内圆，使内径达到
Figure BDA0003419420300000033
且表面粗糙度为Ra0.4；
i)探伤：对护套1进行探伤，确定其内外表面均无缺陷；
步骤二：制作永磁体组件；
a)粘接：如图2所示，在永磁体3的轴向两端采用高温粘接剂D97分别同轴粘接一个堵盖2，每个堵盖2的另一端采用粘接剂D97同轴粘接一个工艺轴4；
b)高温固化：将永磁体组件放进烘箱内，在150℃的条件下保温6h，以确保堵盖2分别与永磁体3和工艺轴4牢固粘接；
c)磨外圆：以工艺轴4的中心孔为基准，按护套1内孔尺寸的平均值，一对一配磨永磁体3的外圆，保证永磁体3与护套1之间的过盈量为0.012～0.018mm，永磁体3的外圆表面粗糙度为Ra0.4；其中，每个工艺轴4的远离堵盖2的一端设有孔轴向与工艺轴4的中心轴线重合的中心孔；
步骤三：护套1与永磁体组件的装配及组合加工；
a)钳装：如图3所示，将护套1同轴热套在永磁体组件的外圆周面上，形成带工艺轴4的电机转子；其中，热装过程中护套1加热到350℃，永磁体组件冷却到-80℃，以保证在热胀冷缩的原理下二者之间可快速装配；
b)热处理：对带工艺轴4的电机转子进行时效处理，消除内应力，以稳定尺寸和硬度；
c)磨外圆：以两个工艺轴4端部的中心孔为基准，对带工艺轴4的电机转子(护套1)磨外圆，使其外径达到
Figure BDA0003419420300000041
步骤四：车掉工艺轴4，得到电机转子；
步骤五：在动平衡机上按照G2.5级对电机转子进行动平衡试验，以永磁体组件两端的堵盖2为去料带，钻孔深度不得大于5mm，直径不得大于3mm；
步骤六：采用径向平行充磁的方法，对电机转子进行整体充磁，使剩余磁感应强度达到Br＝1.04±0.03T，充磁完成后对电机转子进行磁拉力检测，以确保电机转子周向一圈的充磁效果均匀。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按照粗车、热处理、精车、电加工、热处理、电加工、磨外圆和珩磨内孔的工艺顺序制作护套；
步骤二：按照粘接、高温固化和磨外圆的工艺顺序制作永磁体组件；其中，永磁体组件包括：永磁体、堵盖和工艺轴，永磁体的轴向两端分别同轴粘接一个堵盖，每个堵盖的另一端同轴粘接一个工艺轴；
步骤三：将步骤二制作的永磁体组件同轴装配于步骤一制作的护套中，形成带工艺轴的电机转子，并对其进行热处理和磨外圆；
步骤四：车掉工艺轴，得到电机转子；
步骤五：在动平衡机上按照G2.5级对电机转子进行动平衡试验；
步骤六：采用径向平行充磁的方法，对电机转子进行整体充磁，使剩余磁感应强度达到Br＝1.04±0.03T，充磁完成后对电机转子进行磁拉力检测，以确保电机转子周向一圈均匀充磁。
2.如权利要求1所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，同时对护套的外圆和内孔进行粗车，且单边留1mm的精加工余量。
3.如权利要求2所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，对护套外圆精车，且单边留0.2mm的精加工余量。
4.如权利要求2所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，精车之后的电加工为对护套进行线切割切内孔，且单边留0.2mm的精加工余量。
5.如权利要求4所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，第二次电加工为对护套进行慢走丝切内孔，使内径达到φ36mm，误差为0～-0.01mm。
6.如权利要求5所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，以内孔为基准，磨外圆后护套外径为
Figure FDA0003419420290000011
以外圆为基准，珩磨内孔后内径为
Figure FDA0003419420290000012
表面粗糙度为Ra0.4，且内径的误差为0～-0.005mm。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤二中，粘接所使用的粘接剂为高温粘接剂D97，高温固化的条件为150℃的环境下保温6h。
8.如权利要求1-6中任意一项所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤二中，以工艺轴的中心孔为基准，按护套内孔尺寸的平均值，一对一配磨永磁体的外圆，使永磁体与护套之间的过盈量为0.012～0.018mm，永磁体的外圆表面粗糙度为Ra0.4。
9.如权利要求1-6中任意一项所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤三中，装配过程中将护套加热到350℃，永磁体组件冷却到-80℃。
10.如权利要求1-6中任意一项所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤五中，动平衡试验时，以永磁体组件两端的堵盖为去料带，钻孔深度不大于5mm，直径不大于3mm。
CN202111557170.6A 2021-12-18 2021-12-18 一种高速永磁电机转子的制作方法 Active CN114346598B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111557170.6A CN114346598B (zh) 2021-12-18 2021-12-18 一种高速永磁电机转子的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111557170.6A CN114346598B (zh) 2021-12-18 2021-12-18 一种高速永磁电机转子的制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114346598A CN114346598A (zh) 2022-04-15
CN114346598B true CN114346598B (zh) 2022-12-30

Family

ID=81099522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111557170.6A Active CN114346598B (zh) 2021-12-18 2021-12-18 一种高速永磁电机转子的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114346598B (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1291822B (de) * 1965-10-11 1969-04-03 Lloyd Dynamowerke Gmbh Rotierende gleichstromerregte elektrische Maschine
DE3686345T2 (de) * 1985-04-19 1993-01-21 Hitachi Maxell Ultraschallmotor.
JPH0723549A (ja) * 1993-06-30 1995-01-24 Fanuc Ltd 高速回転モータのロータ構造
CN101316057B (zh) * 2008-06-04 2010-12-01 哈尔滨理工大学 高速永磁电机转子
CN101783560A (zh) * 2010-02-22 2010-07-21 北京动力机械研究所 一种永磁同步电机
CN104578498A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 中船重工电机科技股份有限公司 永磁直流电动机磁转子
CN105226872B (zh) * 2015-11-16 2017-12-05 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 电机转子轴、电机和电机转子轴的制造方法
CN105449895B (zh) * 2016-01-11 2018-06-12 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种电机用轴系结构及装配方法
CN208939698U (zh) * 2018-11-22 2019-06-04 山东精创功能复合材料有限公司 轴向盘式永磁电机转子总成及装配系统
CN109768687A (zh) * 2019-01-23 2019-05-17 北京智拓博科技有限公司 一种永磁电机转子与其制造方法，以及电机和鼓风机

Also Published As

Publication number Publication date
CN114346598A (zh) 2022-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4625135A (en) Permanent magnet rotor
US4549341A (en) Method for producing a permanent magnet rotor
CA1278013C (en) Permanent magnet rotor assembly
CN105449895B (zh) 一种电机用轴系结构及装配方法
CN109904957B (zh) 一种磁悬浮电机转子及其加工工艺
CN111654130B (zh) 一种储能飞轮高速永磁同步电机复合转子结构
CN104135097A (zh) 补偿式脉冲发电机转子加工工艺
EP3217515A1 (en) Rotor, electric machine and associated method
CN114346598B (zh) 一种高速永磁电机转子的制作方法
CN107465286B (zh) 一种永磁转子结构
CN100526007C (zh) 转臂轴承内孔的磨削加工工艺及专用夹具
WO2023015736A1 (zh) 一种磁悬浮电机轴的定位工装、电机转子及组装方法
CN1962114A (zh) 径向磁悬浮轴承结构的制造工艺
US20190238016A1 (en) Rotor for an electric machine, electric machine with the rotor and to method for producing the rotor
JP2007536882A (ja) 軟金属電気機械要素と、それを作る方法
JP2011224746A (ja) コレットチャック及びそれを用いたリング磁石の内面研削方法
CN113726108A (zh) 一种磁悬浮电机转子组装方法及工装
KR101143425B1 (ko) 하이브리드형 정압에어베어링
CN205799122U (zh) 精密回转运动副
US20200343787A1 (en) Rotor of an electric machine and method for producing same
CN212012301U (zh) 一种表贴式高速永磁电机的转子
JPH0698489A (ja) サーボモータ用ロータ
CN218497941U (zh) 磁悬浮轴承用磁环的加工设备、磁环及磁悬浮轴承
CN105834850B (zh) 一种精密回转运动副
CN215120372U (zh) 一种电机外转子

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant