CN202475068U - 电机永磁体固定结构以及包括该结构的电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电机永磁体固定结构以及包括该结构的电机。其中电机永磁体固定结构包括转子铁芯；永磁体，覆盖在转子铁芯的外表面上；以及复合材料层，包括围绕永磁体外表面设置的扩幅纤维束。根据本实用新型，可以解决现有技术中由于保护永磁体的保护层厚度过大，导致永磁体与定子绕组之间的间隙过大而漏磁的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机领域，具体而言，涉及电机永磁体固定结构以及包括该结构的电机。
背景技术
目前，高速电机在商用空调器领域的应用日趋广泛，但是受转子永磁体固定可靠性差以及永磁体抗拉强度低的制约，永磁体所受离心力必须限制在一定的范围内，电机的转速不能过高，转子的外径也不能过大。这样就造成了现有的高速电机很难满足商用空调器对电机转速越来越高的要求。为了克服这一困难，就需要对永磁体采取有效的保护措施，增大永磁体固定的牢固性。
现有的保护永磁体的措施有两种：一种保护方法是采用碳纤维绑扎永磁体；另一种是在永磁体外加装非导磁保护套。采用碳纤维绑扎永磁体的方法，碳纤维束不能堆积过厚，否则会导致定子与转子之间间隙过大而发生漏磁，但很薄的碳纤维束又对永磁体两端部位的保护相对薄弱，容易发生永磁体甩出的事故。采用加装保护套保护永磁体的方法，也无法避免定子与永磁体之间间隙过大的缺陷，对永磁体的保护不够可靠，大的间隙会增加漏磁系数，对电机效率存在不利影响。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种电机永磁体固定结构以及包括该结构的电机，可以减小永磁体表面的保护层厚度，避免因永磁体与定子绕组之间的间隙过大而漏磁的问题。
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电机永磁体固定结构，包括：转子铁芯；永磁体，覆盖在转子铁芯的外表面上；以及复合材料层，包括围绕永磁体外表面设置的扩幅纤维束。
进一步地，扩幅纤维束为扩幅碳纤维束。
进一步地，扩幅碳纤维束的宽度为9～11mm。
进一步地，多个扩幅纤维束层叠交错缠绕在永磁体外表面。
进一步地，复合材料层还包括浸润扩幅纤维束的树脂基体。
进一步地，转子铁芯侧壁设置有凸出部，凸出部沿转子铁芯轴向方向延伸，凸出部与复合材料层内表面相贴合，将复合材料层内表面与转子铁芯外表面之间的空隙分割成若干独立的空间，永磁体设置在独立空间中。
进一步地，凸出部为条状凸起，沿轴向方向的长度与转子铁芯沿轴向方向的长度相对应。
进一步地，凸出部为沿转子铁芯的轴向方向粘贴在其外壁上的铝条。
进一步地，电机永磁体固定结构还包括保护套，与转子铁芯两端固定连接，压紧复合材料层。
根据本实用新型的另一个方面，提供了一种电机，包括前述任一项的电机永磁体固定结构。
应用本实用新型的技术方案，在永磁体外表面设置扩幅纤维束组成的复合材料层，减小了复合材料层的厚度，进而减小了永磁体与定子绕组之间的间隙，避免了漏磁现象的发生。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本实用新型的实施例的电机结构示意图；以及
图2示出了根据本实用新型的实施例的电机的横截面示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1～2所示，根据本实用新型的实施例，电机包括转轴10、转子铁芯20、复合材料层30、永磁体40、保护套50和保护套60，以及铝条80。
其中由硅钢片制成的转子铁芯20固定在电机转轴10的外表面，随电机转轴10一起转动。永磁体40覆盖在转子铁芯20的外表面上，复合材料层30围绕永磁体40外表面设置。保护套50、60固定在转子铁芯20两端，压紧复合材料层30。
复合材料层30具体为碳纤维增强复合材料层。碳纤维增强复合材料包括将碳纤维束通过扩幅上浆机构进行预处理，所加工成的宽度为9～11mm的扩幅碳纤维束31。在获得扩幅碳纤维束31后，将若干扩幅碳纤维束31采用层叠交错的绑扎方式缠绕在永磁体40外表面上，再通过树脂膜渗透成型工艺，使环氧树脂浸润扩幅碳纤维束31，固化后形成以环氧树脂为基体的高性能碳纤维增强复合材料。
通过对碳纤维束进行扩幅上浆处理，不仅可以有效减小碳纤维束的厚度，减少无法浸润的碳纤维数量，而且上浆剂还可以作为连接碳纤维和基体树脂之间的桥梁，使形成的碳纤维增强复合材料更加牢固可靠。
在减小了扩幅碳纤维束31厚度的基础上，可以对扩幅碳纤维束31采用层叠交错的绑扎方式，有效增加碳纤维增强复合材料各个方向的抗拉强度。而复合材料层30整体厚度受到控制，可以减小永磁体40与定子绕组之间的间隙，从而减小漏磁系数，提高电机效率。这里的复合材料层30并不仅限于由扩幅碳纤维束31和环氧树脂构成，根据实际需要，可以将扩幅碳纤维束31替换成为其他可扩幅的非导磁性材料，或者将环氧树脂替换成为其他树脂。
转子铁芯20侧壁设置有4根条状凸起，4根条状凸起沿转子铁芯20周向方向均匀设置，且沿轴向方向的长度与转子铁芯20沿轴向方向的长度相同。条状凸起的数量这里并不限于4个，应该根据现场需要来进行设置。该条状凸起可以与转子铁芯20一体成型，也可以是沿转子铁芯20的轴向方向粘贴在转子铁芯20的外壁上的铝条80，或者其它的条状支撑结构。复合材料层30的内表面与铝条80的外表面相贴合，铝条80将复合材料层30与转子铁芯20之间的环形空隙分隔成4个大小相同且相对独立的空间。永磁体40设置在该空间内，形成磁瓦。
永磁体40的外表面与复合材料层30的内表面相贴合，永磁体40的内表面与转子铁芯20的外表面相贴合，形成良好的配合关系。转子铁芯20两个端面胶接有非导磁材料制成的保护套50、60，用于压紧位于转子铁芯20两端的扩幅碳纤维束31。在转子铁芯20两端采用扩幅碳纤维束31绑扎和保护套50、60相结合的方式，可以有效增强转子铁芯20两端的可靠性，防止永磁体40甩出。
在装配永磁体40时，首先利用上浆扩幅机构对碳纤维束进行上浆扩幅处理，形成扩幅碳纤维束31，处理后的扩幅碳纤维束31的宽度为9～11mm，可以有效减小扩幅碳纤维束31的厚度，减少无法浸润的碳纤维数量，提高碳纤维增强复合材料的强度。然后将若干扩幅碳纤维束31采用层叠交错的绑扎方式缠绕在永磁体40外表面，形成碳纤维预成型体。这种绑扎方式可以有效增强碳纤维增强复合材料各个方向的抗拉强度。
当永磁体40表面缠绕了一定厚度的扩幅碳纤维束31后，采用树脂膜渗透成型工艺，在碳纤维预成型体上形成以环氧树脂为基体的高性能碳纤维复合材料。最后利用树脂传递模塑成型工艺加工两个保护套50、60，胶接固定到转子铁芯20两端，将已经固化好的复合材料层30压在下面，防止两端的永磁体40甩出电机。保护套50、60的材质可以是碳纤维复合材料，也可以是其他非导磁材料。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例利用新型的碳纤维绑扎方式为转子表贴式永磁体提供了可靠的保护措施。在现有技术中，通常绑扎用的碳纤维采用碳纤维集束的方式，这样绑扎后的碳纤维复合材料层厚度很大，并且处于集束内部的碳纤维很难与基体树脂进行浸润固化，导致最终形成的碳纤维复合材料强度不高。本实用新型的技术方案对集束的碳纤维进行上浆扩幅处理，这样不仅可以有效减小碳纤维束的厚度，减少无法浸润的碳纤维数量，上浆剂还可以作为连接碳纤维和基体树脂之间的桥梁，使形成的碳纤维增强复合材料更加可靠。在减小了碳纤维束厚度的基础上，可以对碳纤维束采用层叠交错的绑扎方式，有效增强碳纤维增强复合材料各个方向的抗拉强度。碳纤维增强复合材料的整体厚度受到控制，就可以有效减小永磁体与定子绕组之间的间隙，从而减小漏磁系数，提高电机效率。在转子两端，采用碳纤维增强复合材料预制保护套的方式，先用树脂传递模塑成型工艺PTM加工两个保护套，然后用胶固定到转子铁芯两端，将已经固化好的碳纤维层压在下面，防止两端的永磁体甩出电机，增加了两端的可靠性。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电机永磁体固定结构，其特征在于，所述结构包括：
转子铁芯(20)；
永磁体(40)，覆盖在所述转子铁芯(20)的外表面上；以及
复合材料层(30)，包括围绕所述永磁体(40)外表面设置的扩幅纤维束。
2.根据权利要求1所述的电机永磁体固定结构，其特征在于，所述扩幅纤维束为扩幅碳纤维束(31)。
3.根据权利要求2所述的电机永磁体固定结构，其特征在于，所述扩幅碳纤维束(31)的宽度为9～11mm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电机永磁体固定结构，其特征在于，多个所述扩幅纤维束层叠交错缠绕在所述永磁体(40)外表面。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的电机永磁体固定结构，其特征在于，所述复合材料层(30)还包括浸润所述扩幅纤维束的树脂基体。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的电机永磁体固定结构，其特征在于，所述转子铁芯(20)侧壁设置有凸出部，所述凸出部沿所述转子铁芯(20)轴向方向延伸，所述凸出部与所述复合材料层(30)内表面相贴合，将所述复合材料层(30)内表面与所述转子铁芯(20)外表面之间的空隙分割成若干独立的空间，所述永磁体(40)设置在所述独立空间中。
7.根据权利要求6所述的电机永磁体固定结构，其特征在于，所述凸出部为条状凸起，所述条状凸起沿轴向方向的长度与所述转子铁芯(20)沿轴向方向的长度相对应。
8.根据权利要求6所述的电机永磁体固定结构，其特征在于，所述凸出部为沿所述转子铁芯(20)的轴向方向粘贴在其外壁上的铝条(80)。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的电机永磁体固定结构，其特征在于，所述电机永磁体固定结构还包括保护套(50，60)，所述保护套(50，60)与所述转子铁芯(20)两端固定连接，压紧所述复合材料层(30)。
10.一种电机，包括电机永磁体固定结构，其特征在于，所述电机永磁体固定结构为权利要求1～9中任一项所述的电机永磁体固定结构。
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