多層復(fù)合保護(hù)高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多層復(fù)合保護(hù)高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高，功率密度大，體積小，可以有效地節(jié)約材料；由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快；高速電機(jī)可與工作機(jī)或負(fù)載直接相連，省去了傳統(tǒng)的機(jī)械變速裝置，因而可減小噪音和提高傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。高速電機(jī)的研究與應(yīng)用符合節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，目前已成為國(guó)際電工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，在高速磨床、空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)、儲(chǔ)能飛輪、高速離心壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、航空航天等具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]永磁電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、力能密度高、無(wú)勵(lì)磁損耗、效率高等優(yōu)點(diǎn)，最適合于高速電機(jī)。高速高頻電機(jī)與普通電機(jī)相比設(shè)計(jì)難度較大，高速電機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)甚至十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，圓周速度可達(dá)200m/s以上，電機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，對(duì)于永磁電機(jī)來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子強(qiáng)度問(wèn)題更為突出，因?yàn)橛来朋w不能承受高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的拉應(yīng)力而必須對(duì)其采取保護(hù)措施，轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)及加工工藝也成為高速電機(jī)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。一般在永磁體上添加合金鋼保護(hù)套或純碳纖維保護(hù)套，合金鋼保護(hù)套會(huì)在保護(hù)套上產(chǎn)生大量的渦流損耗，造成永磁體溫升過(guò)高，易發(fā)生不可逆退磁的嚴(yán)重后果，當(dāng)采用純碳纖維保護(hù)套時(shí)，由于碳纖維材料的徑向彈性模量較小，會(huì)在永磁體分塊處或極間間隙處發(fā)生彎曲應(yīng)力，影響保護(hù)套的強(qiáng)度，同時(shí)碳纖維材料的軸向抗拉應(yīng)力較差，保護(hù)套軸向易發(fā)生損壞和劃破的現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響保護(hù)套的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多層復(fù)合保護(hù)高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其目的是解決目前合金保護(hù)套渦流損耗大、永磁體溫升高的問(wèn)題，還解決目前純碳纖維保護(hù)措施中，永磁體分塊或極間間隙對(duì)碳纖維造成的彎曲應(yīng)力和表面易損壞的問(wèn)題。
[0005]技術(shù)方案
[0006]—種多層復(fù)合保護(hù)高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體和保護(hù)套；永磁體套在轉(zhuǎn)子鐵芯上，保護(hù)套套在永磁體上。
[0007]保護(hù)套包括保護(hù)套內(nèi)層、保護(hù)套中層和保護(hù)套外層；保護(hù)套中層設(shè)置在保護(hù)套內(nèi)層和保護(hù)套外層之間，保護(hù)套內(nèi)層套在永磁體上。
[0008]保護(hù)套內(nèi)層為玻璃絲纖維或合金鋼套，保護(hù)套中層為碳纖維復(fù)合材料，保護(hù)套外層為玻璃絲纖維或合金鋼套，保護(hù)套內(nèi)層與保護(hù)套外層既可為相同材料又可為不同材料。
[0009]保護(hù)套內(nèi)層與永磁體相接觸，采用過(guò)盈配合。
[0010]當(dāng)保護(hù)套外層為玻璃絲纖維時(shí)采用小絲纏繞。
[0011]永磁體為徑向和軸向分塊結(jié)構(gòu)或環(huán)形整體結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0013]本發(fā)明提出一種多層復(fù)合保護(hù)高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、保護(hù)套內(nèi)層、保護(hù)套中層、保護(hù)套外層。保護(hù)套內(nèi)層、保護(hù)套中層和保護(hù)套外層共同組成高強(qiáng)度保護(hù)套，高強(qiáng)度保護(hù)套纏繞在永磁體外面，保護(hù)套內(nèi)層與永磁體相接觸，采用過(guò)盈配合。保護(hù)套內(nèi)層與保護(hù)套外層既可為相同材料又可為不同材料，保護(hù)套內(nèi)層和保護(hù)套外層可為玻璃絲纖維或合金鋼套，當(dāng)保護(hù)套外層為玻璃絲纖維時(shí)采用小絲纏繞。保護(hù)套中層為碳纖維復(fù)合材料。永磁體可為徑向和軸向分塊結(jié)構(gòu)或環(huán)形整體結(jié)構(gòu)。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中采用保護(hù)套三層結(jié)構(gòu)，其中保護(hù)套內(nèi)層與保護(hù)套外層的厚度都很小，遠(yuǎn)小于保護(hù)套中層的厚度，而保護(hù)套中層為非導(dǎo)磁導(dǎo)電的碳纖維材料，碳纖維材料的電導(dǎo)率很低，因此不論保護(hù)套內(nèi)層和外層采用合金鋼套還是玻璃絲纖維材料，在該保護(hù)套中渦流損耗都很小，解決了合金保護(hù)套渦流損耗大，轉(zhuǎn)子溫升高，永磁體易發(fā)生退磁的問(wèn)題。由于玻璃絲纖維材料和合金鋼材料的徑向彈性模量較大，保護(hù)套內(nèi)層纏繞玻璃絲纖維材料或合金鋼套，可以大大降低純碳纖維保護(hù)套時(shí)，由于永磁體分塊或極間間隙對(duì)碳纖維造成的彎曲應(yīng)力。保護(hù)套外層纏繞玻璃絲纖維或合金鋼套，可以解決純碳纖維保護(hù)套由于軸向抗拉應(yīng)力較差，表面易發(fā)生損壞和劃破的問(wèn)題。本實(shí)用新型的三層保護(hù)套轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不僅可以解決目前合金保護(hù)套渦流損耗大、永磁體溫升高的問(wèn)題，還解決了目前純碳纖維保護(hù)措施中，永磁體分塊或極間間隙對(duì)碳纖維造成的彎曲應(yīng)力和表面易損壞的問(wèn)題，本實(shí)用新型的三層保護(hù)套轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不僅渦流損耗低，且保護(hù)套表面不易損壞，可靠性強(qiáng)，能夠?qū)τ来朋w起到更好的保護(hù)作用。
[0016]該電機(jī)具有較高的可靠性，轉(zhuǎn)子強(qiáng)度高，不易損壞等特點(diǎn)，特別適合用作高速/超高速永磁發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的軸向截面圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的保護(hù)套軸向截面圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型的環(huán)形永磁體徑向截面圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型的分塊永磁體徑向截面圖；
[0021]圖中:1.轉(zhuǎn)子鐵芯，2.永磁體，3.保護(hù)套內(nèi)層，4.保護(hù)套中層，5.保護(hù)套外層。
[0022]【具體實(shí)施方式】:
[0023]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0024]如圖1所示，本發(fā)明是一種多層復(fù)合保護(hù)高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括包括轉(zhuǎn)子鐵芯1、永磁體2和保護(hù)套；永磁體2套在轉(zhuǎn)子鐵芯I上，保護(hù)套套在永磁體2上。
[0025]高強(qiáng)度保護(hù)套包括保護(hù)套內(nèi)層3、保護(hù)套中層4和保護(hù)套外層5 ;保護(hù)套中層4設(shè)置在保護(hù)套內(nèi)層3和保護(hù)套外層5之間，保護(hù)套內(nèi)層3套在永磁體2上。
[0026]保護(hù)套內(nèi)層3為玻璃絲纖維或合金鋼套，保護(hù)套中層4為碳纖維復(fù)合材料，保護(hù)套外層5為玻璃絲纖維或合金鋼套，保護(hù)套內(nèi)層3與保護(hù)套外層5既可為相同材料又可為不同材料。
[0027]保護(hù)套內(nèi)層3與永磁體2相接觸，采用過(guò)盈配合。
[0028]保護(hù)套內(nèi)層3與保護(hù)套外層5既可為相同材料又可為不同材料，保護(hù)套內(nèi)層3和保護(hù)套外層5可為玻璃絲纖維或合金鋼套，當(dāng)保護(hù)套外層5為玻璃絲纖維時(shí)采用小絲纏繞。保護(hù)套中層4為碳纖維復(fù)合材料。保護(hù)套中層4纏繞在保護(hù)套內(nèi)層3上。永磁體2可為徑向和軸向分塊結(jié)構(gòu)或環(huán)形整體結(jié)構(gòu)，如圖4所示。
[0029]本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中采用保護(hù)套三層結(jié)構(gòu)，其中保護(hù)套內(nèi)層3與保護(hù)套外層5的厚度都很小，遠(yuǎn)小于保護(hù)套中層4的厚度，而保護(hù)套中層4為非導(dǎo)磁導(dǎo)電的碳纖維材料，碳纖維材料的電導(dǎo)率很低，因此不論保護(hù)套內(nèi)層3和外層5采用合金鋼材料還是玻璃絲纖維材料，在該保護(hù)套中渦流損耗都很小，解決了合金保護(hù)套渦流損耗大，轉(zhuǎn)子溫升高，永磁體易發(fā)生退磁的問(wèn)題。由于玻璃絲纖維材料和合金鋼材料的徑向彈性模量較大，保護(hù)套內(nèi)層3纏繞玻璃絲纖維材料或合金鋼套，可以大大降低純碳纖維保護(hù)套時(shí)，由于永磁體2分塊或極間間隙對(duì)碳纖維造成的彎曲應(yīng)力。保護(hù)套外層5纏繞玻璃絲纖維或合金鋼套，可以解決純碳纖維保護(hù)套由于軸向抗拉應(yīng)力較差，表面易發(fā)生損壞和劃破的問(wèn)題。本實(shí)用新型的三層保護(hù)套轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不僅解決了目前合金保護(hù)套渦流損耗大、永磁體溫升高的問(wèn)題，還解決了目前純碳纖維保護(hù)措施中，永磁體2分塊或極間間隙對(duì)碳纖維造成的彎曲應(yīng)力和表面易損壞的問(wèn)題，本實(shí)用新型的三層保護(hù)套轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不僅渦流損耗低，且保護(hù)套表面不易損壞，可靠性強(qiáng)，能夠?qū)τ来朋w起到更好的保護(hù)作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多層復(fù)合保護(hù)高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯(I)、永磁體(2)和保護(hù)套；永磁體(2)套在轉(zhuǎn)子鐵芯(I)上，保護(hù)套套在永磁體(2)上； 保護(hù)套包括保護(hù)套內(nèi)層(3)、保護(hù)套中層(4)和保護(hù)套外層(5);保護(hù)套中層(4)設(shè)置在保護(hù)套內(nèi)層(3 )和保護(hù)套外層(5 )之間，保護(hù)套內(nèi)層(3 )套在永磁體(2 )上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合保護(hù)高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:保護(hù)套內(nèi)層(3)為玻璃絲纖維或合金鋼套，保護(hù)套中層(4)為碳纖維復(fù)合材料，保護(hù)套外層(5)為玻璃絲纖維或合金鋼套，保護(hù)套內(nèi)層(3)與保護(hù)套外層(5)既可為相同材料又可為不同材料。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種多層復(fù)合保護(hù)高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、保護(hù)套內(nèi)層、保護(hù)套中層、保護(hù)套外層。該電機(jī)具有較高的可靠性，轉(zhuǎn)子強(qiáng)度高，不易損壞等特點(diǎn)，特別適合用作高速/超高速永磁發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。
【IPC分類】H02K1/27, H02K11/00
【公開號(hào)】CN204906030
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420737616
【發(fā)明人】張鳳閣, 王雙翼, 趙新剛, 杜光輝, 劉光偉
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2014年12月1日