[實(shí)用新型]高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420705547.7
• 申請日: 2014-11-23
• 公開（公告）號: CN204258480U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王大朋;鞠孝偉;霍國亮;朱連成
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02K1/28
• 分類號: H02K1/28;H02K1/32
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)

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)動慣量較小，所以動態(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。

永磁電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、力能密度高、無勵磁損耗、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)萬轉(zhuǎn)甚至十幾萬轉(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，空氣和轉(zhuǎn)子表面的摩擦?xí)o電機(jī)帶來很大的損耗，轉(zhuǎn)子永磁體的渦流損耗也會很大，造成電機(jī)轉(zhuǎn)子溫升過高，而永磁體在溫度過高的情況下會發(fā)生不可逆退磁，給電機(jī)造成嚴(yán)重危害，因此電機(jī)的散熱成為電機(jī)設(shè)計(jì)的核心問題之一。對于永磁電機(jī)來說，轉(zhuǎn)子強(qiáng)度問題更為突出，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。目前常用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為非到磁合金護(hù)套轉(zhuǎn)子和非導(dǎo)磁導(dǎo)電碳纖維護(hù)套轉(zhuǎn)子，非導(dǎo)磁合金護(hù)套轉(zhuǎn)子會在轉(zhuǎn)子很大的渦流損耗，碳纖維護(hù)套結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)很差，都會造成轉(zhuǎn)子溫升過高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

實(shí)用新型目的：本實(shí)用新型提供一種高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其目的是解決以往的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)的情況下永磁體強(qiáng)度不夠而易發(fā)生破損的問題以及轉(zhuǎn)子渦流損耗大、熱量難以散出、溫升過高而嚴(yán)重影響電機(jī)可靠性和運(yùn)行壽命的問題。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于：包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體和保護(hù)套，轉(zhuǎn)子鐵心套在轉(zhuǎn)軸上永磁體套在轉(zhuǎn)子鐵心上，保護(hù)套套在永磁體上，在轉(zhuǎn)軸內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)子冷卻通道。

轉(zhuǎn)子冷卻通道開設(shè)在轉(zhuǎn)軸中心處，在冷卻通道內(nèi)通入水或油等冷卻介質(zhì)。

保護(hù)套為半導(dǎo)磁合金保護(hù)套。

沿保護(hù)套外表面均勻開設(shè)螺旋槽。

保護(hù)套與永磁體采用過盈配合。

轉(zhuǎn)子鐵心為低損耗的硅鋼片材料或碳素鋼材料，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵心為碳素鋼材料時，其與轉(zhuǎn)軸采用一體化結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)及效果：本實(shí)用新型是一種高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體、轉(zhuǎn)子冷卻通道，保護(hù)套。轉(zhuǎn)子冷卻通道開設(shè)在轉(zhuǎn)軸中心處，在冷卻通道內(nèi)通入水或油等冷卻介質(zhì)，保護(hù)套為半導(dǎo)磁合金保護(hù)套，沿保護(hù)套外表面均勻開設(shè)螺旋槽，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用面貼式永磁體，保護(hù)套與永磁體采用過盈配合。轉(zhuǎn)子鐵心可以為低損耗的硅鋼片材料，也可以為碳素鋼材料，當(dāng)為碳素鋼材料時，可以與轉(zhuǎn)軸采用一體化結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型避免永磁體在高溫情況下發(fā)生嚴(yán)重失磁甚至不可逆退磁，致使電機(jī)無法可靠運(yùn)行的現(xiàn)象。

本實(shí)用新型的有益效果如下：

本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中保護(hù)套采用半導(dǎo)磁合金保護(hù)套，與目前常用的非導(dǎo)磁合金保護(hù)套和碳纖維保護(hù)套相比，由于保護(hù)套的半導(dǎo)磁作用，減小了氣隙磁路，可以大大減小永磁體的厚度，從而有效的降低保護(hù)套的厚度，從而增加氣隙長度，氣隙長度的增加，不僅可以有效減小轉(zhuǎn)子渦流損耗，還有利于增加氣體中流體流量，更好的降低轉(zhuǎn)子溫度。在保護(hù)套外表面開設(shè)螺旋槽，螺旋槽的開設(shè)進(jìn)一步減小了保護(hù)套厚度，而且可以阻斷保護(hù)套中的渦流回路，從而降低了保護(hù)套中渦流損耗，且螺旋槽在高速旋轉(zhuǎn)時，形成螺旋氣流和氣壓，增加了氣流的散熱效果。在轉(zhuǎn)子中心處開設(shè)冷卻通道，由于轉(zhuǎn)軸中心處半徑較小，即使在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子中心處的線速度也很小，因此在轉(zhuǎn)子冷卻通道內(nèi)可以方便的通入水或油等冷卻介質(zhì)，保護(hù)套和永磁體中的渦流損耗，以及轉(zhuǎn)子表面風(fēng)摩耗，可以通過導(dǎo)熱系數(shù)較大的轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸，把熱量傳輸給冷卻通道內(nèi)的流體介質(zhì)，從而帶走轉(zhuǎn)子熱量，有效的降低轉(zhuǎn)子溫度，避免了高速電機(jī)轉(zhuǎn)子熱量難以散出和永磁體在高溫情況下易發(fā)生不可逆退磁的問題。

該高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子具有較高的可靠性、較好的散熱系統(tǒng)和較低的渦流損耗，其具有結(jié)構(gòu)簡單和轉(zhuǎn)子強(qiáng)度高等特點(diǎn)，特別適合用于高速永磁發(fā)電機(jī)和電動機(jī)。

附圖說明：

圖1為本實(shí)用新型的軸向截面圖；

圖2為本實(shí)用新型的保護(hù)套示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的保護(hù)套三維立體圖；

圖中：?1.轉(zhuǎn)軸，2.轉(zhuǎn)子鐵心，3.永磁體，4，保護(hù)套，5，螺旋槽，6.轉(zhuǎn)子冷卻通道。。