[發明專利]復合式高速永磁電機轉子及其制造方法

在審

• 申請號: 201710963743.2
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107800213A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 畢劉新
• 申請（專利權）人: 天津飛旋高速電機科技有限公司;天津飛旋科技有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K15/03
• 代理公司: 浙江英普律師事務所33238
• 代理人: 陳俊志

技術領域

本發明屬于高速電機領域，具體涉及一種復合式高速永磁電機轉子及其制造方法。

背景技術

目前的高速永磁電機轉子的主流結構如圖1所示，導磁軸1外表面用膠水貼永磁體塊2，然后外圈依次為金屬屏蔽套3(鋁套或者是銅套)和碳纖維護套4，最后兩端加上不導磁壓板5壓緊用于保護永磁體塊2。該結構的主要缺點為：

(1)永磁體外面的金屬屏蔽套和碳纖維護套都需要單獨制作好之后，然后通過過盈量套裝，采用的方法往往需要轉子進行液氮冷卻套裝或者是軸向加很大的壓力進行壓裝，這種制作工藝非常復雜而且低效率；

(2)永磁體往往是先充磁的，其強大的磁力，會使裝配極為困難，容易導致裝配工人受傷；

(3)為了保護永磁體，往往兩端還要通過過盈配合增加端板。

發明內容

本發明針對現有技術中永磁電機轉子制造工藝復雜、制造效率低、裝配困難危險大的問題，公開了一種更加簡便安全的轉子制造方法及結構合理的轉子。具體的公開了一種復合式高速永磁電機轉子的制造方法，復合式永磁電機轉子由軸、永磁塊、金屬箔、碳纖維組成，上述的金屬箔為導電金屬箔，最好是導電性好的金屬，其制造的步驟如下：

S1：加工轉子的軸，所述軸的中間形成凹部，兩側留有凸臺；

S2：永磁塊由若干小永磁塊組成，用膠水將小永磁塊沿軸的環向和軸向無縫隙地粘接到軸上，所述小永磁塊之間沿軸的環向和軸向成直線；

S3：用金屬箔將所述小永磁塊拼接成的永磁塊進行纏繞，纏繞總厚度按照集膚效應的透入深度確定；

S4：用高強度纖維將金屬箔包裹的外表面進行纏繞；

S5：選擇樹脂通過濕法纏繞工藝；

S6：固化樹脂；

S7：對高強度纖維表面進行精加工；

S8：對轉子進行整體充磁。

優選的是，在步驟S3中，金屬箔的最里一層和最外一層的通過膠水粘接，中間纏繞過程施加張力，因張力而導致的應力不能超過其屈服強度。

按照上術方法生產出來的永磁電機轉子，軸的本體從里到外依次包裹固定有永磁塊、金屬箔、高強度纖維，所述軸的本體上用于固定永磁塊的部位通過車床加工形成凹部，其兩端加工成用于限制所述永磁塊的凸臺，這與現有技術是不同的，現有技術是通過過盈配合形成端部。本發明中，兩端的凸臺可以阻擋中間的部件左右移動，對于高速旋轉結構至關重要。這與一體成型的生產工藝，極大地增強了轉子整體結構的穩定性。

優選的是，軸的凹部包裹固定的永磁塊由若干分塊的小永磁塊拼接形成，所述小永磁塊適應軸成弧形結構。永磁體過大會導致壓制燒結過程良品率低，因此大電機的永磁體無法做成整個圓筒型結構，特別是在50KW以上的電機，永磁體無法做成整個圓筒型結構。本發明中，小永磁塊為分塊的弧形結構，周向和軸向的數量按照需求粘貼小永磁塊。小永磁塊未充磁，通過膠水可以方便地粘接到軸上。小永磁塊環向和軸向填充滿，對齊排布，小永磁塊之間可以有小縫隙，但要均勻，而且縫隙越小越佳。

優選的是，小永磁塊拼接形成的縫隙成直線。因為小永磁塊是有極性的，相同極性的永磁體要對齊，否則會相互抵消磁場)。

優選的是，所述金屬箔纏繞在永磁塊上，纏繞總厚度根據集膚效應確定，所述銅箔纏繞在永磁塊上時，最里面及最外面一層采用膠水粘接，膠水優選環氧類，主要是因為碳纖維固化需要使用的也是環氧樹脂，所述金屬箔的厚度范圍為0.1-0.2mm。

銅箔單層厚度為d＝0.1mm左右的銅箔最佳，寬度L為磁鋼覆蓋的總長度，或者是磁鋼覆蓋總長度的整數分之一，纏繞總厚度Δ按照集膚效應確定。

下面以紫銅為例進行介紹，

μ－材料的磁導率，單位H/m，紫銅的磁導率4π*10^-7H/m；

σ－材料的電導率，單位S/m，紫銅的電導率5.8*10⁷S/m；

f—電磁頻率，單位Hz，通常取變頻器的載波頻率，本處取8kHz。

Δ＝集膚效應的透入深度，，將μ，σ，f的數值代入(1)式，計算出Δ＝0.74*10^-3m；

優選的是，所述金屬箔的厚度為0.1mm，這是因為0.1mm的金屬箔容易購買，太厚柔韌性不足，太薄容易損壞。

優選的是，上面所說的高強度纖維可以選擇碳纖維、凱夫拉或者是玻璃纖維，這三種纖維具有高強度、高模量和低密度的優點，也是工程上最經常使用的纖維，工藝成熟可靠。

優選的是，金屬箔用紫銅、鋁、銀等導電性好的金屬箔。