[發明專利]一種混合勵磁式高速永磁電機轉子及制作方法

在審

• 申請號: 202010970871.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112039240A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 徐振耀;張鳳閣;于思洋;劉光偉
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/28;H02K15/03
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

一種混合勵磁式高速永磁電機轉子及制作方法，包括沿徑向由內向外依次設置的轉軸、燒結永磁體單元、磁粉膠膜與碳纖維復合單元和轉子護套；燒結永磁體單元由燒結永磁體塊、環氧樹脂填充物和碳纖維層組成，燒結永磁體塊在軸向長度相等，在徑向厚度不等，且燒結永磁體塊在周向按照中間高兩頭低的排列方式構成高速永磁電機轉子的每個磁極；所述磁粉膠膜與碳纖維復合單元由磁粉膠膜層和碳纖維層組成的數個磁粉膠膜和碳纖維復合子單元構成，磁粉膠膜層和碳纖維層的層數不等，但層數之和不變。本發明可提高電機轉子的機械強度、降低電機轉子的渦流損耗，提升電機轉子的許用線速度，從而解決傳統高速永磁電機轉子渦流損耗大溫升高，許用線速度低的問題。

技術領域

本發明屬于電機技術領域，具體涉及一種混合勵磁式高速永磁電機轉子及制作方法，該轉子可應用于高速永磁電機中。

背景技術

高速電機系統具有功率密度和可靠性高、體積小、重量輕和便于實現高速直驅(取消變速箱)等顯著優勢，非常適合并能滿足高端裝備和綠色制造的特殊要求，在高速磨床、空氣循環制冷系統、儲能飛輪、天然氣輸送高速離心壓縮機以及作為飛機或艦載供電設備的分布式發電系統等領域具有廣闊的應用前景。

目前高速電機主要有感應電機、開關磁阻電機和永磁電機三種類型，而永磁電機因具有效率和功率因數高、轉速運行范圍寬等突出優點，特別適合應用于高速高性能電機系統，現已成為高速電機研究與應用的主流，但現有高速永磁電機轉子損耗大溫升高、機械強度難以可靠保證以及許用線速度低，進而限制其向更大功率和更高轉速發展。此外，受限于轉子強度和溫升的限制，現有高速永磁電機的難度系數和運行品質(大功率、高轉速、高效率和高功率因數等)很難有進一步的提升，有必要探索高速永磁電機新的轉子拓撲結構。

發明內容

本發明提出了一種混合勵磁式高速永磁電機轉子及制作方法，其目的是在保證傳統高速永磁電機轉子勵磁磁場強度的前提下，降低電機轉子內的渦流損耗、提高電機轉子的機械強度以及許用線速度，突破制約高速永磁電機向更大功率和更高轉速發展的瓶頸技術，即功率與轉速提升受限于轉子溫升和強度的瓶頸技術，提升現有高速永磁電機的運行品質。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種混合勵磁式高速永磁電機轉子，包括轉軸、燒結永磁體單元、磁粉膠膜與碳纖維復合單元以及轉子護套；所述轉軸位于高速永磁電機轉子最內側，轉軸外側同軸套裝有燒結永磁體單元，燒結永磁體單元的外側同軸套裝有磁粉膠膜與碳纖維復合單元，磁粉膠膜與碳纖維復合單元外側設置有轉子護套，且轉子護套位于高速永磁電機轉子的最外側，且由多層碳纖維層Ⅲ組成；

所述燒結永磁體單元包括燒結永磁體塊、填充體及碳纖維層Ⅰ，相鄰所述燒結永磁體塊之間形成的間隙中填充有填充體，填充體與燒結永磁體塊共同形成環狀體，在環狀體的外側纏繞碳纖維層Ⅰ；每個高速永磁電機轉子的磁極由若干所述燒結永磁體塊組成，若干燒結永磁體塊的極弧系數相同，且燒結永磁體塊沿周向按照中間高兩頭低的排列方式設置，所述燒結永磁體塊在軸向長度相同，在徑向厚度不等。

組成所述轉子護套的碳纖維層Ⅲ的層數≤10層。

所述高速永磁電機轉子的磁極個數為偶數；所述填充體為環氧樹脂填充物組成，所述碳纖維層Ⅰ的層數≤4層，纏繞厚度≤0.8mm。