[發明專利]一種表貼式高速永磁同步轉子

在審

• 申請號: 202011622726.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112737177A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 弗雷迪·吉倫斯頓;杜友耀;高關中;高躍;劉立軍;鄧春志;盧彬;劉忠奇
• 申請（專利權）人: 臥龍電氣驅動集團股份有限公司;浙江龍創電機技術創新有限公司;臥龍電氣（上海）中央研究院有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K21/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 任美玲

本發明公開了一種表貼式高速永磁同步轉子，包括轉子軸(1)、若干組永磁鐵(2)、若干組硅鋼片(3)以及轉子鐵芯護套(4)，若干組所述永磁鐵(2)和若干組所述硅鋼片(3)分別沿所述轉子軸(1)的軸線方向粘貼于轉子軸(1)的表面，所述永磁鐵(2)和硅鋼片(3)在所述轉子軸(1)的環向方向上間隔分布，所述永磁鐵(2)與硅鋼片(3)的外徑相同，所述轉子鐵芯護套(4)套裝于所述永磁鐵(2)和硅鋼片(3)的外周。該表貼式高速永磁同步轉子可同時滿足高轉速、常功率范圍寬的要求且轉子鐵芯護套不存在應力集中。

技術領域

本發明涉及高速永磁電機/發電機技術領域，特別是涉及一種表貼式高速永磁同步轉子。

背景技術

高速永磁電機因其功率密度高、體積小、效率高等優點成為高速電機的重要發展方向，已成為國內外高速電機領域的研究熱點。

新能源汽車、實驗臺、軌道交通等驅動系統的電機/發電機需同時滿足高轉速和常功率范圍寬的要求。高轉速一般定義為轉子鐵芯的線速度大于100m/s。常功率范圍寬即電機/發電機的功率在額定轉速與最高轉速間保持不變，這種類型的電機/發電機通常具有很寬的轉速變化區間，其最高轉速通常為額定轉速的3倍以上，主要應用于無齒輪箱驅動系統。

現有技術中，廣泛應用于新能源汽車驅動系統的內置式永磁同步電機/發電機可以滿足常功率范圍寬的要求，但因其硅鋼片材料屈服強度較小導致不能滿足高轉速要求。

表貼式高速永磁電機/發電機因具備高強的非導磁合金護套/復合材料護套抵抗永磁鐵的離心力而可以滿足高轉速要求。

目前，主要有如下兩種常用的表貼式高速永磁電機轉子：

第一種如圖1所示，由無加強筋的轉子軸1、永磁鐵2、轉子鐵芯護套4構成，這種轉子的優點是轉子軸1、永磁鐵2在預緊力、旋轉載荷、熱膨脹載荷作用下變形均勻，轉子鐵芯護套4沒有應力集中；缺點是僅存在永磁轉矩，不存在磁阻轉矩，導致其弱磁區較小，也即不能滿足常功率范圍寬的要求。

第二種如圖2所示，由具備加強筋的轉子軸1、永磁鐵2、轉子鐵芯護套4構成，這種轉子的優點是轉子軸1的加強筋可提高轉子的抗彎剛度、臨界轉速、減小轉子長度，同時轉子軸1的加強筋可以形成磁阻轉矩，因此可滿足常功率范圍寬的要求；缺點是轉子軸1的加強筋、永磁鐵2因材料彈性模量、熱膨脹系數不同而導致在預緊力、旋轉載荷、熱膨脹載荷作用下變形不均勻，轉子鐵芯護套4存在嚴重的應力集中、不滿足強度使用要求。

因此，開發一種表貼式高速永磁電機轉子，可同時滿足高轉速、常功率范圍寬的要求且轉子鐵芯護套不存在應力集中，是目前本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種表貼式高速永磁同步轉子，該表貼式高速永磁同步轉子可同時滿足高轉速、常功率范圍寬的要求且轉子鐵芯護套不存在應力集中。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種表貼式高速永磁同步轉子，包括轉子軸、若干組永磁鐵、若干組硅鋼片以及轉子鐵芯護套，若干組所述永磁鐵和若干組所述硅鋼片沿所述轉子軸的軸線方向粘貼于轉子軸的表面，所述永磁鐵和硅鋼片在所述轉子軸的環向方向上間隔分布，所述永磁鐵與硅鋼片的外徑相同，所述轉子鐵芯護套套裝于所述永磁鐵和硅鋼片的外周。

優選地，所述轉子鐵芯護套為金屬套，所述永磁鐵和硅鋼片與所述金屬套通過過盈裝配。

優選地，所述轉子鐵芯護套為通過復合材料絲線預緊力纏繞于所述永磁鐵和硅鋼片的復合材料護套。

優選地，所述復合材料護套的材質為樹脂和增強纖維的混合材料。

優選地，所述樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、氰酸酯、苯并惡嗪或者氰基樹脂，所述增強纖維為碳纖維、凱夫拉或玻璃纖維。