[發(fā)明專利]一種高速電機(jī)多層碳纖維-磁粉復(fù)合轉(zhuǎn)子及制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110810563.7
• 申請(qǐng)日: 2021-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN113270957B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王惠軍;張鳳閣;姚金宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/28
• 分類號(hào): H02K1/28;H02K1/02;H02K15/02;B32B33/00;B32B9/00;B32B9/04
• 代理公司: 北京天匯航智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11987
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發(fā)明公開了一種新型高速電機(jī)多層碳纖維?磁粉復(fù)合轉(zhuǎn)子及制作方法，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子離心力在徑向的變化，改變磁粉膠膜與碳纖維的厚度比，沿徑向向外，磁粉膠膜與碳纖維的厚度比降低，這樣，單位體積內(nèi)碳纖維的含量升高，復(fù)合磁性材料層的強(qiáng)度提高，抵抗離心力的能力提高；并且，對(duì)于現(xiàn)有的磁粉膠膜與碳纖維厚度比恒定的轉(zhuǎn)子而言，為了達(dá)到與本發(fā)明相同的強(qiáng)度，需要額外纏繞碳纖維，這樣，本發(fā)明可以提高單位體積內(nèi)的磁粉含量，提高復(fù)合磁性材料的剩磁，提升電機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁性能；電機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁性能得到提升，可以省去燒結(jié)永磁體的使用，因此，可以避免由于燒結(jié)永磁體極間間隙導(dǎo)致應(yīng)力集中從而造成對(duì)碳纖維保護(hù)套的破壞，提高電機(jī)轉(zhuǎn)子的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)轉(zhuǎn)子制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型高速電機(jī)多層碳纖維-磁粉復(fù)合轉(zhuǎn)子及制作方法。

背景技術(shù)

高速永磁電機(jī)在航空航天、飛輪儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，然而，傳統(tǒng)面貼式高速永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子溫升和局部應(yīng)力成為高速電機(jī)向大功率、高轉(zhuǎn)速發(fā)展的關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)。

中國申請(qǐng)201280029583.X提出一種磁負(fù)載的復(fù)合材料轉(zhuǎn)子和制備磁負(fù)載預(yù)浸漬帶的方法，此方法雖為高速永磁電機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)子研究提供依據(jù)，但未考慮電機(jī)在高轉(zhuǎn)速情況下徑向離心力的變化趨勢(shì)，存在內(nèi)層碳纖維浪費(fèi)、單位體積磁粉膠膜過低的問題。中國申請(qǐng)202010969975.0提出一種復(fù)合轉(zhuǎn)子周向垂直纏繞制備方法，此方法雖為高速永磁電機(jī)用復(fù)合磁性材料纏繞提供依據(jù)，但并未考慮高速轉(zhuǎn)子離心力對(duì)復(fù)合磁性材料的影響，以及對(duì)磁粉膠膜厚度變化的復(fù)合磁性材料的纏繞方法。中國申請(qǐng)202010970896.1提出一種高速永磁電機(jī)用分層式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及制作方法，由于燒結(jié)永磁體的存在，因此，仍然存在由于燒結(jié)永磁體極間間隙導(dǎo)致的應(yīng)力集中問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種新型高速電機(jī)多層碳纖維-磁粉復(fù)合轉(zhuǎn)子及制作方法，用以解決高速電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力集中的問題。

本發(fā)明提供的一種新型高速電機(jī)多層碳纖維-磁粉復(fù)合轉(zhuǎn)子，包括：轉(zhuǎn)軸、在所述轉(zhuǎn)軸側(cè)表面層級(jí)纏繞的N層復(fù)合磁性材料層以及與所述N層復(fù)合磁性材料層過盈裝配的碳纖維保護(hù)套；其中，N≥2；

每層復(fù)合磁性材料層包括碳纖維層和鋪覆在所述碳纖維層上的磁粉膠膜，在所述轉(zhuǎn)軸側(cè)表面纏繞的每層復(fù)合磁性材料層中，所述磁粉膠膜在內(nèi)，所述碳纖維層在外；

在所述轉(zhuǎn)軸側(cè)表面纏繞的第一層復(fù)合磁性材料層中，所述磁粉膠膜的厚度與所述碳纖維層的厚度之比為4.8~5:1；在所述轉(zhuǎn)軸側(cè)表面纏繞的第N層復(fù)合磁性材料層中，所述磁粉膠膜的厚度與所述碳纖維層的厚度之比為0.8~1:1；

在所述轉(zhuǎn)軸側(cè)表面纏繞的第二層~第N-1層復(fù)合磁性材料層中，所述磁粉膠膜的厚度按照公式逐漸降低，其中，d_ex表示在第二層~第N-1層中每層中的磁粉膠膜相對(duì)于上一層中的磁粉膠膜降低的厚度，k_s表示第一層中磁粉膠膜與碳纖維層的厚度比，k_e表示第N層中磁粉膠膜與碳纖維層的厚度比，d_c為每層復(fù)合磁性材料層中碳纖維層的厚度。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明提供的上述新型高速電機(jī)多層碳纖維-磁粉復(fù)合轉(zhuǎn)子中，還包括：位于所述復(fù)合磁性材料層軸向的兩端的表面的環(huán)氧樹脂涂層，用于防止所述磁粉膠膜被氧化以及在高轉(zhuǎn)速情況下所述磁粉膠膜在離心力作用下?lián)p失。