高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明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)。本發(fā)明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。
【專利說明】高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電機(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)】
[0002]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。
[0003]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】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明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。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明是通過以下技術(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。
[0006]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)。
[0007]保護(hù)套為半導(dǎo)磁合金保護(hù)套。
[0008]沿保護(hù)套外表面均勻開設(shè)螺旋槽。
[0009]保護(hù)套與永磁體采用過盈配合。
[0010]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)。
[0011]優(yōu)點(diǎn)及效果:本發(fā)明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)。本發(fā)明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。
[0012]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明的轉(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。
[0013]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)。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明的軸向截面圖；
圖2為本發(fā)明的保護(hù)套示意圖；
圖3為本發(fā)明的保護(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。。
[0015]【具體實(shí)施方式】:下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述:
如圖1所示，本發(fā)明提供一種高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸1、轉(zhuǎn)子鐵心2、永磁體3和保護(hù)套4，轉(zhuǎn)子鐵心2套在轉(zhuǎn)軸I上永磁體3套在轉(zhuǎn)子鐵心2上，保護(hù)套4套在永磁體3上，在轉(zhuǎn)軸I內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)子冷卻通道6。
[0016]轉(zhuǎn)子冷卻通道6開設(shè)在轉(zhuǎn)軸I中心處，在冷卻通道6內(nèi)通入水或油等冷卻介質(zhì)。
[0017]保護(hù)套4為半導(dǎo)磁合金保護(hù)套。沿保護(hù)套4外表面均勻開設(shè)螺旋槽5。電機(jī)轉(zhuǎn)子采用面貼式永磁體3，保護(hù)套4與永磁體3采用過盈配合。
[0018]轉(zhuǎn)子鐵心2為低損耗的硅鋼片材料或碳素鋼材料，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵心2為碳素鋼材料時，
其與轉(zhuǎn)軸I采用一體化結(jié)構(gòu)。
[0019]本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中保護(hù)套4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4的半導(dǎo)磁作用，減小了氣隙磁路，可以大大減小永磁體3的厚度，從而有效的降低保護(hù)套4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4外表面開設(shè)螺旋槽5，螺旋槽5的開設(shè)進(jìn)一步減小了保護(hù)套4厚度，而且可以阻斷保護(hù)套4中的渦流回路，從而降低了保護(hù)套4中渦流損耗，且螺旋槽5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)軸I中心處開設(shè)冷卻通道6，由于轉(zhuǎn)軸中心I處半徑遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)子外徑，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6內(nèi)可以很方便的通入水或油等冷卻介質(zhì)；保護(hù)套4和永磁體3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2和轉(zhuǎn)軸1，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3在高溫情況下易發(fā)生不可逆退磁的問題。
【權(quán)利要求】
1.一種高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:包括轉(zhuǎn)軸(I)、轉(zhuǎn)子鐵心(2)、永磁體(3)和保護(hù)套(4)，轉(zhuǎn)子鐵心(2 )套在轉(zhuǎn)軸(I)上永磁體(3 )套在轉(zhuǎn)子鐵心(2 )上，保護(hù)套(4)套在永磁體(3 )上，在轉(zhuǎn)軸(I)內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)子冷卻通道(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:轉(zhuǎn)子冷卻通道(6)開設(shè)在轉(zhuǎn)軸(I)中心處，在冷卻通道(6)內(nèi)通入水或油等冷卻介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:保護(hù)套(4)為半導(dǎo)磁合金保護(hù)套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:沿保護(hù)套(4)外表面均勻開設(shè)螺旋槽(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:保護(hù)套(4)與永磁體(3)采用過盈配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:轉(zhuǎn)子鐵心(2)為低損耗的硅鋼片材料或碳素鋼材料，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵心(2)為碳素鋼材料時，其與轉(zhuǎn)軸(I)采用一體化結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H02K1/32GK104377859SQ201410673103
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月23日
【發(fā)明者】王大朋, 鞠孝偉, 霍國亮, 朱連成 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)