超高速永磁电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超高速永磁电机，包括机壳、设置在机壳中的保护套、芯轴、双列圆柱滚子轴承，所述保护套中设置有实心永磁体，保护套和芯轴为整体结构，双列圆柱滚子轴承装配在芯轴上，其特征在于：所述机壳内壁设置有向内凸起结构，所述双列圆柱滚子轴承的外壁安装在所述机壳向内凸起部位的内壁上。本实用新型专利技术针对传统转子结构的缺陷，提供一种转子外径小、同心程度好、旋转精度高、功率密度高，高速运行性能好的超高速永磁电机。

Super high speed permanent magnet motor

The utility model discloses an ultra-high speed permanent magnet motor, which comprises a casing, a protective sleeve, a mandrel and a double row cylindrical roller bearing arranged in the casing. The protective sleeve is provided with a solid permanent magnet, and the protective sleeve and the mandrel are an integral structure. The double row cylindrical roller bearing is assembled on the mandrel, which is characterized in that: the inner wall of the casing is provided with an inward convex structure, and the double row cylindrical roller bearing is arranged on the mandrel The outer wall of the roller bearing is installed on the inner wall of the inner convex part of the shell. The utility model aims at the defects of the traditional rotor structure, and provides an ultra-high speed permanent magnet motor with small outer diameter, good concentricity, high rotation accuracy, high power density and good high-speed operation performance.

【技术实现步骤摘要】
超高速永磁电机
本技术涉及电力传动
，尤其是涉及一种超高速永磁电机。
技术介绍
高速电机具有功率密度高、转动惯量小、可以直接驱动负载等特点，作为高速传动系统的核心部件，电机的结构、效率、可靠性、精度等决定了高速传动系统的综合性能。传统的高速电机转子结构主要有表贴式和三段式两种，分别如图1和图2所示。表贴式电机转子结构由永磁体、芯轴和保护套组成。三段式电机转子结构由永磁体、保护套和两个端轴组成，两个端轴和永磁体通过保护套的过盈配合连接在一起。然而两种转子皆有其结构特点带来的弊端。表贴式结构主要的弊端有：1.为了产生相同的磁通量，相对于采用实心永磁结构的转子，表贴式转子结构的转子外径要更大。转子外径的增大将使高速电机转子强度、风磨损耗、温升等问题更为突出；2.由风磨损耗、转子涡流损耗会引起转子温度上升。然而，常用作芯轴的材料，如钛合金、Inconel718、40CrNiMoA等，其热膨胀系数均大于常用永磁体材料，如钐钴和钕铁硼。因此温度升高时，表贴式结构永磁体将承受由于芯轴膨胀过快引起额外拉应力，这将使对永磁体的保护更加困难。三段式结构主要的弊端有：1.两侧芯轴部材料热膨胀系数通常高于中间永磁体热膨胀系数，由风磨损耗、转子涡流损耗引起温度升高时，两侧芯轴材料相对于中间永磁体材料膨胀更快，这将造成护套对永磁体保护能力下降；2.三段式结构中，两侧芯轴和中间永磁体的连接需要保证很高的同心度，对部件加工、装配要求极高，大大增加了加工、装配难度。若三段结构装配精度不高，将严重影响电机在高速运行下的性能。
技术实现思路
专利技术目的：本技术要解决的技术问题是提供一种超高速永磁电机，针对传统转子结构的缺陷，提供一种转子外径小、同心程度好、旋转精度高、功率密度高，高速运行性能好的超高速永磁电机。技术方案：本技术所述的超高速永磁电机，包括机壳、设置在机壳中的保护套、芯轴、双列圆柱滚子轴承，所述保护套中设置有实心永磁体，保护套和芯轴为整体结构，双列圆柱滚子轴承装配在芯轴上，所述机壳内壁设置有向内凸起结构，所述双列圆柱滚子轴承的外壁安装在所述机壳向内凸起部位的内壁上。进一步的，所述的双列圆柱滚子轴承包括外圈、内圈、圆柱滚子和保持架，所述内圈与芯轴配合安装，所述外圈通过过盈配合或者粘黏在机壳内壁上，所述圆柱滚子安装在外圈和内圈之间，圆柱滚子侧设有保持架。进一步的，所述的超高速永磁电机为以双列圆柱滚子轴承为中心的轴向对称结构，所述保护套两侧装配有作为机械输出端口的密封轴。为了方便将实心永磁体装配过程中盲孔气体的排出，并有利于转子散热，所述的保护套的内侧设置有若干个轴向排气孔。进一步的，所述的保护套为空心圆柱形，与所述实心永磁体进行过盈配合。进一步的，所述保护套与芯轴为整体结构，材料采用inconel718或钛合金。进一步的，所述电机中的定子采用无槽结构，所述电机中的电枢绕组在所述定子内、外侧进行环形缠绕。有益效果：本技术具有以下技术效果：1.采用实心永磁体结构，降低转子外径，从而减小电机高速旋转带来的转子强度、风磨损耗等问题。实心永磁体与护套直接进行过盈配合，转子温度升高时，没有芯轴膨胀过快引起的转子应力增大问题；2.该电机为中心对称结构，具有双永磁体，双电枢绕组，双机械输出端口，运行高效，平衡、稳定性能好，输出功率高；3.保护套-芯轴整体结构避免了通过永磁体、保护套、芯轴等结构多次嵌套后所带来的装配精度差、膨胀应力分散的问题，大大降低了由加工、装配带来的公差，保证了旋转精度。轴承外圈直接与机壳配合成一个整体具有装配牢固且散热性能好的特性，提高产品的使用寿命；整体转子结构的设计使得在同等输出效能的情况下减小了产品尺寸，拓展了应用范围。附图说明图1是现有表贴式高速电机结构示意图；图2是现有三段式高速电机结构示意图；图3是本技术的超高速永磁电机的结构示意图；图4是本技术保护套和芯轴整体结构剖面图。具体实施方式本实施例的超高速永磁电机如图3所示，包括中间两侧内壁向内凸起的机壳7，双列圆柱滚子轴承直接安装在机壳7向内凸起部位的内壁上。所述双列圆柱滚子轴承采用双排钢材质圆柱滚动体，包括外圈10、内圈12、圆柱滚子11、保持架8。所述圆柱滚子呈平行排列，可以有若干个，能够在外圈10和内圈12中间围绕芯轴13转动。所述圆柱滚子之间11装有保持架8，所述的保持架8内填有高速润滑脂。所述双列圆柱滚子轴承的轴承外圈10与机壳7向内凸起部位的内壁配合安装，外圈10可以通过过盈配合或者粘黏在所述机壳7上。超高速永磁电机以双列圆柱滚子轴承为中心轴向对称。保护套4位于芯轴13的两侧对称设置，与芯轴13为一体结构，一体结构的材料采用非导磁，高抗拉强度的材料，如:inconel718、钛合金的任意一种。双列圆柱滚子轴承装配在芯轴13的外侧，芯轴13与内圈12配合安装。以双列圆柱滚子轴承为中心，超高速永磁电机还包括两套对称实心永磁体5，两套对称定子2，两套对称电枢绕组3，两套对称密封轴1。实心永磁体5设置在保护套4的里面，二者进行过盈配合。优选情况下，实心永磁体5为圆柱形，保护套4为与实心永磁体5相适应的空心圆柱结构。所述两侧保护套4外侧与密封轴1过盈配合装配，并穿过端盖6，作为电机两侧的机械输出端口。定子2设置在机壳7的内壁，定子2可以为有槽定子也可以为无槽定子，采用有槽定子时，电枢绕组3在所述定子2槽内进行缠绕，采用无槽定子时，电枢绕组3在所述定子2内、外侧进行环形缠绕。电枢绕组3位于实心永磁体5的外围。如图4所示，保护套4靠近芯轴13的内侧开设若干个轴向排气孔9，一般设置为3到5个，用于所述实心永磁体5装配过程中盲孔气体的排出。在本技术技术方案中，采用圆柱形实心永磁体，将保护套、芯轴整合成一整体结构，芯轴装配双列圆柱滚子轴承，轴承外圈直接与机壳配合安装，避免了通过永磁体、保护套、芯轴、轴承多次嵌套后所带来的装配精度差、膨胀应力分散的问题，从而提升电机高速运转的性能。采用双列圆柱滚子轴承与对称转子结构装配，具有结构紧凑、刚性大、承载能力大的优点。轴承外圈与机壳直接接触,且接触面积大,大大提高了散热性能,提高了电机的使用寿命。该电机为中心对称结构，具有双永磁体，双电枢绕组，双机械输出端口，运行高效，平衡、稳定性能好，输出功率高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高速永磁电机，包括机壳(7)、设置在机壳(7)中的保护套(4)、芯轴(13)、双列圆柱滚子轴承，所述保护套(4)中设置有实心永磁体(5)，保护套(4)和芯轴(13)为整体结构，双列圆柱滚子轴承装配在芯轴(13)上，其特征在于：所述机壳(7)内壁设置有向内凸起结构，所述双列圆柱滚子轴承的外壁安装在所述机壳(7)向内凸起部位的内壁上。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高速永磁电机，包括机壳(7)、设置在机壳(7)中的保护套(4)、芯轴(13)、双列圆柱滚子轴承，所述保护套(4)中设置有实心永磁体(5)，保护套(4)和芯轴(13)为整体结构，双列圆柱滚子轴承装配在芯轴(13)上，其特征在于：所述机壳(7)内壁设置有向内凸起结构，所述双列圆柱滚子轴承的外壁安装在所述机壳(7)向内凸起部位的内壁上。


2.根据权利要求1所述的超高速永磁电机，其特征在于：所述的双列圆柱滚子轴承包括外圈(10)、内圈(12)、圆柱滚子(11)和保持架(8)，所述内圈(12)与芯轴(13)配合安装，所述外圈(10)通过过盈配合或者粘黏在机壳(7)内壁上，所述圆柱滚子(11)安装在外圈(10)和内圈(12)之间，圆柱滚子(11)侧设有保持架(8)。


3.根据权利要求1和2任一项所述的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：高起兴，王晓琳，邵阳阳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32