一种高功重比的高速永磁电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高功重比的高速永磁电机，本实用新型专利技术通过将永磁体镶嵌于硅钢片的转子铁心中和定子槽型采用闭口槽的设计提高电磁负荷，进而提高了电机功重比，本实用新型专利技术设置有前套环和后套环，使转子轴向加工误差通过这俩个调节俩个套环的长度进行补偿，本实用新型专利技术通过采用了碳纤维保护套、结构胶固定和提高转子动平衡精度等方法来实现高速永磁电机在高转速下的安全可靠运行，更高的转速代表着更高的功重比。

【技术实现步骤摘要】
一种高功重比的高速永磁电机
本技术属于永磁同步电机领域，具体涉及一种高功重比的高速永磁电机。
技术介绍
永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，高速永磁电机是永磁同步电机的高速化产品。一般高速电机是指转速超过10000rpm的电机，对于一定功率和转速范围内的电机，电机的主要尺寸决定于电磁负荷以及计算功率和转速之比，在电磁负荷和计算功率确定时，永磁同步电机的转速越高，则其尺寸更小，重量也更轻，因此其功重比(功率和重量之比)相较于中低速永磁电机也更高。由于行业的特殊性，在航空航天领域，对电机的重量非常敏感，如何设计制造出一款高功重比的电机是一个技术研究热点。在适宜作为飞机动力的涡轮-电混合动力领域，为了提高系统整体的功重比，应取消涡轮发动机与电机之间的减速机构，直接选用高速永磁电机与涡轮发动机同轴共转；而在此领域的微型涡轮发动机的转速通常在数万转，甚至高达10万转，因此如何设计并制造出一款高功重比同时又能安全可靠运行的高速永磁电机成为促进此领域技术进一步发展的关键，而目前国内尚未有功重比在10kW/kg以上的高速永磁电机。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述不足，提供一种高功重比的高速永磁电机，能够提供更高的功重比。为了达到上述目的，本技术包括外壳，外壳内设置有主轴，主轴的一端伸出外壳，主轴外套设有硅钢片转子铁心，硅钢片转子铁心外套设有永磁体，硅钢片转子铁心与永磁体的结合处涂抹有结构胶，永磁体外设置有定子铁心，永磁体外包裹有碳纤维保护套，硅钢片转子铁心的前端和后端分别设置有用于进行轴向禁锢的前端环和后端环，外壳的两个侧面内固定有前轴承和后轴承，主轴插入前轴承和后轴承内。硅钢片转子铁心与永磁体过盈配合。前端环和后端环上均开设有若干减重槽。硅钢片转子铁心内包裹有用于固定主轴的支撑体。外壳的两个侧面分别设置有前端盖和后端盖，前轴承和后轴承分别设置在前端盖和后端盖后。永磁体与定子铁心过盈配合。主轴上设置有前套环和后套环。与现有技术相比，本技术通过将永磁体镶嵌于硅钢片的转子铁心中和定子槽型采用闭口槽的设计提高电磁负荷，进而提高了电机功重比，本技术设置有前套环和后套环，使转子轴向加工误差通过这俩个调节俩个套环的长度进行补偿，本技术通过采用了碳纤维保护套、结构胶固定和提高转子动平衡精度等方法来实现高速永磁电机在高转速下的安全可靠运行，更高的转速代表着更高的功重比。附图说明图1为本技术的纵截面示意图；图2为本技术的横截面示意图；图3为本技术的支撑体减重示意图；图4为本技术中前端环或后端环的示意图；图5为本技术中前端盖的示意图；图6为本技术中后端盖的示意图；其中，1、主轴，2、支撑体，3、前端环，4、后端环，5、硅钢片转子铁心，6、永磁体，7、碳纤维保护套，8、前套环，9、后套环，10、前轴承，11、后轴承，12、前端盖，13、后端盖，14、外壳，15、定子铁心。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明。参见图1和图2，本技术包括外壳14，外壳14内设置有主轴1，主轴1的一端伸出外壳14，主轴1外套设有硅钢片转子铁心5，硅钢片转子铁心5外套设有永磁体6，硅钢片转子铁心5与永磁体6的结合处涂抹有结构胶，永磁体6外设置有定子铁心15，永磁体6外包裹有碳纤维保护套7，硅钢片转子铁心5的前端和后端分别设置有用于进行轴向禁锢的前端环3和后端环4，外壳14的两个侧面内固定有前轴承10和后轴承11，主轴1插入前轴承10和后轴承11内。硅钢片转子铁心5内包裹有用于固定主轴1的支撑体2。外壳14的两个侧面分别设置有前端盖12和后端盖13，前轴承10和后轴承11分别设置在前端盖12和后端盖13后。主轴1上设置有前套环8和后套环9。硅钢片转子铁心5与永磁体6过盈配合。永磁体6与定子铁心15过盈配合。前端环3和后端环4上均开设有若干减重槽。永磁体镶嵌于转子铁心中，俩者接合处涂抹乐泰E-120HP高强度结构胶，外面包裹一层壁厚0.5mm的碳纤维保护套，俩者之间为过盈配合；转子铁心俩端由前后俩个端环进行轴向禁锢，中心包裹支撑体；主轴和前后俩个端环之间采用径向顶丝紧固；前后端环俩侧各有一个套环分别抵住前后轴承的内环，转子轴向加工误差可通过俩个调节俩个套环的长度进行补偿；轴承选用高精度深沟球轴承，既可承受径向力，也可以承受轴向力(电机主要传递扭矩，轴向力不大，故不需要使用轴向止推轴承)。定子部分：前后轴承分别固定于前后端盖之中，前后端盖和外壳采用螺纹连接，其中前端盖采用轴向螺钉紧固，后端盖采用径向螺钉紧固，定子铁心与外壳采用过盈配合，轴向定位由外壳内部的凸台实现。主轴材料为42CrMo,调质处理；支撑体、前后端环、前后端盖和外壳均选用铝合金7075，表面做硬质阳极氧化；转子铁心采用川崎35JGH115型0.35mm硅钢片压合制成；永磁体选用高矫顽力的钐钴永磁体，原因是其具有更高的工作温度和更低的温度系数，在大转速温升较高的情况下其退磁成都更低；保护套选用东丽T700碳纤维，内壁磨削加工至要求精度；定子铁心采用川崎20JGH090型0.20mm硅钢片压合而成。一般高速永磁电机是将永磁体镶嵌在轴内，但由于轴所用材料一般为非导磁材料，会增加磁阻，降低磁通密度，本设计选择将永磁体镶嵌在硅钢片制成的转子铁心内，同时定子槽型选择闭口槽，降低了有效磁阻，增加了磁通密度，有利于提高电机的功率，进而提高功重比。为了保证高转速下转子的安全可靠运行，本技术在永磁体外装有一层碳纤维保护套，保护套与永磁体之间的过盈量根据仿真结果计算得出，保证转子高速旋转时，俩者接触面之间始终保持过盈配合不会打滑；当转子高速旋转时，永磁体所承受的径向离心力将转化为碳纤维保护套所承受的拉力，而碳纤维作为一种抗拉材料，其抗拉强度非常高；同时，在转子铁心和永磁体接合处涂抹乐泰E-120HP高强度结构胶，使永磁体与转子铁心成为一个整体；在以上设计基础上，电机转子部分装配完成后还要进行动平衡测试，精度G2.5级，加料位置为相邻永磁体间隙内，也可在前后端环处进行少量的减料，以上三者共同保证了转子的安全可靠运行。参见图3、图4、图5和图6，为了进一步提高高速永磁电机的功重比，本技术的结构件均选用轻质高强度铝合金材料，同时还对支撑体、前后端环、前后端盖等零件进行了减重优化设计，其中支撑体俩端壁厚减薄，只余中间一段用于与主轴进行配合；前后端环和前后端盖均加工有不同形状的减重孔来实现减重。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功重比的高速永磁电机，其特征在于，包括外壳(14)，外壳(14)内设置有主轴(1)，主轴(1)的一端伸出外壳(14)，主轴(1)外套设有硅钢片转子铁心(5)，硅钢片转子铁心(5)外套设有永磁体(6)，硅钢片转子铁心(5)与永磁体(6)的结合处涂抹有结构胶，永磁体(6)外设置有定子铁心(15)，永磁体(6)外包裹有碳纤维保护套(7)，硅钢片转子铁心(5)的前端和后端分别设置有用于进行轴向禁锢的前端环(3)和后端环(4)，外壳(14)的两个侧面内固定有前轴承(10)和后轴承(11)，主轴(1)插入前轴承(10)和后轴承(11)内。/n

【技术特征摘要】
1.一种高功重比的高速永磁电机，其特征在于，包括外壳(14)，外壳(14)内设置有主轴(1)，主轴(1)的一端伸出外壳(14)，主轴(1)外套设有硅钢片转子铁心(5)，硅钢片转子铁心(5)外套设有永磁体(6)，硅钢片转子铁心(5)与永磁体(6)的结合处涂抹有结构胶，永磁体(6)外设置有定子铁心(15)，永磁体(6)外包裹有碳纤维保护套(7)，硅钢片转子铁心(5)的前端和后端分别设置有用于进行轴向禁锢的前端环(3)和后端环(4)，外壳(14)的两个侧面内固定有前轴承(10)和后轴承(11)，主轴(1)插入前轴承(10)和后轴承(11)内。


2.根据权利要求1所述的一种高功重比的高速永磁电机，其特征在于，硅钢片转子铁心(5)与永磁体(6)过盈配合。


3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋志平，刘林涛，李资晨，陈喆，姚远，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61