一种高速永磁电机转子的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种高速永磁电机转子的制作方法，包括以下步骤：一：按照粗车、热处理、精车、电加工、热处理、电加工、磨外圆和珩磨内孔的顺序制作护套；二：按照粘接、高温固化和磨外圆的顺序制作永磁体组件；其中，永磁体组件由永磁体轴向两端分别同轴粘接一个堵盖制成，且每个堵盖另一端同轴粘接一个工艺轴；三：将二中的永磁体组件同轴装配于一中的护套，形成带工艺轴的电机转子，并对其进行热处理和磨外圆；四：车掉工艺轴得到电机转子；五：在动平衡机上对电机转子进行动平衡试验；六：采用径向平行充磁的方法，对电机转子进行整体充磁，使剩余磁感应强度达到Br＝1.04

【技术实现步骤摘要】
一种高速永磁电机转子的制作方法


[0001]本专利技术涉及电机生产工艺
，具体涉及一种高速永磁电机转子的制作方法。

技术介绍

[0002]高速永磁电机(PMSM)具有功率密度高、运行可靠、功率因数高、控制特性好的优点，近年来在离心压缩机、飞轮储能、涡轮发电、电主轴等领域得到了广泛应用，目前高速电机转速范围从20000r/min到100000r/min，高转速下的转子承受巨大的切向与径向应力，传统电机的表贴式或内置式转子结构简单，生产工艺成熟，但不适于高速电机转子结构。
[0003]为了解决转速超过50000r/min的高速永磁电机转子的结构强度问题，结构设计中无一例外的采用护套式结构保护永磁体的细长型转子，以避免产生过大的离心力，由于永磁体受压不受拉，采用护套对永磁体进行保护，永磁体与护套采用过盈配合，这样永磁体表面会产生压应力用于抵消离心应力，保护永磁体不承受过大的拉应力。这种转子虽然结构简单，但生产工艺难度大，首先护套通常为薄壁结构，与永磁体过盈装配后，易产生变形，导致形位公差超标，再进行高速动平衡时，无法平衡出合格的转子；其次该类转子通常采用永磁体先充磁后装配，最后动平衡的工艺流程，但对于高速大功率电机转子，磁场力会影响动平衡效果。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种高速永磁电机转子的制作方法，能够提高高速永磁电机转子的制造精度。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种高速永磁电机转子的制作方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一：按照粗车、热处理、精车、电加工、热处理、电加工、磨外圆和珩磨内孔的工艺顺序制作护套；
[0007]步骤二：按照粘接、高温固化和磨外圆的工艺顺序制作永磁体组件；其中，永磁体组件包括：永磁体、堵盖和工艺轴，永磁体的轴向两端分别同轴粘接一个堵盖，每个堵盖的另一端同轴粘接一个工艺轴；
[0008]步骤三：将步骤二制作的永磁体组件同轴装配于步骤一制作的护套中，形成带工艺轴的电机转子，并对其进行热处理和磨外圆；
[0009]步骤四：车掉工艺轴，得到电机转子；
[0010]步骤五：在动平衡机上按照G2.5级对电机转子进行动平衡试验；
[0011]步骤六：采用径向平行充磁的方法，对电机转子进行整体充磁，使剩余磁感应强度达到Br＝1.04
±
0.03T，充磁完成后对电机转子进行磁拉力检测，以确保电机转子周向一圈均匀充磁。
[0012]优选地，所述步骤一中，同时对护套的外圆和内孔进行粗车，且单边留1mm的精加工余量。
[0013]优选地，所述步骤一中，对护套外圆精车，且单边留0.2mm的精加工余量。
[0014]优选地，所述步骤一中，精车之后的电加工为对护套进行线切割切内孔，且单边留0.2mm的精加工余量。
[0015]优选地，所述步骤一中，第二次电加工为对护套进行慢走丝切内孔，使内径达到φ36mm，误差为0～
‑
0.01mm。
[0016]优选地，所述步骤一中，以内孔为基准，磨外圆后护套外径为φ41
±
0.005mm；以外圆为基准，珩磨内孔后内径为φ36mm、表面粗糙度为Ra0.4，且内径的误差为0～
‑
0.005mm。
[0017]优选地，所述步骤二中，粘接所使用的粘接剂为高温粘接剂D97，高温固化的条件为150℃的环境下保温6h。
[0018]优选地，所述步骤二中，以工艺轴的中心孔为基准，按护套内孔尺寸的平均值，一对一配磨永磁体的外圆，使永磁体与护套之间的过盈量为0.012～0.018mm，永磁体的外圆表面粗糙度为Ra0.4。
[0019]优选地，所述步骤三中，装配过程中将护套加热到350℃，永磁体组件冷却到
‑
80℃。
[0020]优选地，所述步骤五中，动平衡试验时，以永磁体组件两端的堵盖为去料带，钻孔深度不大于5mm，直径不大于3mm。
[0021]有益效果：
[0022]1、本专利技术的制作方法，分别加工好护套和永磁体组件，并将二者装配加工后，采用先动平衡后整体充磁的工艺顺序，避免充磁后磁性对动平衡精度的影响，可保证转子高转速下运行稳定性；同时，采用工艺轴定位的方式，减少了电机转子磨削时对护套外圆的变形影响；总之，采用该制作方法制作的电机转子尺寸和形位公差均可满足设计要求，降低了尺寸超差问题的发生率，提高了零件的生产效率和质量，且该制作方法可应用于类似结构中。
[0023]2、本专利技术中采用工艺轴定心，磨削永磁体组件外圆的方案，保证护套与永磁体组件有效组合加工，且过盈量在预设范围内，工艺基准在热装前后无变化，同轴度好，工艺轴与护套内孔无接触，避免了传统方案磨外圆时使护套受力变形的问题，可保证永磁体组件制造精度。
[0024]3、本专利技术中采用永磁体粘接堵盖的方式，在高速动平衡试验时可以堵盖作为去料带，避免增加额外的去料零件，同时堵盖还能保护永磁体在高速运转下发生轴向变形。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中所制作的高速永磁电机转子的剖视图。
[0026]图2为本专利技术中所制作的永磁体组件的剖视图。
[0027]图3为本专利技术中所制作的高速永磁电机转子与工艺轴的配合示意图。
[0028]其中，1
‑
护套，2
‑
堵盖，3
‑
永磁体，4
‑
工艺轴。
具体实施方式
[0029]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0030]本实施例提供了一种高速永磁电机转子的制作方法，能够提高高速永磁电机转子的制造精度。
[0031]如图1所示，本实施例所制作的高速永磁电机转子的功率为60kW，最高转速为100000r/min，该转子由护套1、堵盖2和永磁体3组成，永磁体3同轴、过盈设置于护套1的轴向中部，轴向两端分别通过堵盖2封堵于护套1中；其中，永磁体3为圆柱形结构，堵盖2为圆盘状结构，护套1为两端开口的圆筒形结构，其轴向长度为280mm，外径为40mm；
[0032]本实施例中，护套1与堵盖2的材质均采用非导磁材料Incone718，永磁体3的材质采用SmCo，护套1与永磁体3之间的过盈量为0.03～0.04mm，护套1外圆的圆柱度要求为0.005mm。
[0033]基于以上要求，该高速永磁电机转子的制作方法包括以下步骤：
[0034]步骤一：制作护套1；
[0035]a)车：粗车外圆、内孔，单边留1mm的精加工余量；
[0036]b)热处理：进行时效处理，以释放应力、稳定护套1的尺寸，使硬度达到346～450HBS；
[0037]c)车：精车外圆，单边留0.2mm的精加工余量，轴向长度加工到预设尺寸；
[0038]d)电加工：线切割切内孔，单边留0.2mm的精加工余量；
[0039]e)热处理：进行时效，以进一步去应力、稳定护套1的尺寸；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：按照粗车、热处理、精车、电加工、热处理、电加工、磨外圆和珩磨内孔的工艺顺序制作护套；步骤二：按照粘接、高温固化和磨外圆的工艺顺序制作永磁体组件；其中，永磁体组件包括：永磁体、堵盖和工艺轴，永磁体的轴向两端分别同轴粘接一个堵盖，每个堵盖的另一端同轴粘接一个工艺轴；步骤三：将步骤二制作的永磁体组件同轴装配于步骤一制作的护套中，形成带工艺轴的电机转子，并对其进行热处理和磨外圆；步骤四：车掉工艺轴，得到电机转子；步骤五：在动平衡机上按照G2.5级对电机转子进行动平衡试验；步骤六：采用径向平行充磁的方法，对电机转子进行整体充磁，使剩余磁感应强度达到Br＝1.04
±
0.03T，充磁完成后对电机转子进行磁拉力检测，以确保电机转子周向一圈均匀充磁。2.如权利要求1所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，同时对护套的外圆和内孔进行粗车，且单边留1mm的精加工余量。3.如权利要求2所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，对护套外圆精车，且单边留0.2mm的精加工余量。4.如权利要求2所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，精车之后的电加工为对护套进行线切割切内孔，且单边留0.2mm的精加工余量。5.如权利要求4所述的高速永磁电机转子的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，第二次电加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振平，刘志明，杨建成，王康乐，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：