一种提升高温高速永磁转子强度的结构制造技术

本发明专利技术提供了一种提升高温高速永磁转子强度的结构，包括转轴；所述转轴的最大外圆上机械加工有轴外圆凹槽和轴外圆凸台，在轴外圆凹槽内嵌入有切向磁钢，轴外圆凸台上粘结有径向磁钢；所述切向磁钢和径向磁钢形成转子磁钢，在转子磁钢的两端分别设有L型护套，在转子磁钢的中间设有圆环护套。本发明专利技术磁钢分段有利于降低转子涡流损耗，提升发电机效率；磁钢及护套的分段可使磁钢离心力均匀作用于护套上，使护套变形量及应力分布更加均匀，能规避转子高速旋转时因变形量过大而造成扫膛的风险，并提升转子强度确保护套不会受磁钢离心力作用而碎裂，能够有效提升永磁转子的耐高速能力。

【技术实现步骤摘要】
一种提升高温高速永磁转子强度的结构
本专利技术涉及一种提升高温高速永磁转子强度的结构，属于电气工程
，具体涉及一种最高转速达36000r/min的高速永磁转子结构，适用于高温高速发电机。
技术介绍
常规永磁转子采用钢护套包裹磁钢外圆防止磁钢受离心力作用被甩出，转子的钢护套常采用L型整体式护套与挡板的组合结构，L型整体式护套与挡板连接处采用胶粘接或激光焊接结构，如图7所示，通常采用L型整体式护套11来紧固磁钢10，即与磁钢10外圆表面接触的L型整体式护套11为一个整体，L型整体式护套11开口一侧与挡板9采用激光焊接进行连接，焊接后再与轴8连接，由于L型整体式护套11开口一侧径向方向限位不足，高速旋转时离心力将使开口一侧变形量更大，L型整体式护套11与挡板9焊接处易受切应力作用失效，使L型整体式护套11变形为喇叭口形状，且护套越长，开口侧的变形量越大，因此常规L型整体式护套11的结构大大降低了转子耐高速能力。综上所述，对转速高、半径大的转子，护套在自身离心力作用下就会产生较大径向变形，焊接或粘接位置被拉伸后因应力集中容易断裂，造成护套破裂或大变形而使转子失效；在高温高速条件下，高温环境会使普通金属材料的晶相发生变化，导致屈服强度降低，抗载荷能力变弱，高温环境的转子较常温更容易失效。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种提升高温高速永磁转子强度的结构，该种提升高温高速永磁转子强度的结构增强了永磁转子的机械强度，可确保永磁转子在高转速下安全运行。本专利技术通过以下技术方案得以实现。本专利技术提供的一种提升高温高速永磁转子强度的结构，包括转轴；所述转轴的最大外圆上机械加工有轴外圆凹槽和轴外圆凸台，在轴外圆凹槽内嵌入有切向磁钢，轴外圆凸台上粘结有径向磁钢；所述切向磁钢和径向磁钢形成转子磁钢，在转子磁钢的两端分别设有L型护套，在转子磁钢的中间设有圆环护套。所述转轴为空心结构。所述轴外圆凹槽和轴外圆凸台交替设置，形成一个整圆。采用磁钢分段技术，将径向磁钢分为三段安装，切向磁钢分为两段安装。采用热套法，让圆环护套和L型护套产生径向膨胀量后，分别将圆环护套和L型护套分块装配于转子磁钢上，并与转轴进行连接。所述圆环护套、L型护套的分割面与转子磁钢的分割面错开设置。本专利技术的有益效果在于：磁钢分段有利于降低转子涡流损耗，提升发电机效率；磁钢及护套的分段可使磁钢离心力均匀作用于护套上，使护套变形量及应力分布更加均匀，能规避转子高速旋转时因变形量过大而造成扫膛的风险，并提升转子强度确保护套不会受磁钢离心力作用而碎裂，能够有效提升永磁转子的耐高速能力。附图说明图1是本专利技术的爆炸图；图2是本专利技术转轴的结构示意图；图3是本专利技术的剖面图；图4是本专利技术切向磁钢和径向磁钢的剖面图；图5是本专利技术圆环护套的结构示意图；图6是本专利技术L型护套的结构示意图；图7为传统转子的结构示意图；图中：1-转轴，2-切向磁钢，3-径向磁钢，4-圆环护套，5-L型护套，6-轴外圆凹槽，7-轴外圆凸台，8-轴，9-挡板，10-磁钢，11-L型整体式护套。具体实施方式下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。如图1～6所示，一种提升高温高速永磁转子强度的结构，包括转轴1；所述转轴1的最大外圆上机械加工有轴外圆凹槽6和轴外圆凸台7，在轴外圆凹槽6内嵌入有切向磁钢2，轴外圆凸台7上粘结有径向磁钢3，限制磁钢工作时受到切向磁力而可能发生的周向转动；磁路结构采用Halbach形式，即所述切向磁钢2和径向磁钢3形成转子磁钢，径向磁钢3为磁场提供主要的径向磁通，切向磁钢为辅助的径向磁通，具有聚磁作用，并能减轻重量；其次，将传统L型整体式护套进行分段，在转子磁钢的两端分别设有L型护套5，在转子磁钢的中间设有圆环护套4。所述转轴1为空心结构，降低永磁转子重量和转动惯量，提升永磁转子的机电运行性能。所述轴外圆凹槽6和轴外圆凸台7交替设置，形成一个整圆。优选的，大尺寸的磁钢高速旋转时产生较大的涡流损耗，基于降低损耗的目的，采用磁钢分段技术，将径向磁钢3分为三段安装，切向磁钢2分为两段安装，以提升电机效率。进一步地，转子磁钢分段后尺寸减小，在转子高速运转时，转子磁钢外圆变形量更加均匀，对护套(圆环护套和L型护套)能够产生均匀的压力，改善护套(圆环护套和L型护套)的受力情况。在转子装配过程中，采用热套法，让圆环护套4和L型护套5产生径向膨胀量后，分别将圆环护套4和L型护套5分块装配于转子磁钢上，并与转轴1进行连接，实现大过盈装配，使转子磁钢具有较大的预压应力而不被离心力拉裂。所述圆环护套4、L型护套5的分割面与转子磁钢的分割面错开设置，确保两块磁钢(切向磁钢2和径向磁钢3)连接位置对护套(圆环护套和L型护套)产生的应力均匀过渡，提升护套(圆环护套和L型护套)高速旋转时的耐离心力能力。优选的，转轴1采用力学性能和导磁性能良好的1Cr17Ni2材料，实现高速永磁转子导磁结构与传动结构的一体化设计，减少零件加工和装配工序，提升轴的强度。优选的，转子磁钢材料选用耐高温的稀土磁钢，转子磁钢使用温度可达到500℃而不退磁，能满足永磁转子的高温使用需求。具体的，护套(圆环护套和L型护套)位于高速永磁转子的最大外圆上，受到的离心力最大，同时还受到转子磁钢离心力及过盈量的挤压作用，因此护套(圆环护套和L型护套)是转子强度设计最关键的零件。本专利技术护套(圆环护套和L型护套)采用高温合金材料，在400℃～500℃时仍能维持屈服应力为950MPa以上，能保证转子停止工作后恢复至初始状态，消除塑性变形的累积，有效提升转子的机械强度。具体的，高转速、大直径的转子工作时，离心力会使结构产生较大的变形量，而转子磁钢抗压不抗拉，为保护转子磁钢高速旋转时不被拉碎，护套(圆环护套和L型护套)和转子磁钢之间采用大过盈装配技术。综上所述，本专利技术的高温高速永磁转子主要由护套(圆环护套和L型护套)、转子磁钢(切向磁钢和径向磁钢)和转轴组成，解决了永磁转子高速旋转时磁钢因过盈量减小导致磁钢碎裂、磁钢粘接剂失效后金属护套受强离心力作用而变形、高温条件金属材料屈服强度降低致使转子强度变差的问题，有效提升永磁转子机械强度和耐高速能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升高温高速永磁转子强度的结构，包括转轴(1)，其特征在于：所述转轴(1)的最大外圆上机械加工有轴外圆凹槽(6)和轴外圆凸台(7)，在轴外圆凹槽(6)内嵌入有切向磁钢(2)，轴外圆凸台(7)上粘结有径向磁钢(3)；所述切向磁钢(2)和径向磁钢(3)形成转子磁钢，在转子磁钢的两端分别设有L型护套(5)，在转子磁钢的中间设有圆环护套(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种提升高温高速永磁转子强度的结构，包括转轴(1)，其特征在于：所述转轴(1)的最大外圆上机械加工有轴外圆凹槽(6)和轴外圆凸台(7)，在轴外圆凹槽(6)内嵌入有切向磁钢(2)，轴外圆凸台(7)上粘结有径向磁钢(3)；所述切向磁钢(2)和径向磁钢(3)形成转子磁钢，在转子磁钢的两端分别设有L型护套(5)，在转子磁钢的中间设有圆环护套(4)。


2.如权利要求1所述的提升高温高速永磁转子强度的结构，其特征在于：所述转轴(1)为空心结构。


3.如权利要求1所述的提升高温高速永磁转子强度的结构，其特征在于：所述轴外圆凹槽(6)和轴外圆凸台(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈恩涛，施道龙，张登平，卓亮，赵飞，葛发华，陈强，
申请(专利权)人：贵州航天林泉电机有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52