一种永磁电机转子及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁电机转子及其制造方法，涉及高速永磁电机领域，括永磁体、非导磁材料填充体、碳纤维护套、转子轴套、应力缓冲环、转子前端环和转子后端环，所述转子轴套上装配有应力缓冲环，所述应力缓冲环外侧设有永磁体，所述非导磁材料填充体设置在永磁体上，所述碳纤维护套设置在非导磁材料填充体外侧；通过在永磁体与转子轴套之间装配应力缓冲环，利用应力缓冲环可塑性较强特性，能够有效增大永磁体粘贴时的接触面，提高永磁体粘贴固定的稳定性，同时本发明专利技术的应力缓冲环能够改善永磁体粘贴面的应力分布，避免了在绑扎碳纤维护套时以及高速运转过程中，永磁体粘贴面受力不均而引起永磁体损坏。而引起永磁体损坏。而引起永磁体损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机转子及其制造方法


[0001]本专利技术涉及高速永磁电机领域，尤其涉及一种永磁电机转子及其制造方法。

技术介绍

[0002]在高速永磁电机应用领域，当转子表面线速度超过一定值时，高速永磁电 机转子一般采用分块式表贴结构，传统的表贴结构是将永磁体直接粘接在转子 轴套上，同时为了防止高速运转时，离心力使永磁体松动或脱落，永磁体外面 加非导磁金属薄壁护套过盈配合，或用非导磁金属丝、碳纤维带、玻璃纤维带 绑扎的方式来固定永磁体；
[0003]但上述方式存在以下缺陷：1.由于永磁体或转子轴套的加工工艺原因，永 磁体直接粘接在转子轴套上，两者接触面存在或多或少的间隙，将导致永磁粘 贴固定的可靠性降低，同时导致永磁体在转轴轴方向散热效率不足，影响磁钢 使用寿命；2、永磁电机转子中的永磁体为磁性材料，磁性材料较脆，而转子轴 套的材料一般为40Cr合金钢，材料较硬不易变形，转子外层护套或绑扎带固定 永磁体都为过盈配合，永磁体会受到较大的压应力，易导致永磁体粘贴面受力 不均而损坏或产生缺陷，影响电机质量；3、在电机高速运转时，电机转子永磁 体会产生较大的涡流损耗，这些损耗会转化为热量提高电机转子温度，碳纤维 护套导热能力较差，导致磁钢通过与定子之间的气隙散热效果不佳，容易造成 永磁体高温失磁；4、热态高速运行时，转子表面碳纤维复合材料护套的环向热 膨胀系数很小，高温时几乎不发生热膨胀，而其他部件膨胀量较大，从而使接 触面上过盈量大幅增加，进而导致护套环向拉应力的大幅度增加，护套在永磁 体与磁极间隔的交接处，径向压应力变化更加剧烈，弯曲应力急剧增加，严重 威胁转子安全。因此，本专利技术提出一种永磁电机转子及其制造方法，以解决现 有技术中的不足之处。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种永磁电机转子及其制造方法， 通过在永磁体与转子轴套之间装配应力缓冲环，利用应力缓冲环可塑性较强特 性，能够有效增大永磁体粘贴时的接触面，提高永磁体粘贴固定的稳定性，同 时本专利技术的应力缓冲环能够改善永磁体粘贴面的应力分布，避免了在绑扎碳纤 维护套时以及高速运转过程中，永磁体粘贴面受力不均而引起永磁体损坏。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种永磁电机转子，包括永磁体、非导磁材料填充体、碳纤维护套、转子 轴套、应力缓冲环、转子前端环和转子后端环，所述转子轴套上装配有应力缓 冲环，所述转子前端环套设在应力缓冲环一端，所述应力缓冲环外侧设有永磁 体，所述应力缓冲环上远离转子前端环的一端套设有转子后端环，所述非导磁 材料填充体设置在永磁体上，所述碳纤维护套设置在非导磁材料填充体外侧；
[0007]所述应力缓冲环包括外环、中环、内环、外环缓冲齿和内环缓冲齿，所述 外环内侧设有中环，所述中环内侧设有内环，所述外环上设有外环缓冲齿，所 述内环上设有内环缓
冲齿。
[0008]进一步改进在于：所述外环缓冲齿在外环上呈环形阵列设有多组，多组所 述外环缓冲齿均朝向中环的外侧壁方向。
[0009]进一步改进在于：所述内环缓冲齿在内环上呈环形阵列设有多组，多组所 述内环缓冲齿均朝向中环的内侧壁方向。
[0010]进一步改进在于：所述外环缓冲齿与中环的外侧之间以及所述内环缓冲齿 与中环的内侧之间均形成有缓冲齿间隙。
[0011]一种永磁电机转子的制造方法，包括以下步骤：
[0012]步骤一：将应力缓冲环设置成由外环、中环和内环组成，并在外环和内环 上分别设置外环缓冲齿和内环缓冲齿，然后将应力缓冲环装配在转子轴套上， 并控制应力缓冲环与转子轴套之间为过盈装配；
[0013]步骤二：将转子前端环热套于应力缓冲环上，并将永磁体粘贴在应力缓冲 环表面，待永磁体粘贴完毕后将转子后端环热套在永磁体远离转子前端环的一 端；
[0014]步骤三：将非导磁材料填充体与永磁体进行装配，使其二者构成完整的圆 柱面，再将碳纤维护套与永磁体进行过盈装配，使永磁体紧固，并将永磁体与 应力缓冲环之间进行过盈配合装配；
[0015]步骤四：将永磁体与应力缓冲环之间的过盈配合量标记为δ1，将应力缓冲环 与转子轴套间的过盈量标记为δ2，δ1和δ2满足一下方程组(1.1)；
[0016][0017]进一步改进在于：所述步骤一中还包括设置内环、中环和外环的厚度比， 首先将内环的厚度标记为H3，将中环的厚度标记为H2，将外环的厚度标记为H1， 内环、中环和外环的厚度比满足公示(1.2)：
[0018]H3≤H1<H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1.2)。
[0019]进一步改进在于：所述步骤一中，在外环和内环上分别设置外环缓冲齿和 内环缓冲齿时，还包括确定缓冲齿间隙的高度，首先将缓冲齿间隙的高度标 记为H4，缓冲齿间隙的高度H4满足公示(1.3)：
[0020][0021]进一步改进在于：所述步骤一中，在外环和内环上分别设置外环缓冲齿和 内环缓冲齿时，还包括确定外环缓冲齿和内环缓冲齿的母齿半径和公齿半径， 首先将外环缓冲齿和内环缓冲齿的母齿半径标记为径R6，将外环缓冲齿和内环 缓冲齿的公齿半径标记为径R7，母齿半径R6与公齿半径R7满足公示(1.4)：
[0022]R6≥R7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1.4)。
[0023]进一步改进在于：所述步骤四中的方程组(1.1)中，u
r_PM
、u
r_buffer
、u
r_sleeve
和u
r_shaft
分别为永磁体径向位移、应力缓冲环径向位移、碳纤维护套径向位移和 转子轴套径向位移；R2、R3和R4分别为碳纤维护套的内径、应力缓冲环的外径 和转子轴套的外径。
[0024]进一步改进在于：对于所述对于永磁体、应力缓冲环和碳纤维护套，其接 触面的应力与应变满足方程(1.5)：
[0025][0026]其中，σ
r
、σ
θ
分别为永磁体1的径向和环向应力；R为永磁体内表面半径； ε
r
、ε
θ
分别为永磁体的径向、环向应变；E
r
、E
θ
分别为径向、环向弹性模量； v
θr
、v
rθ
分别为环向径向泊松系数、径向环向泊松系数；u
r
为径向位移。
[0027]本专利技术的有益效果为：本专利技术的转子结构，通过在永磁体与转子轴套之间 装配应力缓冲环，利用应力缓冲环可塑性较强特性，能够有效增大永磁体粘贴 时的接触面，提高永磁体粘贴固定的稳定性，同时本专利技术的应力缓冲环能够改 善永磁体粘贴面的应力分布，避免了在绑扎碳纤维护套时以及高速运转过程中， 永磁体粘贴面受力不均而引起永磁体损坏；
[0028]本专利技术的转子结构能够提高永磁体向转子轴套方向散热的效率，降低高速 运转过程中永磁体的温度，进而提高电机的性能及可靠性；
[0029]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机转子，其特征在于：包括永磁体(1)、非导磁材料填充体(2)、碳纤维护套(3)、转子轴套(4)、应力缓冲环(5)、转子前端环(6)和转子后端环(7)，所述转子轴套(4)上装配有应力缓冲环(5)，所述转子前端环(6)套设在应力缓冲环(5)一端，所述应力缓冲环(5)外侧设有永磁体(1)，所述永应力缓冲环(5)上远离转子前端环(6)的一端套设有转子后端环(7)，所述非导磁材料填充体(2)设置在永磁体(1)上，所述碳纤维护套(3)设置在非导磁材料填充体(2)外侧；所述应力缓冲环(5)包括外环(51)、中环(52)、内环(53)、外环缓冲齿(54)和内环缓冲齿(55)，所述外环(51)内侧设有中环(52)，所述中环(52)内侧设有内环(53)，所述外环(51)上设有外环缓冲齿(54)，所述内环(53)上设有内环缓冲齿(55)。2.根据权利要求1所述的一种永磁电机转子，其特征在于：所述外环缓冲齿(54)在外环(51)上呈环形阵列设有多组，多组所述外环缓冲齿(54)均朝向中环(52)的外侧壁方向。3.根据权利要求2所述的一种永磁电机转子，其特征在于：所述内环缓冲齿(55)在内环(53)上呈环形阵列设有多组，多组所述内环缓冲齿(55)均朝向中环(52)的内侧壁方向。4.根据权利要求1所述的一种永磁电机转子，其特征在于：所述外环缓冲齿(54)与中环(52)的外侧之间以及所述内环缓冲齿(55)与中环(52)的内侧之间均形成有缓冲齿间隙(56)。5.一种永磁电机转子的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将应力缓冲环(5)设置成由外环(51)、中环(52)和内环(53)组成，并在外环(51)和内环(53)上分别设置外环缓冲齿(54)和内环缓冲齿(55)，然后将应力缓冲环(5)装配在转子轴套(4)上，并控制应力缓冲环(5)与转子轴套(4)之间为过盈装配；步骤二：将转子前端环(6)热套于应力缓冲环(5)上，并将永磁体(1)粘贴在应力缓冲环(5)表面，待永磁体(1)粘贴完毕后将转子后端环(7)热套在永磁体(1)远离转子前端环(6)的一端；步骤三：将非导磁材料填充体(2)与永磁体(1)进行装配，使其二者构成完整的圆柱面，再将碳纤维护套(3)与永磁体(1)进行过盈装配，使永磁体(1)紧固，并将永磁体(1)与应力缓冲环(5)之间进行过盈配合装配；步骤四：将永磁体(1)与应力缓冲环(5)之间的过盈配合量标记为δ1，将应力缓冲环(5)与转子轴套(4)间的过盈量标记为δ2，δ1和δ2满足一下方程组(1.1)；6.根据权利要求5所述的一种永磁电机转子的制造方法，其特征在于：所述步骤一中还包括设置内环(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢芳，文焱，张智超，刘伟健，黄昕熠，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：