[发明专利]高速大功率永磁同步电机转子

说明书

高速大功率永磁同步电机转子，属于电机技术领域。解决了现有高速大功率永磁同步电机存在的转子护套套装困难、以及预应力无法根据需要进行调节的问题。主要包括转轴、主永磁体、辅助永磁体、定位键、预紧楔形片、预紧螺母和护套；利用预紧螺母对锥形或楔形器件进行轴向挤压，从而根据转子直径和转速大小径向灵活调整作用于永磁体上的预应力。本发明主要应用于电机领域。

技术领域

本发明属于电机技术领域。

背景技术

由于高速电机的转速高、功率密度大，因此电机的几何尺寸远小于同功率的中低速电机，成为电机领域的研究热点。目前，高速电机的应用领域越来越广泛，如高速磨床及其它加工机床、高速飞轮储能系统、高速离心压缩机、鼓风机以及用于分布式供电系统的微型燃气轮机驱动高速发电机等。而永磁同步电机由于其具有结构简单、效率与功率密度高和无励磁损耗等优点，最适合用于高速电机。

传统的高速大功率永磁同步电机在高速旋转的条件下，转子会产生很大的离心力，考虑转子上永磁材料的抗压强度较大，而抗拉强度有限(一般≤80MPa)，主要通过在永磁体外表面安装护套，对永磁体施加预应力的方法来抵消高速离心力作用，对永磁体进行保护。

保护永磁体的方法之一，是在永磁体外面加一高强度非磁性金属护套，永磁体与护套间采用过盈配合，采用高强度非磁性金属护套时，利用热胀冷缩的原理，通常需要将护套高温加热，使护套直径增大，然后套在永磁体外面，当温度降低时，护套直径减小，箍在永磁体上，产生预应力，此种装配方法护套套装困难，且这种方法永磁体容易产生高温退磁；另外一种保护方法是采用碳纤维绑扎永磁体。而碳纤维绑扎需要一边在永磁体外表面缠绕碳纤维，一边施加一定的预紧力，这种方法产生的预应力小，不能抵消高速离心力作用，无法根据需要对预应力进行调节。以上两种方法都存在缺陷，亟需解决。

发明内容

本发明是为了解决现有高速大功率永磁同步电机存在的转子护套套装困难、以及预应力无法根据需要进行调节的问题，本发明提供了高速大功率永磁同步电机转子，并且提供了九种高速大功率永磁同步电机转子的具体结构。

第一种结构：

高速大功率永磁同步电机转子，包括转轴、锥形主永磁体、锥形辅助永磁体、预紧螺母和护套；

转轴为两端渐缩的柱体，且转轴两端设有外螺纹；

锥形主永磁体和锥形辅助永磁体内表面的锥度均与转轴轴身的锥度相同；

所有的锥形主永磁体和所有的锥形辅助永磁体布设在转轴的外表面，并形成合围转轴轴身的筒形结构，且沿圆周方向上，共形成2P列主永磁体队列，每列主永磁体队列中包括2k块锥形主永磁体，沿圆周方向上，相邻两个锥形主永磁体之间布设有一个锥形辅助永磁体；其中，P为电机的极对数，k为正整数；

护套套在所有锥形主永磁体与所有锥形辅助永磁体的外表面上；

两个预紧螺母分别旋拧在转轴两端的外螺纹上，并对其所对应的锥形主永磁体和锥形辅助永磁体的外侧端面进行轴向挤压，从而实现对所有锥形主永磁体和所有锥形辅助永磁体的径向预紧。

优选的是，锥形辅助永磁体为从其一端至另一端渐厚的瓦片形结构。

优选的是，转轴轴身、主永磁体表面、辅助永磁体表面、护套内表面均涂有高强度粘接胶。

优选的是，锥形主永磁体为从其一端至另一端渐厚的瓦片形结构。

优选的是，主永磁体的充磁方向为径向充磁或平行充磁，辅助永磁体的充磁方向为切向充磁。

优选的是，护套采用非磁性金属材料或非金属材料制成，转轴采用具备导磁性能的金属材料制成。

第二种结构：

高速大功率永磁同步电机转子，包括转轴、锥形主永磁体、辅助永磁体、预紧螺母和护套；