[发明专利]高速永磁同步电机复合转子螺旋缠绕制备方法

说明书

本发明属于电机转子制造领域，特别涉及一种高速永磁同步电机复合转子螺旋缠绕制备方法，包括：制备复合磁性材料；将永磁体内表面粘连于电机转轴表面；在永磁体两端连接安装圆台金属支撑件；在永磁体的碳纤维外表面上沿圆周方向连续螺旋缠绕多层制备的复合磁性材料且缠绕过程中施加预紧力；复合磁性材料缠绕完成后，在复合磁性材料表面继续缠绕形成碳纤维保护套，之后依次进行固化、清洁、拆除圆台金属支撑件和车削加工处理，制备获得复合转子。本发明在螺旋缠绕过程中，可以保证每层磁粉胶膜分布均匀，尤其可以解决层间连续缠绕的问题，并从根本解决由于连续缠绕而导致的转轴端部缠绕褶皱或裁剪重新缠绕的费时问题。

技术领域

本发明属于电机转子制造领域，特别涉及一种高速永磁同步电机复合转子螺旋缠绕制备方法。

背景技术

高速永磁同步电机复合转子螺旋缠绕技术是高速永磁同步电机转子成型的一个重要步骤。

中国申请201920489298.5公开了一种增强型HDPE-PTFE复合缠绕管，其中采取的缠绕方式是螺旋叠加缠绕方式，其主要针对一些适合采取叠压缠绕的带材，对于一些不适合采取叠压形式的例如复合磁性材料，该方法会导致磁性材料的不均匀。此外，该方法只解决单层连续缠绕，并未针对多层缠绕问题进行解决。中国申请201280029583.X提出了一种磁负载的复合材料转子和制备磁负载预浸渍带的方法，此方法虽然为高速电机复合转子磁粉碳纤维复合材料的研究制备提供了依据，但并未详细阐述复合转子缠绕方法。另外，目前复合转子单层连续缠绕工艺存在前一层缠绕结束到下一层缠绕开始的阶跃问题，这会导致圆周方向磁粉分布不均，从而影响电机的磁性能。

发明内容

为解决高速永磁同步电机转子由于谐波导致的涡流损耗和高速电机转子应力集中的问题，本发明设计利用磁粉胶膜与碳纤维预浸料构成复合磁性材料，同时为了解决上述缠绕技术的缺陷以及考虑高速永磁同步电机所具有的特殊多层结构，本发明提出一种高速永磁同步电机复合转子螺旋缠绕制备方法。本方法在螺旋缠绕过程中，可以保证每层磁粉胶膜分布均匀，尤其可以解决层间连续缠绕的问题，并从根本解决由于连续缠绕而导致的转轴端部缠绕褶皱或裁剪重新缠绕的费时问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高速永磁同步电机复合转子螺旋缠绕制备方法，包括如下步骤：

步骤一：制备复合磁性材料，所述复合磁性材料包括条状碳纤维预浸料和铺覆在所述碳纤维预浸料表面的磁粉胶膜；

步骤二：将圆筒状永磁体内表面粘连于电机转轴表面，并在所述圆筒状永磁体外表面缠绕一层碳纤维并施加预紧力；

步骤三：在所述圆筒状永磁体两端连接安装环形支撑件，所述环形支撑件的与所述圆筒状永磁体连接的一端外径与所述圆筒状永磁体的外径相等；

步骤四：在所述圆筒状永磁体的碳纤维外表面上螺旋缠绕多层步骤一中制备的复合磁性材料且缠绕过程中施加预紧力，相邻层上的复合磁性材料呈交叉状；

步骤五：复合磁性材料缠绕完成后，在复合磁性材料表面继续缠绕形成碳纤维保护套，之后依次进行固化、清洁、拆除环形支撑件和车削加工处理，制备获得复合转子。

优选地，步骤三中，所述环形支撑件呈圆台状，其斜面为圆弧状。

优选地，步骤四中，复合磁性材料每层的缠绕开始端与缠绕结束端分别位于所述圆筒状永磁体两端的所述环形支撑件上。

优选地，复合磁性材料的宽度与缠绕角度之间的关系为：θ=arccos(nC/L)，θ为螺旋缠绕角度，C为所述圆筒状永磁体的周向长度，L为所述圆筒状永磁体的轴向长度，n为所述圆筒状永磁体的轴向长度与复合磁性材料宽度的比值。