[发明专利]一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子及其制备方法

权利要求书

1.一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子，其特征在于：包括转轴（1）、设置在所述转轴（1）外侧的Halbach阵列结构（2）、设置在所述Halbach阵列结构（2）两端的隔磁端环（3）和设置在所述转轴（1）内部的通风结构（4），所述Halbach阵列结构（2）在进行整体Halbach充磁后形成若干磁极，所述通风结构（4）为用于降低高速永磁电机转子温度的通风孔；

所述Halbach阵列结构（2）包括依次设置在所述转轴（1）外侧的永磁体层（21）、磁粉胶膜/碳纤维单元（22）和碳纤维护套（23），所述永磁体层（21）包括至少两块嵌入粘接在所述转轴（1）的外侧并进行预取向的永磁体块（211），所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）包括缠绕在所述永磁体层（21）外侧的至少两层磁粉胶膜纤维复合结构（221），所述磁粉胶膜碳纤维复合结构（221）包括磁粉胶膜（2211）和复合在所述磁粉胶膜（2211）下侧的碳纤维布（2212），所述磁粉胶膜（2211）包括磁粉和环氧树脂；所述碳纤维护套（23）缠绕在所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）的外侧；

所述永磁体层（21）、所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）和所述碳纤维护套（23）进行整体Halbach充磁得到整体Halbach阵列结构，所述隔磁端环（3）设置在所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）和所述碳纤维护套（23）的两端、所述转轴（1）的外侧；

正弦气隙磁密的高速永磁电机转子的制备方法，包括以下步骤：

S1、磁粉胶膜制备：将磁粉、环氧树脂和溶剂按比例混合后搅拌均匀倒入拉膜模具中，匀速拉动推杆均匀拉成等厚胶膜，固化后得到磁粉胶膜（2211），所述溶剂为挥发性溶剂，所述磁粉的粒径为50~200μm，所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）中所述磁粉的体积占比为60%~80%；

S2、转轴处理：在转轴（1）表面做滚花处理；

S3、Halbach阵列结构安装：将Halbach阵列结构（2）、隔磁端环（3）依次安装在所述转轴（1）外侧，并进行固化， 所述Halbach阵列结构（2）包括依次设置的永磁体层（21）、磁粉胶膜/碳纤维单元（22）和碳纤维护套（23），所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）包括逐层卷制的磁粉胶膜碳纤维复合结构（221），每层所述磁粉胶膜碳纤维复合结构（221）均包括所述磁粉胶膜（2211）和碳纤维布（2212）；

S31、将永磁体块（211）进行预取向后均匀粘结在永磁体安装槽（12）中，得到所述永磁体层（21）；

S32、将所述磁粉胶膜（2211）铺展在所述碳纤维布（2212）上层，得到所述磁粉胶膜碳纤维复合结构（221），再将所述磁粉胶膜碳纤维复合结构（221）逐层卷制在所述永磁体层（21）外侧，固化后得到所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）；

S33、在所述磁粉胶膜/碳纤维单元（22）外侧缠绕碳纤维护套（23）后进行固化；

S34、将所述隔磁端环（3）过盈配合组装在所述Halbach阵列结构（2）两侧、所述转轴（1）外侧；

S4、Halbach充磁：使用正弦磁场对所述Halbach阵列结构（2）进行整体Halbach充磁，形成若干磁极，得到整体Halbach阵列结构，正弦气隙磁密的高速永磁电机转子制备完成。

2.根据权利要求1所述的一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子，其特征在于：所述磁粉在所述磁粉胶膜（2211）中离散分布，高速永磁电机转子的气隙磁密接近正弦性。

3.根据权利要求1所述的一种正弦气隙磁密的高速永磁电机转子，其特征在于：所述转轴（1）包括转轴本体（11）和设置在所述转轴本体（11）外表面的永磁体安装槽（12），所述永磁体块（211）安装到所述永磁体安装槽（12）后上表面与所述转轴本体（11）两端的上表面平齐；

所述转轴（1）为不导磁合金材料，所述转轴（1）表面做滚花处理；

所述通风结构（4）包括贯通设置在所述转轴（1）内部的L形通风孔（41），所述L形通风孔（41）包括沿所述转轴（1）轴线设置的直孔（411）和与所述直孔（411）末端连通的斜孔（412），所述斜孔（412）与所述直孔（411）的弯折角度为30~60°；

所述碳纤维布（2212）的厚度为0.06~0.12mm，所述磁粉胶膜（2211）和所述碳纤维布（2212）的厚度比为1:1~5:1；

所述隔磁端环（3）的外端轴端为锥形结构。