[发明专利]复合式高速永磁电机转子及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高速电机领域，具体涉及一种复合式高速永磁电机转子及其制造方法。

背景技术

目前的高速永磁电机转子的主流结构如图1所示，导磁轴1外表面用胶水贴永磁体块2，然后外圈依次为金属屏蔽套3(铝套或者是铜套)和碳纤维护套4，最后两端加上不导磁压板5压紧用于保护永磁体块2。该结构的主要缺点为：

(1)永磁体外面的金属屏蔽套和碳纤维护套都需要单独制作好之后，然后通过过盈量套装，采用的方法往往需要转子进行液氮冷却套装或者是轴向加很大的压力进行压装，这种制作工艺非常复杂而且低效率；

(2)永磁体往往是先充磁的，其强大的磁力，会使装配极为困难，容易导致装配工人受伤；

(3)为了保护永磁体，往往两端还要通过过盈配合增加端板。

发明内容

本发明针对现有技术中永磁电机转子制造工艺复杂、制造效率低、装配困难危险大的问题，公开了一种更加简便安全的转子制造方法及结构合理的转子。具体的公开了一种复合式高速永磁电机转子的制造方法，复合式永磁电机转子由轴、永磁块、金属箔、碳纤维组成，上述的金属箔为导电金属箔，最好是导电性好的金属，其制造的步骤如下：

S1：加工转子的轴，所述轴的中间形成凹部，两侧留有凸台；

S2：永磁块由若干小永磁块组成，用胶水将小永磁块沿轴的环向和轴向无缝隙地粘接到轴上，所述小永磁块之间沿轴的环向和轴向成直线；

S3：用金属箔将所述小永磁块拼接成的永磁块进行缠绕，缠绕总厚度按照集肤效应的透入深度确定；

S4：用高强度纤维将金属箔包裹的外表面进行缠绕；

S5：选择树脂通过湿法缠绕工艺；

S6：固化树脂；

S7：对高强度纤维表面进行精加工；

S8：对转子进行整体充磁。

优选的是，在步骤S3中，金属箔的最里一层和最外一层的通过胶水粘接，中间缠绕过程施加张力，因张力而导致的应力不能超过其屈服强度。

按照上术方法生产出来的永磁电机转子，轴的本体从里到外依次包裹固定有永磁块、金属箔、高强度纤维，所述轴的本体上用于固定永磁块的部位通过车床加工形成凹部，其两端加工成用于限制所述永磁块的凸台，这与现有技术是不同的，现有技术是通过过盈配合形成端部。本发明中，两端的凸台可以阻挡中间的部件左右移动，对于高速旋转结构至关重要。这与一体成型的生产工艺，极大地增强了转子整体结构的稳定性。

优选的是，轴的凹部包裹固定的永磁块由若干分块的小永磁块拼接形成，所述小永磁块适应轴成弧形结构。永磁体过大会导致压制烧结过程良品率低，因此大电机的永磁体无法做成整个圆筒型结构，特别是在50KW以上的电机，永磁体无法做成整个圆筒型结构。本发明中，小永磁块为分块的弧形结构，周向和轴向的数量按照需求粘贴小永磁块。小永磁块未充磁，通过胶水可以方便地粘接到轴上。小永磁块环向和轴向填充满，对齐排布，小永磁块之间可以有小缝隙，但要均匀，而且缝隙越小越佳。

优选的是，小永磁块拼接形成的缝隙成直线。因为小永磁块是有极性的，相同极性的永磁体要对齐，否则会相互抵消磁场)。

优选的是，所述金属箔缠绕在永磁块上，缠绕总厚度根据集肤效应确定，所述铜箔缠绕在永磁块上时，最里面及最外面一层采用胶水粘接，胶水优选环氧类，主要是因为碳纤维固化需要使用的也是环氧树脂，所述金属箔的厚度范围为0.1-0.2mm。

铜箔单层厚度为d＝0.1mm左右的铜箔最佳，宽度L为磁钢覆盖的总长度，或者是磁钢覆盖总长度的整数分之一，缠绕总厚度Δ按照集肤效应确定。

下面以紫铜为例进行介绍，

μ－材料的磁导率，单位H/m，紫铜的磁导率4π*10^-7H/m；

σ－材料的电导率，单位S/m，紫铜的电导率5.8*10⁷S/m；

f—电磁频率，单位Hz，通常取变频器的载波频率，本处取8kHz。

Δ＝集肤效应的透入深度，，将μ，σ，f的数值代入(1)式，计算出Δ＝0.74*10^-3m；

优选的是，所述金属箔的厚度为0.1mm，这是因为0.1mm的金属箔容易购买，太厚柔韧性不足，太薄容易损坏。

优选的是，上面所说的高强度纤维可以选择碳纤维、凯夫拉或者是玻璃纤维，这三种纤维具有高强度、高模量和低密度的优点，也是工程上最经常使用的纤维，工艺成熟可靠。

优选的是，金属箔用紫铜、铝、银等导电性好的金属箔。