具有叠片式金属磁极间隔的表贴式高速永磁同步电机转子的制作方法

本发明涉及具有叠片式金属磁极间隔的表贴式高速永磁同步电机转子，属于高速电机转子技术领域。

背景技术：

表贴式高速永磁同步电机，由于传动效率高、功率密度大、结构简单并且机械强度高，在高速电机领域受到广泛青睐。

永磁材料抗压强度大，抗拉强度有限，为避免高速离心力作用造成表贴式永磁电机转子的永磁体损坏，通常在永磁体外表面安装不导磁的护套，对永磁体施加预紧力，来进行保护。

碳纤维复合材料由于具有高强度、几乎不导电和不导磁的特性，被用做表贴式高速永磁电机的护套材料。这种碳纤维复合材料护套，跟已有的合金钢护套相比，不但有效降低厚度，还能提高转子的机械强度，且产生的涡流损耗很小。但是，碳纤维复合材料护套也存在其自身的缺陷：首先，其抗弯曲能力较差，对于极弧系数小于1的转子结构，在磁极边缘处极易发生护套纤维断裂；其次，其导热性能差，而高速永磁电机转子的高频电磁损耗突出，空气摩擦损耗大，由于没有有效配套的冷却结构，护套将进一步造成转子的散热困难；转子温度过高，会造成永磁材料的高温退磁。这都限制着碳纤维复合材料护套在表贴式高速永磁同步电机上的应用。

金属材料具有与永磁材料相近的机械特性，将实心的金属材料做成金属磁极间隔设置在相邻磁极之间能够解决碳纤维护套受弯曲应力而断裂的问题。但由于金属材料的良好导电性，在高频交变电磁场的作用下，会产生较大的额外电磁损耗，增加转子的散热难度，这使得不宜采用金属材料作磁极间隔材料。为了不至于额外增加转子的电磁损耗，人们采用环氧树脂等绝缘材料填充在磁极之间，来与永磁体共同形成同一圆柱面，以期降低碳纤维护套因受弯曲应力而断裂的风险，提高转子强度。但是环氧树脂等绝缘材料的机械性能与永磁材料相差迥异，转子高速旋转时，环氧树脂等绝缘材料磁极间隔与永磁体产生的应变相差较大，使碳纤维护套受到的弯曲应力问题依然很突出。并且，由于环氧树脂等绝缘材料的导热性能很差，使永磁体损耗只能通过其与端板的接触面传递至端板，及与护套的接触面传递至护套，最后由转子端部和气隙散出，这种不畅通的转子散热方式，导致转子温升很高。

技术实现要素：

本发明目的是为了解决高速永磁同步电机转子在磁极间采用环氧树脂等绝缘材料磁极间隔进行填充，当电机高速运转时，会造成碳纤维复合材料护套损坏，或者采用金属磁极间隔造成永磁体的高温失磁问题，提供了一种具有叠片式金属磁极间隔的表贴式高速永磁同步电机转子。

本发明所述具有叠片式金属磁极间隔的表贴式高速永磁同步电机转子，它包括转轴、转子铁芯、永磁体、磁极压板和护套，它还包括叠片式金属磁极间隔，

转子铁芯套装在转轴上，转子铁芯的外圆表面上设置永磁体，永磁体形成的相邻磁极之间设置叠片式金属磁极间隔；在永磁体和叠片式金属磁极间隔的两侧端面设置磁极压板，由永磁体、叠片式金属磁极间隔和磁极压板共同形成的圆柱面的外圆表面上设置有护套；

叠片式金属磁极间隔由多个不导磁金属叠片沿轴向叠压而成，相邻不导磁金属叠片之间填充环氧树脂。

本发明的优点：本发明所述的叠片式金属磁极间隔具有金属的良好导热性，同时由于薄层金属叠片通过环氧树脂粘结而成，这样保证了相邻金属叠片间的绝缘，使其在高频交变电磁场作用下，几乎不产生电磁损耗。

所述电机转子采用叠片式金属磁极间隔放置在相邻磁极之间，叠片式金属磁极间隔采用不导磁金属叠片沿轴向叠压而成，它在转子的运行过程中几乎不产生电磁损耗，它又同时具有金属的良好导热性，能够将永磁体中的涡流损耗通过磁极间隔有效传导至转子的护套、磁极压板中，再通过电机气隙、端部散出。本发明中使用的叠片式金属磁极间隔，在材质上采用了金属材质，这打破了传统技术手段中认为的金属由于会产生较大电磁损耗而放弃在磁极间隔中使用的局面，并且，它既很好的利用了金属材料的导热性，来增加永磁体损耗的散热途径，有效降低永磁体温升；又利用了不导磁金属叠片的特性，几乎不产生电磁损耗，由此，在总体上降低了永磁体发生高温不可逆退磁的风险。

本发明采用的叠片式金属磁极间隔，既能降低碳纤维护套的弯曲应力，同时不增加转子的额外电磁损耗，还有效增加了永磁体的散热途径，降低永磁材料温升，对该类型电机的发展具有重要意义。

附图说明

图1是本发明所述具有叠片式金属磁极间隔的表贴式高速永磁同步电机转子的结构示意图；

图2是图1的侧视结构示意图；

图3是叠片式金属磁极间隔的单个不导磁金属叠片示意图；

图4是轴向叠压固化完成后的叠片式金属磁极间隔的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述具有叠片式金属磁极间隔的表贴式高速永磁同步电机转子，它包括转轴1、转子铁芯2、永磁体3、磁极压板4和护套5，它还包括叠片式金属磁极间隔6，

转子铁芯2套装在转轴1上，转子铁芯2的外圆表面上设置永磁体3，永磁体3形成的相邻磁极之间设置叠片式金属磁极间隔6；在永磁体3和叠片式金属磁极间隔6的两侧端面设置磁极压板4，由永磁体3、叠片式金属磁极间隔6和磁极压板4共同形成的圆柱面的外圆表面上设置有护套5；

叠片式金属磁极间隔6由多个不导磁金属叠片6-1沿轴向叠压而成，相邻不导磁金属叠片6-1之间填充环氧树脂。

永磁体3、叠片式金属磁极间隔6和磁极压板4的外圆表面共同拼接成一个共面的圆柱面。磁极压板4的作用是对永磁体和磁极间隔进行轴向固定。磁极压板内圆表面套装在转轴上，外表面与永磁体、磁极间隔在同一圆柱面上。在永磁体、磁极间隔和磁极压板的外圆柱面上，以一定张力缠绕预浸了环氧树脂的碳纤维，缠绕成护套5，对永磁体具有施加预紧力作用。

转子铁芯2的外圆表面上设置有凹槽，凹槽的个数与永磁体3形成的磁极的个数相匹配，每个凹槽内固定用于形成一个磁极的永磁体3，相邻凹槽之间的凸台上粘接叠片式金属磁极间隔6。所述的转子铁芯2由硅钢片叠压而成，其外表面可开设浅口凹槽，用于永磁体安装时候的定位。永磁体3和叠片式金属磁极间隔6可通过环氧树脂胶粘接在铁芯外表面，并使得它们的外表面共同拼接成一个圆柱面。

每个磁极的永磁体3沿圆周向由多个呈瓦片状的永磁体分段构成，并根据永磁体的轴向长度，对其进行轴向分段，降低高频涡流损耗。

叠片式金属磁极间隔6采用的不导磁金属叠片为薄层的不导磁金属叠片，相邻叠片之间浸满环氧树脂，以增加叠片间的绝缘电阻，将所有薄层的不导磁金属叠片轴向加压固化后形成的叠片式金属磁极间隔6的等效叠压系数不低于0.95。

护套5由碳纤维预浸环氧树脂缠绕而成。

本发明的叠片式金属磁极间隔6由薄层金属叠片通过环氧树脂粘结而成，这样保证了相邻金属叠片间的绝缘，使其在高频交变电磁场作用下，几乎不产生电磁损耗。它同时保持了金属磁极间隔在解决碳纤维复合材料护套受弯曲应力问题上的优势，提高了转子机械强度。

本发明的电机转子具有较高的机械强度，将首次提出的叠片式金属磁极间隔6这种金属叠片结构使用于本发明转子中，其机械强度优于采用环氧树脂等绝缘材料磁极间隔的转子；同时本发明中永磁体温升低于采用环氧树脂等绝缘材料磁极间隔的转子，它提高了电机的可靠性，能够极大推进碳纤维复合材料在表贴式高速永磁同步电机上应用。相比于传统高强度合金钢护套电机，碳纤维复合材料护套电机，由于本发明采用的不导磁护套的厚度能够大大降低，有效的提升了转子的气隙磁密，进而提高了电机的功率密度。因而，本发明对于高速工业应用领域具有重要意义。