高功率密度永磁同步电机轴的制作方法

本发明涉及电机领域，涉及永磁无刷电机的永磁体固定结构、固定方法以及包括该结构的电机，具体地说，本发明涉及一种高功率密度永磁同步电机轴。

背景技术：

1、中国专利cn110504805a公开了一种永磁体表贴式高速电机转子永磁体固定方法，该方法首先对装配完成的电机转子外表面进行清洗和平整处理；然后裁剪碳纤维预浸料；其次，将预浸料缠绕到电机转子外表面，并用捆扎带捆扎经预浸料缠裹后的电机转子；接着，利用透气毡包裹捆扎好的电机转子，然后放入真空袋，对真空袋内抽真空，使预浸料固定在电机转子外表面；之后，加热抽真空后的电机转子，使预浸料固化成型；最后，移除真空袋、透气毡和捆扎带，并对成型后的预浸料表面进行平整处理。本发明成本低、效率高、电机转子结构强度高。

2、中国专利cn205070720u公开了一种永磁电机转子固化无纬带时防高温退磁结构，其包括转子支架、永磁体和无纬带，永磁体设置在转子支架外圆表面上，无纬带绕制在永磁体表面上，还设有短路环，所述短路环为可导磁材料制成的环形套，所述短路环在无纬带加热前间隙套在无纬带外圆上，无纬带加热固化后拆除短路环。采用本实用新型所述的短路环，可将永磁电机转子的环形永磁体磁路短路，临时改变永磁体磁路结构，在高温固化无纬带时，可避免环形永磁体发生退磁甚至失磁，提高退磁限定温度，无纬带固化后，只需将短路环取下即可，从而选用的永磁电机转子的永磁体耐温等级降低，降低了永磁电机的材料成本。

3、高功率密度比的永磁无刷电机被广泛应用于水下航行体推进系统中作为推进电机使用。但是受转子永磁体固定可靠性差及永磁体扛拉强度低的制约，永磁体所受离心力必须限制在一定范围内，电机的转速不能过高，转子的外径也不能过大，气隙尺寸不能太小，就需要对永磁体采取有效的保护措施，增大永磁体固定的牢固性。

4、现有的保护永磁体的措施有两种：一种是使用无纬带将永磁体与转子进行捆扎；另一种是使用高强度非导磁材料做成环状热套永磁体与转子处。高功率密度永磁无刷电机处于满载工况下，不具有较好的散热效果，在长期使用后内部容易高温导致损伤，护套的存在制约了电机功率密度提升，增加了电机重量和加大了机械装配难度。

技术实现思路

1、本申请的发明目的是克服现有的永磁同步电机轴的缺点，而提供一种高功率密度永磁同步电机轴，它是一种散热效果优异且工作稳定高效的永磁同步电机轴。

2、为了实现本申请的发明目的，本申请采用以下技术：

3、本发明的一种高功率密度永磁同步电机轴，它包括：转子铁芯、永磁体条、压条、螺钉和转轴，其中：转子铁芯过盈配合地装在转轴的外圆周上，转子铁芯两端沿着其圆周均匀地有若干个第一凸台，沿着转子铁芯的外圆周均匀地装有若干块n极性和s极性的永磁体条，n极性的永磁体条和s极性的永磁体条相邻布置，永磁体条是与转子铁芯的外圆周弧度相同的长条，相邻的永磁体条之间形成一个楔形槽，压条由二个第二凸台和压条体组成，在压条体的两端分别有一个第二凸台，压条体为楔形，压条体装在上述楔形槽内，并且压条体的两侧紧压在相邻的两个永磁体条之间，上述第二凸台对准第一凸台，螺钉旋入并穿过第二凸台和第一凸台，将永磁体条和压条固定在转子铁芯上。

4、本发明的高功率密度永磁同步电机轴，其中：所述楔形槽形成的楔形角度小于压条体的楔形角度。

5、本发明的高功率密度永磁同步电机轴，其中：它还包括：若干个配重螺母，根据需要，配重螺母旋入螺钉的端部。

6、本发明的高功率密度永磁同步电机轴，其中：所述永磁体条和压条的个数为个。

7、本发明的高功率密度永磁同步电机轴，其中：所述转轴由内管、外管、肋条和限位台阶组成，转轴的中心为内管，外管套装在内管的外侧，内管和外管在同一圆心上，内管长度大于外管长度，在外管和内管之间的圆周上均匀地有若干个肋条，在外管和内管之间形成空隙，转子铁芯过盈配合地装在外管的外圆周上。

8、本发明的高功率密度永磁同步电机轴，其中：所述永磁体条的长度与外管的长度和压条体长度相同，转子铁芯长度等于压条的长度，转子铁芯和压条的长度大于外管的长度。

9、本发明的高功率密度永磁同步电机轴，其中：在靠近内管的端部还有一限位台阶，用于转轴的装配。

10、本发明的高功率密度永磁同步电机轴，其中：所述压条由耐高温镁铝合金材料制成，转子铁芯由电工纯铁材料制成，永磁体条由钐钴材料的制成。

11、本发明的高功率密度永磁同步电机轴，其中：所述螺钉为沉头螺钉。

12、本发明的高功率密度永磁同步电机轴与现有的永磁同步电机轴相比，具有以下优点：

13、(1)、不占用气隙尺寸，缩短电机的气隙在一定范围内可以提高电机的输出功率和效率；

14、(2)、永磁体固定结构可以直接添加配重块，实现永磁同步电机转子总成配重并解决电机动平衡相关问题；

15、(3)、可以提高永磁体的装配效率以及装配精度，并减小永磁体与定子绕组之间的间隙从而减少漏磁系数。

16、(4)、具有散热效果，减小永磁体损坏的风险。

17、(5)、通过非导磁压条固定永磁体于转子铁芯表面。避免使用转子护套导致永磁体与定子内径的间隙大小不一致从而减少漏磁出现，压条不占用气隙空间，可以将电机的气隙设计的比较小，提高电机的效率和功率，压条选用耐高温镁铝合金材料，永磁体200℃也能牢靠固定。转子铁芯的第一凸台及转轴的肋条构成风扇状具有良好的散热效果。

技术特征：

1.一种高功率密度永磁同步电机轴，它包括：转子铁芯(1)、永磁体条(2)、压条(3)、螺钉(4)和转轴(6)，其特征在于：转子铁芯(1)过盈配合地装在转轴(6)的外圆周上，转子铁芯(1)两端沿着其圆周均匀地有若干个第一凸台(8)，沿着转子铁芯(1)的外圆周均匀地装有若干块n极性和s极性的永磁体条(2)，n极性的永磁体条(2)和s极性的永磁体条(2)相邻布置，永磁体条(2)是与转子铁芯(1)的外圆周弧度相同的长条，相邻的永磁体条(2)之间形成一个楔形槽(14)，压条(3)由二个第二凸台(10)和压条体(9)组成，在压条体(9)的两端分别有一个第二凸台(10)，压条体(9)为楔形，压条体(9)装在上述楔形槽(14)内，并且压条体(9)的两侧紧压在相邻的两个永磁体条(2)之间，上述第二凸台(10)对准第一凸台(8)，螺钉(4)旋入并穿过第二凸台(10)和第一凸台(8)，将永磁体条(2)和压条(3)固定在转子铁芯(1)上。

2.如权利要求1所述的高功率密度永磁同步电机轴，其特征在于：所述楔形槽(14)形成的楔形角度小于压条体(9)的楔形角度。

3.如权利要求2所述的高功率密度永磁同步电机轴，其特征在于：它还包括：若干个配重螺母(5)，根据需要，配重螺母(5)旋入螺钉(4)的端部。

4.如权利要求3所述的高功率密度永磁同步电机轴，其特征在于：所述永磁体条(2)和压条(3)的个数为16个。

5.如权利要求4所述的高功率密度永磁同步电机轴，其特征在于：所述转轴(6)由内管(11)、外管(12)、肋条(7)和限位台阶(13)组成，转轴(6)的中心为内管(11)，外管(12)套装在内管(11)的外侧，内管(11)和外管(12)在同一圆心上，内管(11)长度大于外管(12)长度，在外管(12)和内管(11)之间的圆周上均匀地有若干个肋条(7)，在外管(12)和内管(11)之间形成空隙，转子铁芯(1)过盈配合地装在外管(12)的外圆周上。

6.如权利要求5所述的高功率密度永磁同步电机轴，其特征在于：所述永磁体条(2)的长度与外管(12)的长度和压条体(9)长度相同，转子铁芯(1)长度等于压条(3)的长度，转子铁芯(1)和压条(3)的长度大于外管(12)的长度。

7.如权利要求6所述的高功率密度永磁同步电机轴，其特征在于：在靠近内管(11)的端部还有一限位台阶(13)，用于转轴(6)的装配。

8.如权利要求7所述的高功率密度永磁同步电机轴，其特征在于：所述压条(3)由耐高温镁铝合金材料制成，转子铁芯(1)由电工纯铁材料制成，永磁体条(2)由钐钴材料的制成。

9.如权利要求8所述的高功率密度永磁同步电机轴，其特征在于：所述螺钉(4)为沉头螺钉。

技术总结
本发明高功率密度永磁同步电机轴包括：转子铁芯、永磁体条、压条、螺钉和转轴，转子铁芯过盈配合地装在转轴的外圆周上，转子铁芯两端沿着其圆周均匀地有若干个第一凸台，沿着转子铁芯的外圆周均匀地装有若干块N极性和S极性的永磁体条，N极性的永磁体条和S极性的永磁体条相邻布置，永磁体条是与转子铁芯的外圆周弧度相同的长条，相邻的永磁体条之间形成一个楔形槽，压条由二个第二凸台和压条体组成，在压条体的两端分别有一个第二凸台，压条体为楔形，压条体装在上述楔形槽内，并且压条体的两侧紧压在相邻的两个永磁体条之间，第二凸台对准第一凸台，螺钉旋入并穿过第二凸台和第一凸台，将永磁体条和压条固定在转子铁芯上。

技术研发人员：黄斌,潘云蛟,周炜
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司七五0试验场
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12