一种低损耗高速电机

本发明涉及电机制造，具体涉及一种低损耗高速电机。

背景技术：

1、高速电机具有效率高、功率密度大、动态响应快等特点，在节能型机械方面的优势越来越突出。同时，高速电机还具备尺寸小、能够省去传统的机械变速装置而与负载直接相连等优点。因此，高速电机在高速磨床、储能飞轮、天然气输送、分布式供电等领域得到了广泛应用,但由于电机开槽和变频供电，会在电机中产生大量的谐波，这些谐波在电机的定子铁芯及转子铁芯中会形成涡流损耗，进而产生大量的热量，使得电机升温，影响电机的正常工作，其中，转子温度过高会造成稀土永磁体在高温下生不可逆退磁，最终导致电机无法运行的严重后果，为降低涡流损耗，一般的定子铁芯及转子铁芯均是由若干经绝缘处理的硅钢片叠压而成，以降低铁芯中电流的流通渠道，但在单个硅钢片中依旧会形成涡流损耗，为进一步降低电机的涡流损耗，需要设计一种新型的电机定转子结构。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种低损耗高速电机，可隔断了谐波涡流路径，削弱了谐波磁场在电机定子及转子的作用，降低了所产生的涡流损耗，从而有效的降低转子运行温度，避免了永磁体因温度过高而发生不可逆退磁。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现的：

3、一种低损耗高速电机，包括有壳体、定子及转子，所述定子固定在壳体的内壁，为转子提供旋转磁场；所述转子通过轴承转动连接在壳体两端的端盖中；所述定子包括定子铁芯及缠绕在定子铁芯上的绕组线圈；所述定子铁芯的齿部或轭部均设有填充腔，所述填充腔中设有软磁复合物；所述软磁复合物由环氧树脂及软磁粉末混合而成；所述转子包括有转子铁芯及固定在转子铁芯上的复合磁性纤维层，所述复合磁性纤维层包括有纤维布层及涂覆在纤维布层上的混合磁粉，所述混合磁粉由磁粉及环氧树脂混合而成；本技术方案中，所述环氧树脂作为成熟的现有材料，具有优异的电气性能及粘合性能，其与软磁粉末混合制得的软磁复合物，不但具有很好的导磁性能，还能隔断了谐波涡流路径，削弱了谐波磁场在铁芯中的作用，降低了所产生的涡流损耗，从而有效的降低定子的运行温度，同样，环氧树脂与磁粉制得的混合磁粉，在固化充磁后，不但具有良好的磁场强度，还能隔断了谐波涡流路径，避免了永磁体因温度过高而发生不可逆退磁。

4、优选地，所述定子铁芯由若干硅钢片叠压而成，所述硅钢片上设有冲压定位槽；本技术方案中，所述定子铁芯由硅钢片及软磁复合物组合而成，所述硅钢片作为金属件，具有较高的结构强度，可作为软磁复合物外衣进行塑形，并克服了环氧树脂自身较脆的特性，两者相辅相成；所述冲压定位槽可在硅钢片叠压过程中对相邻的两块硅钢片进行限位，防止错位，以方便组装，提高安装精度。

5、优选地，所述定子铁芯包括有若干首尾对接的铁芯单元；所述铁芯单元的轭部一端设有对接槽，另一端设有对接块；本技术方案中，所述定子铁芯由首尾对接的铁芯单元组成，可方便绕组线圈的缠绕，提高电机制作的效率；所述对接槽与对接块相适配，可以方便组装，提高安装精度。

6、优选地，所述软磁复合物中环氧树脂与软磁粉末的质量比不大于1:8；本技术方案中，将环氧树脂与软磁粉末的质量比控制适当的范围内，可使得软磁复合物既能满足较高导磁率，又能具备更好的固化强度。

7、优选地，所述软磁粉末为纯铁粉、铁镍粉末或铁硅粉末中一种或多种；本技术方案中，所述铁粉、铁镍粉末或铁硅粉具有很强的导磁性能。

8、优选地，所述软磁粉末为铁硅粉末，所述铁硅粉末中成分的重量百分比为：铁粉99.5％～95.5％、硅粉0.5％～4.5％；本技术方案中，在铁粉中加入适量的硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗和磁时效。

9、优选地，所述绕组线圈由环氧树脂填料包覆；本技术方案中，所述环氧树脂可采用导热环氧树脂，既能对绕组线圈进行保护，也可提高绕组线圈的散热效率。

10、优选地，所述混合磁粉中环氧树脂与磁粉的质量比值不大于1:9；本技术方案中，将环氧树脂与磁粉的质量比控制适当的范围内，可使得混合磁粉在固化充磁后，既能具备较高磁场强度，同时还具备较高固化强度。

11、优选地，所述转子铁芯与复合磁性纤维层之间设有烧结永磁体；本技术方案中，通过设置烧结永磁体层，克服了混合磁粉的磁性能较差，导致电机体积略大的问题，且复合磁性纤维层缠绕在烧结永磁体层上，提高了转子的机械强度，避免了整块永磁体在高速旋转时因巨大的离心力而破损。

12、优选地，所述转子铁芯上设有与烧结永磁体相适配的安装槽；所述安装槽可方便永磁体的定位安装，以提高转子的安装难度，并提高转子的安装精度。

13、优选地，所述烧结永磁体层及复合磁性纤维层的厚度比值不小于1:2；本技术方案中，将永磁体层及复合磁性纤维层的厚度控制在一定的范围，即可满足转子铁芯对磁场强度的要求，也可承担足够强的离心力。

14、优选地，所述烧结永磁体层由若干烧结永磁体单元组合而成，以降低烧结永磁体的制作难度及成本。

15、优选地，所述烧结永磁体为钕铁硼永磁体，其中，所述钕铁硼永磁体及磁粉是以金属间化合物nd2fe14b为基础的永磁材料,主要成分为钕nd、铁fe、硼b，具有四方晶体结构,具有高的饱和磁化强度和单轴各向异性场，其中，nd所占比例约为20～35％，b所占比例约为0.5～1.5％，其他元素所占比例约为0～30％，其余为fe。

16、本发明的有益效果在于：1、本发明的定子铁芯由硅钢片及软磁复合物组合而成，硅钢片作为金属件，具有较高的结构强度，可作为软磁复合物外衣进行塑形，克服了环氧树脂自身较脆的特性，两者相辅相成，及保证了定子铁芯较高的导磁特性，又具有较高的结构强度；2、本发明的定子及转子结构，隔断了谐波涡流路径，削弱了谐波磁场在电机定子及转子中的作用，降低了所产生的涡流损耗，从而有效的降低定子及转子运行温度；3、本发明提供的钕铁硼永磁体和复合磁性纤维结合的高速永磁电机转子，通过将复合磁性纤维层缠绕在烧结永磁体上，提高了转子的机械强度，避免了整块永磁体在高速旋转时因巨大的离心力而破损。

技术特征：

1.一种低损耗高速电机，其特征在于，包括有壳体、定子及转子，所述定子固定在壳体的内壁，为转子提供旋转磁场；所述转子通过轴承转动连接在壳体两端的端盖中；所述定子包括定子铁芯及缠绕在定子铁芯上的绕组线圈；所述定子铁芯的齿部或轭部均设有填充腔，所述填充腔中设有软磁复合物；所述软磁复合物由环氧树脂及软磁粉末混合而成；所述转子包括有转子铁芯及固定在转子铁芯上的复合磁性纤维层，所述复合磁性纤维层包括有纤维布层及涂覆在纤维布层上的混合磁粉，所述混合磁粉由磁粉及环氧树脂混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种低损耗高速电机，其特征在于，所述定子铁芯由若干硅钢片叠压而成，所述硅钢片上设有冲压定位槽。

3.根据权利要求1所述的一种低损耗高速电机，其特征在于，所述定子铁芯包括有若干首尾对接的铁芯单元；所述铁芯单元的轭部一端设有对接槽，另一端设有对接块。

4.根据权利要求1所述的一种低损耗高速电机，其特征在于，所述软磁复合物中环氧树脂与软磁粉末的质量比不大于1:8。

5.根据权利要求1所述的一种低损耗高速电机，其特征在于，所述软磁粉末为铁粉、铁镍粉末或铁硅粉末中一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种低损耗高速电机，其特征在于，所述软磁粉末为铁硅粉末，所述铁硅粉末中成分的重量百分比为：铁粉99.5％～95.5％、硅粉0.5％～4.5％。

7.根据权利要求1所述的一种低损耗高速电机，其特征在于，所述绕组线圈由环氧树脂填料包覆。

8.根据权利要求1所述的一种低损耗高速电机，其特征在于，所述混合磁粉中环氧树脂与磁粉的质量比值不大于1:9。

9.根据权利要求1所述的一种低损耗高速电机，其特征在于，所述转子铁芯与复合磁性纤维层之间设有烧结永磁体层。

10.根据权利要求8所述的一种低损耗高速电机，其特征在于，所述转子铁芯上设有与烧结永磁体相适配的安装槽。

技术总结
本发明公开了一种低损耗高速电机，包括有壳体、定子及转子，定子固定在壳体的内壁，为转子提供旋转磁场；转子通过轴承转动连接在壳体两端的端盖中；定子包括定子铁芯及缠绕在定子铁芯上的绕组线圈；定子铁芯上设有填充腔，填充腔中设有软磁复合物；软磁复合物由环氧树脂及软磁粉末混合而成；包括有转子铁芯及固定在转子铁芯上的复合磁性纤维层，复合磁性纤维层包括有纤维布层及涂覆在纤维布层上的混合磁粉，混合磁粉由磁粉及环氧树脂混合而成。本发明提供了一种低损耗高速电机，可隔断了谐波涡流路径，削弱了谐波磁场在电机定子及转子的作用，降低了所产生的涡流损耗，从而有效的降低转子运行温度，避免了永磁体因温度过高而发生不可逆退磁。

技术研发人员：杜光辉,崔存龙,李牛妹,闫洪霖
受保护的技术使用者：西安科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19