專利名稱：一種內(nèi)置式永磁轉子高速電機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電機技術領域，特別涉及一種內(nèi)置式永磁轉子高速電機。
背景技術：
高速電機轉速高，電機的功率密度大，幾何尺寸遠小于輸出功率相同的中低速電機，能有效地節(jié)約材料；高速電機的轉動慣量較小，故動態(tài)響應較快，可與原動機或負載直接相連，省去了傳統(tǒng)的機械變速裝置，可減小噪聲，提高傳動系統(tǒng)的效率。基于以上優(yōu)點，高速電機廣泛應用于高速磨床、空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)、儲能飛輪、燃料電池、天然氣輸送及污水處理中采用的高速離心壓縮機和鼓風機、混合動力汽車、輔助渦輪增壓系統(tǒng)、紡織等技術方面。由于永磁電機具有力能密度大、效率高和無刷等優(yōu)點，成為高速電機的首選結構。目前高速永磁電機多采用整體式永磁轉子結構，用高強度非導磁合金護套或碳纖維綁扎保護永磁體，以滿足高轉速下轉子的強度要求。采用碳纖維綁扎的方法，綁扎帶的厚度小，而且不產(chǎn)生高頻渦流損耗，在碳纖維綁扎的永磁體外加一薄層導電性能良好而不導磁的金屬，可以有效地屏蔽高頻磁場進入永磁體和轉子軛，對減小永磁轉子的高頻附加損耗十分有效， 但碳纖維是熱的不良導體，不利于永磁轉子的散熱，且制造工藝比較復雜；采用非導磁合金鋼護套能夠對高頻磁場起到一定的屏蔽作用，并能減小永磁體和轉子軛中的高頻附加損耗，同時導熱性能較好，有利于永磁體的散熱，降低轉子因過熱產(chǎn)生失磁的危險，但護套為導電體，會產(chǎn)生渦流損耗，且制造工藝要求較高，原材料及加工成本高。為了減小定子鐵心中高頻渦流和磁滯損耗，高速電機一般選用2極或4極結構，采用傳統(tǒng)繞線連接方式，繞組端部很長，使本來細長的轉子還要加長，導致轉子剛度及臨界轉速降低，不利于高速電機的穩(wěn)定運行。同時，高速電機的軸承多采用非接觸式的磁懸浮軸承或空氣軸承，這兩種軸承雖然損耗小，但加工工藝及控制系統(tǒng)復雜，制造成本高。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有永磁高速電機存在的缺陷，本實用新型提供一種結構簡單、制造成本低且性能穩(wěn)定的內(nèi)置式永磁轉子高速電機。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案為一種內(nèi)置式永磁轉子高速電機， 包括機殼、定子鐵心、定子繞組、轉軸、轉子鐵心、永磁體、軸承和端蓋，機殼外部設有接線盒，定子鐵心由低損耗電工硅鋼片疊壓而成，定子繞組為環(huán)形繞組結構并嵌入定子鐵心的槽中，轉子鐵心由低損耗電工硅鋼片疊壓而成，采用過盈配合安裝在轉軸上，轉子鐵心軛部周向均勻開設有永磁體槽，永磁體軸向插入永磁體槽中，軸向兩端通過擋板定位，橫向通過永磁體槽的定位止口定位，轉軸兩端由兩對機械軸承支承，軸承設置在端蓋內(nèi)；轉軸左端裝有軸流風扇。所述的永磁體槽之間設有隔磁磁橋，永磁體槽空隙中充有高強度膠。所述的軸承為高速陶瓷角接觸球軸承。本實用新型的工作原理該電機用作電動機運行時，變頻交流電源接入接線盒向定子繞組供電，驅動轉子鐵心高速旋轉，帶動轉軸轉動，轉軸軸伸端通過聯(lián)軸器連接負載， 通過轉軸的轉動驅動負載運轉；用作高速發(fā)電機運行時，轉軸軸伸端通過聯(lián)軸器與驅動機械連接，驅動機械帶動轉軸及轉子鐵心高速旋轉產(chǎn)生旋轉磁場，并在定子繞組中產(chǎn)生電動勢，由定子繞組向外電路輸出交流電能。本實用新型的有益效果是定子繞組采用環(huán)形繞組結構，端部長度大大低于傳統(tǒng)電機的端部長度，從而縮短了轉軸長度，增加了轉子剛度；轉子鐵心無繞組，采用硅鋼片疊壓而成，中間內(nèi)置永磁體，轉子結構及制造工藝簡單，成本低；永磁體槽之間設置隔磁磁橋限制漏磁，減小了高速電機的損耗，降低電機溫升，永磁體槽空隙內(nèi)沖入高強度膠，增加了轉子鐵心及永磁體強度；采用陶瓷軸承，其精度高、轉速高、溫升低、振動小、壽命長，有效提高了轉子性能并降低了制造成本；利用高速電機自身的高速特性，在高速電機轉軸上加裝軸流風扇，結合內(nèi)通風道設計，形成高速永磁電機的自冷卻系統(tǒng)，較常用的外部風扇形式簡化了電機的通風散熱結構。

圖1是本實用新型實施例的電機整體結構示意圖；圖2是本實用新型實施例的轉子結構示意圖；圖3是圖2的A-A截面圖；圖中1機殼，2右端蓋，3定子繞組，4定子鐵心，5右軸承，6轉子右擋板，7接線盒， 8轉子鐵心，9永磁體，10轉軸，11左軸承，12軸流風扇，13轉子左擋板，14左端蓋，15永磁體槽，16定位止口，力隔磁橋寬度。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。內(nèi)置式永磁轉子高速電機，包括機殼1、定子鐵心4、定子繞組3、轉軸10、轉子鐵心 8、永磁體9、軸承和端蓋，機殼1外部設有接線盒7 ；定子鐵心4由低損耗電工硅鋼片疊壓而成，定子繞組3為環(huán)形繞組結構并嵌入定子鐵心4的槽中，轉子鐵心8由低損耗電工硅鋼片疊壓而成，通過過盈配合安裝在轉軸10上，采用內(nèi)置式徑向磁路結構，轉子鐵心8軛部周向均勻開設有4個永磁體槽15，永磁體9軸向插入永磁體槽15中，軸向兩端分別通過轉子左擋板13和轉子右擋板6定位，橫向通過永磁體槽的定位止口 16定位，轉軸10兩端分別由左軸承11和右軸承5支承，左軸承11和右軸承5分別設置在左端蓋14和右端蓋2內(nèi)，軸流風扇12通過過盈配合安裝在轉軸10左端，軸流風扇12與轉子同步旋轉，直接通風到電機內(nèi)風道，形成轉子自扇冷卻方式。永磁體槽15之間設有隔磁磁橋，隔磁磁橋寬度力越小，磁阻越大，但寬度太小會使轉子沖片機械強度變差，力值根據(jù)電磁及強度計算優(yōu)選；永磁體槽15空隙內(nèi)充有高強度膠， 以增加轉子鐵心及永磁體強度。左軸承11和右軸承5為高速陶瓷角接觸球軸承，采用背對背方式安裝；在軸承內(nèi)圈施加一定預緊力，兩端軸承支承采用一端固定，一端游動的定位方式，用以調整軸向間隙；右軸承11內(nèi)圈采用圓螺母及軸肩定位，外圈由右端蓋2及軸承內(nèi)蓋定位。本實用新型提供的內(nèi)置式永磁轉子高速電機適用于轉速小于40000r/min的運動狀態(tài)。 本實用新型的工作原理該電機用作電動機運行時，變頻交流電源接入接線盒7 向定子繞組3供電，驅動轉子鐵心8及轉軸10高速轉動，轉軸10軸伸端通過聯(lián)軸器連接負載，通過轉軸10的轉動驅動負載運轉；用作高速發(fā)電機運行時，轉軸10軸伸端通過聯(lián)軸器與驅動機械連接，驅動機械帶動轉軸10及轉子鐵心8高速旋轉產(chǎn)生旋轉磁場，并在定子繞組3中產(chǎn)生電動勢，由定子繞組3向外部電路輸出交流電能。
權利要求1.一種內(nèi)置式永磁轉子高速電機，包括機殼、定子鐵心、定子繞組、轉軸、轉子鐵心、永磁體、軸承和端蓋，其特征在于定子鐵心由低損耗電工硅鋼片疊壓而成，定子繞組為環(huán)形繞組結構并嵌入定子鐵心的槽中，轉子鐵心無繞組，由低損耗電工硅鋼片疊壓而成，采用過盈配合安裝在轉軸上，轉子鐵心軛部周向均勻開設有永磁體槽，永磁體軸向插入永磁體槽中，軸向兩端通過擋板定位，橫向通過永磁體槽的定位止口定位，轉軸兩端由兩對機械軸承支承，軸承設置在端蓋內(nèi)；轉軸左端裝有軸流風扇。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁轉子高速電機，其特征在于所述的永磁體槽之間設有隔磁磁橋，永磁體槽空隙中充有高強度膠。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁轉子高速電機，其特征在于所述的軸承為高速陶瓷角接觸球軸承。
專利摘要本實用新型公開一種內(nèi)置式永磁轉子高速電機，包括機殼、定子鐵心、定子繞組、轉軸、轉子鐵心、永磁體、軸承和端蓋，機殼外部設有接線盒，定子鐵心由低損耗電工硅鋼片疊壓而成，定子繞組為環(huán)形繞組結構并嵌入定子鐵心的槽中，轉子鐵心轉子鐵心無繞組，由低損耗電工硅鋼片疊壓而成，采用過盈配合安裝在轉軸上，轉子鐵心軛部周向均勻開設有永磁體槽，永磁體軸向插入永磁體槽中，軸向兩端通過擋板定位，橫向通過永磁體槽的定位止口定位，轉軸兩端由兩對機械軸承支承，軸承設置在端蓋內(nèi)；轉軸左端裝有軸流風扇。該電機結構簡單、制造成本低且性能穩(wěn)定。
文檔編號H02K9/04GK202034877SQ20112015359
公開日2011年11月9日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權日2011年5月13日
發(fā)明者尹曉偉, 曹福毅, 王鳳翔, 王天煜, 王秀平, 白斌, 邢軍強 申請人:沈陽工程學院