本發(fā)明涉及具有疊片式金屬磁極間隔的表貼式高速永磁同步電機轉(zhuǎn)子，屬于高速電機轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

表貼式高速永磁同步電機，由于傳動效率高、功率密度大、結(jié)構(gòu)簡單并且機械強度高，在高速電機領(lǐng)域受到廣泛青睞。

永磁材料抗壓強度大，抗拉強度有限，為避免高速離心力作用造成表貼式永磁電機轉(zhuǎn)子的永磁體損壞，通常在永磁體外表面安裝不導(dǎo)磁的護(hù)套，對永磁體施加預(yù)緊力，來進(jìn)行保護(hù)。

碳纖維復(fù)合材料由于具有高強度、幾乎不導(dǎo)電和不導(dǎo)磁的特性，被用做表貼式高速永磁電機的護(hù)套材料。這種碳纖維復(fù)合材料護(hù)套，跟已有的合金鋼護(hù)套相比，不但有效降低厚度，還能提高轉(zhuǎn)子的機械強度，且產(chǎn)生的渦流損耗很小。但是，碳纖維復(fù)合材料護(hù)套也存在其自身的缺陷：首先，其抗彎曲能力較差，對于極弧系數(shù)小于1的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在磁極邊緣處極易發(fā)生護(hù)套纖維斷裂；其次，其導(dǎo)熱性能差，而高速永磁電機轉(zhuǎn)子的高頻電磁損耗突出，空氣摩擦損耗大，由于沒有有效配套的冷卻結(jié)構(gòu)，護(hù)套將進(jìn)一步造成轉(zhuǎn)子的散熱困難；轉(zhuǎn)子溫度過高，會造成永磁材料的高溫退磁。這都限制著碳纖維復(fù)合材料護(hù)套在表貼式高速永磁同步電機上的應(yīng)用。

金屬材料具有與永磁材料相近的機械特性，將實心的金屬材料做成金屬磁極間隔設(shè)置在相鄰磁極之間能夠解決碳纖維護(hù)套受彎曲應(yīng)力而斷裂的問題。但由于金屬材料的良好導(dǎo)電性，在高頻交變電磁場的作用下，會產(chǎn)生較大的額外電磁損耗，增加轉(zhuǎn)子的散熱難度，這使得不宜采用金屬材料作磁極間隔材料。為了不至于額外增加轉(zhuǎn)子的電磁損耗，人們采用環(huán)氧樹脂等絕緣材料填充在磁極之間，來與永磁體共同形成同一圓柱面，以期降低碳纖維護(hù)套因受彎曲應(yīng)力而斷裂的風(fēng)險，提高轉(zhuǎn)子強度。但是環(huán)氧樹脂等絕緣材料的機械性能與永磁材料相差迥異，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，環(huán)氧樹脂等絕緣材料磁極間隔與永磁體產(chǎn)生的應(yīng)變相差較大，使碳纖維護(hù)套受到的彎曲應(yīng)力問題依然很突出。并且，由于環(huán)氧樹脂等絕緣材料的導(dǎo)熱性能很差，使永磁體損耗只能通過其與端板的接觸面?zhèn)鬟f至端板，及與護(hù)套的接觸面?zhèn)鬟f至護(hù)套，最后由轉(zhuǎn)子端部和氣隙散出，這種不暢通的轉(zhuǎn)子散熱方式，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫升很高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決高速永磁同步電機轉(zhuǎn)子在磁極間采用環(huán)氧樹脂等絕緣材料磁極間隔進(jìn)行填充，當(dāng)電機高速運轉(zhuǎn)時，會造成碳纖維復(fù)合材料護(hù)套損壞，或者采用金屬磁極間隔造成永磁體的高溫失磁問題，提供了一種具有疊片式金屬磁極間隔的表貼式高速永磁同步電機轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明所述具有疊片式金屬磁極間隔的表貼式高速永磁同步電機轉(zhuǎn)子，它包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、磁極壓板和護(hù)套，它還包括疊片式金屬磁極間隔，

轉(zhuǎn)子鐵芯套裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓表面上設(shè)置永磁體，永磁體形成的相鄰磁極之間設(shè)置疊片式金屬磁極間隔；在永磁體和疊片式金屬磁極間隔的兩側(cè)端面設(shè)置磁極壓板，由永磁體、疊片式金屬磁極間隔和磁極壓板共同形成的圓柱面的外圓表面上設(shè)置有護(hù)套；

疊片式金屬磁極間隔由多個不導(dǎo)磁金屬疊片沿軸向疊壓而成，相鄰不導(dǎo)磁金屬疊片之間填充環(huán)氧樹脂。

本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明所述的疊片式金屬磁極間隔具有金屬的良好導(dǎo)熱性，同時由于薄層金屬疊片通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)而成，這樣保證了相鄰金屬疊片間的絕緣，使其在高頻交變電磁場作用下，幾乎不產(chǎn)生電磁損耗。

所述電機轉(zhuǎn)子采用疊片式金屬磁極間隔放置在相鄰磁極之間，疊片式金屬磁極間隔采用不導(dǎo)磁金屬疊片沿軸向疊壓而成，它在轉(zhuǎn)子的運行過程中幾乎不產(chǎn)生電磁損耗，它又同時具有金屬的良好導(dǎo)熱性，能夠?qū)⒂来朋w中的渦流損耗通過磁極間隔有效傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)子的護(hù)套、磁極壓板中，再通過電機氣隙、端部散出。本發(fā)明中使用的疊片式金屬磁極間隔，在材質(zhì)上采用了金屬材質(zhì)，這打破了傳統(tǒng)技術(shù)手段中認(rèn)為的金屬由于會產(chǎn)生較大電磁損耗而放棄在磁極間隔中使用的局面，并且，它既很好的利用了金屬材料的導(dǎo)熱性，來增加永磁體損耗的散熱途徑，有效降低永磁體溫升；又利用了不導(dǎo)磁金屬疊片的特性，幾乎不產(chǎn)生電磁損耗，由此，在總體上降低了永磁體發(fā)生高溫不可逆退磁的風(fēng)險。

本發(fā)明采用的疊片式金屬磁極間隔，既能降低碳纖維護(hù)套的彎曲應(yīng)力，同時不增加轉(zhuǎn)子的額外電磁損耗，還有效增加了永磁體的散熱途徑，降低永磁材料溫升，對該類型電機的發(fā)展具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述具有疊片式金屬磁極間隔的表貼式高速永磁同步電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是疊片式金屬磁極間隔的單個不導(dǎo)磁金屬疊片示意圖；

圖4是軸向疊壓固化完成后的疊片式金屬磁極間隔的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述具有疊片式金屬磁極間隔的表貼式高速永磁同步電機轉(zhuǎn)子，它包括轉(zhuǎn)軸1、轉(zhuǎn)子鐵芯2、永磁體3、磁極壓板4和護(hù)套5，它還包括疊片式金屬磁極間隔6，

轉(zhuǎn)子鐵芯2套裝在轉(zhuǎn)軸1上，轉(zhuǎn)子鐵芯2的外圓表面上設(shè)置永磁體3，永磁體3形成的相鄰磁極之間設(shè)置疊片式金屬磁極間隔6；在永磁體3和疊片式金屬磁極間隔6的兩側(cè)端面設(shè)置磁極壓板4，由永磁體3、疊片式金屬磁極間隔6和磁極壓板4共同形成的圓柱面的外圓表面上設(shè)置有護(hù)套5；

疊片式金屬磁極間隔6由多個不導(dǎo)磁金屬疊片6-1沿軸向疊壓而成，相鄰不導(dǎo)磁金屬疊片6-1之間填充環(huán)氧樹脂。

永磁體3、疊片式金屬磁極間隔6和磁極壓板4的外圓表面共同拼接成一個共面的圓柱面。磁極壓板4的作用是對永磁體和磁極間隔進(jìn)行軸向固定。磁極壓板內(nèi)圓表面套裝在轉(zhuǎn)軸上，外表面與永磁體、磁極間隔在同一圓柱面上。在永磁體、磁極間隔和磁極壓板的外圓柱面上，以一定張力纏繞預(yù)浸了環(huán)氧樹脂的碳纖維，纏繞成護(hù)套5，對永磁體具有施加預(yù)緊力作用。

轉(zhuǎn)子鐵芯2的外圓表面上設(shè)置有凹槽，凹槽的個數(shù)與永磁體3形成的磁極的個數(shù)相匹配，每個凹槽內(nèi)固定用于形成一個磁極的永磁體3，相鄰凹槽之間的凸臺上粘接疊片式金屬磁極間隔6。所述的轉(zhuǎn)子鐵芯2由硅鋼片疊壓而成，其外表面可開設(shè)淺口凹槽，用于永磁體安裝時候的定位。永磁體3和疊片式金屬磁極間隔6可通過環(huán)氧樹脂膠粘接在鐵芯外表面，并使得它們的外表面共同拼接成一個圓柱面。

每個磁極的永磁體3沿圓周向由多個呈瓦片狀的永磁體分段構(gòu)成，并根據(jù)永磁體的軸向長度，對其進(jìn)行軸向分段，降低高頻渦流損耗。

疊片式金屬磁極間隔6采用的不導(dǎo)磁金屬疊片為薄層的不導(dǎo)磁金屬疊片，相鄰疊片之間浸滿環(huán)氧樹脂，以增加疊片間的絕緣電阻，將所有薄層的不導(dǎo)磁金屬疊片軸向加壓固化后形成的疊片式金屬磁極間隔6的等效疊壓系數(shù)不低于0.95。

護(hù)套5由碳纖維預(yù)浸環(huán)氧樹脂纏繞而成。

本發(fā)明的疊片式金屬磁極間隔6由薄層金屬疊片通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)而成，這樣保證了相鄰金屬疊片間的絕緣，使其在高頻交變電磁場作用下，幾乎不產(chǎn)生電磁損耗。它同時保持了金屬磁極間隔在解決碳纖維復(fù)合材料護(hù)套受彎曲應(yīng)力問題上的優(yōu)勢，提高了轉(zhuǎn)子機械強度。

本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)子具有較高的機械強度，將首次提出的疊片式金屬磁極間隔6這種金屬疊片結(jié)構(gòu)使用于本發(fā)明轉(zhuǎn)子中，其機械強度優(yōu)于采用環(huán)氧樹脂等絕緣材料磁極間隔的轉(zhuǎn)子；同時本發(fā)明中永磁體溫升低于采用環(huán)氧樹脂等絕緣材料磁極間隔的轉(zhuǎn)子，它提高了電機的可靠性，能夠極大推進(jìn)碳纖維復(fù)合材料在表貼式高速永磁同步電機上應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)高強度合金鋼護(hù)套電機，碳纖維復(fù)合材料護(hù)套電機，由于本發(fā)明采用的不導(dǎo)磁護(hù)套的厚度能夠大大降低，有效的提升了轉(zhuǎn)子的氣隙磁密，進(jìn)而提高了電機的功率密度。因而，本發(fā)明對于高速工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。