一种高速永磁电机的转子结构及其电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机的设计与研发，尤其是涉及一种高速永磁电机的转子结构及其电机。


背景技术：

2.高速永磁电机运行转速高，为避免磁钢在高转速下因离心力而发生破裂，需在其外侧设计安装转子保护套。现有的高速永磁电机转子组件的结构如图1所示，磁钢3和转轴1之间为间隙配合，磁钢3两端各有一个隔磁环2，隔磁环2和转轴1之间为过盈配合，转子保护套4和磁钢3之间为过盈配合，该过盈量的设计保证了转子组件在高速高温工况下，转子保护套仍能够对磁钢提供足够的保护压力，使其不发生破裂。
3.使用热套工艺装配转子保护套，首先加热转子保护套使其内径变大，然后将加热膨胀后的转子保护套套在磁钢上。在装配过程中，转子保护套温度会极速下降，当降至一定温度后，转子保护套便会卡死在磁钢上。
4.当磁钢组件长度较长时(例如＞150mm)，现有的整块磁钢组件设计，在热套装配工艺时，容易出现转子保护套套至一半便卡死，从而整套转子组件报废的情况。
5.有鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

6.本实用新型提供了一种高速永磁电机的转子结构及其电机，以解决现有技术中所存在的技术问题。
7.一种高速永磁电机的转子结构，包括：
8.磁钢组件，所述磁钢组件包括磁钢、隔磁环以及转子保护套；
9.转轴，所述磁钢组件套设在所述转轴上；
10.其中，所述磁钢组件设置有两套以上，所述磁钢套设在所述转轴上，所述隔磁环套设于所述转轴上，所述转子保护套设在所述磁钢上。
11.在本方案中，当磁钢组件设计较长(例如＞150mm)时，使得磁钢组件整体进行分段设计，能够在不牺牲磁钢总长度的前提下，大幅降低转子组件中转子保护套装配工艺难度，提高装配良品率；磁钢组件分段式设计，由于端部效应的增加，在同样过盈量设计下，能提高转子保护套对磁钢的保护压力，从而能运行在更高的转速，提升电机效率；磁钢组件分段式设计，由于对磁钢组件进行了轴向分段，因此轴向拆分了转子的感应涡流环路，减小了转子涡流损耗，从而减小了转子温度，给电机设计留有更大余量。
12.在本实用新型的进一步方案中，所述隔磁环和所述转轴之间为过盈配合，所述磁钢和所述转轴之间为间隙配合，所述转子保护套和所述磁钢之间为过盈配合。
13.在本实用新型的进一步方案中，所述转子保护套为圆形保护套，所述转子保护套的外壁上设有螺纹槽。
14.在本方案中，相比表面光滑的转子保护套，表面开螺旋槽会截断转子保护套表面
的感应涡流环路，大幅降低转子损耗功率(降低幅值与相邻槽的轴向距离相关，轴向距离越短，损耗功率越小)，在源头上减小了发热损耗功率。转子保护套表面开槽增加了其表面积，因此也增加了其对流散热功率，减小转子温度。在电机旋转时，转子保护套表面的单向螺纹槽会在保护套表面形成轴向导流通道，其增加了其对流散热功率，减小转子温度。
15.在本实用新型的进一步方案中，所述螺纹槽的槽口形状为矩形、槽三角槽或椭圆槽其中任意一者。
16.在本实用新型的进一步方案中，所述螺纹槽为单螺纹槽或多螺纹槽。
17.在本实用新型的进一步方案中，多个所述磁钢组件中的所述隔磁环比所述磁钢多一个，所述隔磁环用于隔离所述磁钢组件中的磁钢。
18.本实用新型第二方面提供了一种电机，所述电机包括本实用新型第二方面提供的一种高速永磁电机的转子结构。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
20.本实用新型通过使得磁钢组件整体进行分段设计，能够在不牺牲磁钢总长度的前提下，大幅降低转子组件中转子保护套装配工艺难度，提高装配良品率；
21.磁钢组件分段式设计，由于端部效应的增加，在同样过盈量设计下，能提高转子保护套对磁钢的保护压力，从而能运行在更高的转速，提升电机效率；
22.磁钢组件分段式设计，由于对磁钢组件进行了轴向分段，因此轴向拆分了转子的感应涡流环路，减小了转子涡流损耗，从而减小了转子温度，给电机设计留有更大余量。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为现有技术中的转子结构示意图。
25.图2为本实用新型其中一个实施例提供的一种高速永磁电机的转子结构的结构示意图；
26.图3为本实用新型其中一个实施例提供的当磁钢组件为3个时的一种高速永磁电机的转子结构的结构示意图；
27.图4为本实用新型其中一个实施例提供的一种保护套的结构示意图；
28.图5为本实用新型其中一个实施例提供的一种电机的结构示意图。
29.附图标记
30.1、转轴；
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2、隔磁环；
31.3、磁钢；
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4、转子保护套；
32.5、螺纹槽；
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100、电机；
33.200、高速永磁电机的转子结构。
具体实施方式
34.为了使本实用新型的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描
述本实用新型。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
35.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.需要说明的是，本实用新型针对的是磁钢3/转子保护套4设计较长(例如＞150mm)转子结构，当磁钢3/转子保护套4较短时(例如＜100mm)，采用整块磁钢3/转子保护套4(n＝1)在装配工艺上是可行的，采用轴向分段式设计反而增加装配工艺步骤，当磁钢3/转子保护套4较长时(例如＞150mm)，采用本实用新型提供的方案。
40.参考图2，一种高速永磁电机的转子结构200，包括：
41.磁钢组件，所述磁钢组件包括磁钢3、隔磁环2以及转子保护套4；
42.转轴1，所述磁钢组件套设在所述转轴1上；
43.其中，所述磁钢组件设置有两套以上，所述磁钢3套设在所述转轴1上，所述隔磁环2套设于所述转轴1上，所述转子保护套4设在所述磁钢3上。
44.在本方案中，磁钢3/转子保护套4设计较长(例如＞150mm)，使得磁钢组件整体进行分段设计，能够在不牺牲磁钢3总长度的前提下，大幅降低转子组件中转子保护套4装配工艺难度，提高装配良品率；磁钢组件分段式设计，由于端部效应的增加，在同样过盈量设计下，能提高转子保护套4对磁钢3的保护压力，从而能运行在更高的转速，提升电机100效率；磁钢组件分段式设计，由于对磁钢3/转子保护套4进行了轴向分段，因此轴向拆分了转子的感应涡流环路，减小了转子涡流损耗，从而减小了转子温度，给电机100设计留有更大余量。
45.在本实用新型的进一步方案中，所述隔磁环2和所述转轴1之间为过盈配合，所述
磁钢3和所述转轴1之间为间隙配合，所述转子保护套4和所述磁钢3之间为过盈配合。
46.参考图3，图3为本实用新型其中一个实施例提供的一种保护套的结构示意图，在本实用新型的进一步方案中，所述转子保护套4为圆形保护套，所述转子保护套4的外壁上设有螺纹槽5。
47.在本方案中，相比表面光滑的转子保护套4，表面开螺旋槽会截断转子保护套4表面的感应涡流环路，大幅降低转子损耗功率(降低幅值与相邻槽的轴向距离相关，轴向距离越短，损耗功率越小)，在源头上减小了发热损耗功率。转子保护套4表面开槽增加了其表面积，因此也增加了其对流散热功率，减小转子温度。在电机100内的转子结构进行旋转时，转子保护套4表面的单向螺纹槽5会在保护套表面形成轴向导流通道，其增加了其对流散热功率，减小转子温度。
48.在本实用新型的进一步方案中，所述螺纹槽5的槽口形状为矩形、槽三角槽或椭圆槽其中任意一者。
49.在本实用新型的进一步方案中，所述螺纹槽5为单螺纹槽5或多螺纹槽5。
50.针对螺纹槽5，本实用新型还提供了一种可替代的方案，即将螺纹槽5替代设计成平行径向槽。
51.在本实用新型的进一步方案中，多个所述磁钢组件中的所述隔磁环2比所述磁钢3多一个，所述隔磁环2用于隔离所述磁钢组件中的磁钢3。
52.本实用新型第二方面提供了一种电机100，所述电机100包括本实用新型第二方面提供的一种高速永磁电机的转子结构200。
53.本实用新型的装配工序如下：
54.固定转轴1，使用液压法将隔磁环2推至设计位置；
55.将磁钢3放置于设计位置；
56.加热转子保护套4，推至设计位置(完全包覆磁钢31)；
57.重复n次步骤1～3，直至所有转子组件安装完成。
58.进一步，本领域技术人员应当理解，如果将本实用新型实施例所提供的一种高速永磁电机的转子结构200及其电机100，涉及到的全部或部分子模块通过稠合、简单变化、互相变换等方式进行组合、替换，如各组件摆放移动位置；或者将其所构成的产品一体设置；或者可拆卸设计；凡组合后的组件可以组成具有特定功能的设备/装置/系统，用这样的设备/装置/系统代替本实用新型相应组件同样落在本实用新型的保护范围内。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
60.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。