一种高速电机的转子结构及其高速电机的制作方法

本发明涉及电机，具体涉及一种高速电机的转子结构及其高速电机。

背景技术：

1、现有技术中的永磁高速电机，为避免转子磁钢在离心力作用下发生甩脱现象，通常将磁钢用粘合剂粘接在转子铁芯上，但在长时间的使用环境下受电机运行过程产生的振动影响，磁钢与粘合剂之间的连接性逐渐降低，仍存在高转速的离心力作用下发生磁钢甩脱的隐患，现有技术中磁钢的安装结构也容易令磁钢表面产生涡流发热从而导致磁钢退磁。

2、现有技术中，部分电机采用分段斜极式转子结构，这种结构下为了防止磁钢脱落，一方面将磁钢直接粘接在转子铁芯上，另一方面在转子铁芯上设置凸台或凹槽将磁钢安装在转子铁芯的圆周方向，每一段磁钢的两端通过端盖轴向固定，每一段磁钢的周向通过不锈钢护套或者包塑工艺对磁钢径向固定。因永磁电机运行过程中会产生较大的温度，温度升高会导致磁钢失去磁性，磁性减弱或消失将导致磁钢与配合的槽之间失去吸引力；转子铁芯上设置凸台或凹槽也会影响转子铁芯的磁路走向，进而影响电机的性能；分段斜极式转子结构中的每一段转子磁钢都需要采用隔套和护套固定，使得转子结构零部件数量多、结构复杂、装配效率低，一旦有部分磁钢损坏需要维修更换，就会破坏不锈钢护套或表面包塑材料，造成维修困难以及维修成本高的问题。

3、另外，现有技术中大多将磁钢安装在转子铁芯的圆周方向，并配合一些固定组件来固定磁钢，虽然提高了转子高速运行的可靠性，但会增大转子径向的宽度，不仅会过多的占用电机内部的空间，转子径向尺寸的增加也会增大磁钢受到的离心力以及导致电机重量增加，磁钢的漏磁也会增大。

技术实现思路

1、本发明首先公开一种高速电机的转子结构，可以大幅度减少磁钢在转子轴上的漏磁，改善磁钢表面的涡流问题，防止磁钢因离心力而被甩脱，可提高电机的使用寿命。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种高速电机的转子结构，包括转子轴，转子轴的两端分别设有径向磁轴承，转子轴的中部间隔形成两个挡环，挡环的外径大于两个挡环之间转子轴的外径，两个挡环的相对侧沿转子轴的圆周方向分别设有隔磁块，两个挡环之间的转子轴上沿轴向间隔设置隔磁条，隔磁条将每侧的隔磁块沿圆周方向分隔成多个隔磁块单元，由隔磁块与隔磁条围合的区域设有磁钢，磁钢采用多个磁钢单元块拼接而成，磁钢单元块与隔磁块单元均粘接在转子轴上；隔磁条包括直条形本体，本体的两端设有凸出的栓键，每一侧挡环上间隔设置与栓键匹配的凹槽，隔磁条通过栓键嵌入凹槽内固定在转子轴上，本体上间隔设置多个间隙；隔磁块、隔磁条以及磁钢的外部沿圆周方向缠绕碳纤维形成护套。

4、进一步，所述间隙沿本体的厚度方向开设，间隙自本体的顶部分别向两侧延伸，间隙并不贯通本体的底部。

5、进一步，所述转子轴上位于其中一侧径向磁轴承的内侧设有推力盘，推力盘处安装轴向推力磁轴承。

6、进一步，所述转子轴的两端分别设有保护轴承，每一侧的保护轴承位于径向磁轴承的外侧。

7、基于上述转子结构，本发明还同时公开一种高速电机，包括上述转子结构、定子、机壳、前端盖和后端盖，前端盖位于靠近轴向推力磁轴承一侧。

8、进一步，所述机壳上设有出风管，后端盖上设有进风管，机壳的外侧设有旁路风管，靠近后端盖的径向磁轴承为后端径向磁轴承，靠近前端盖的径向磁轴承为前端径向磁轴承，旁路风管的进风口连通后端盖与后端径向磁轴承之间的内腔，旁路风管的出风口连通前端盖与前端径向磁轴承之间的内腔，定子上沿轴向开设贯通的定子通风孔，前端径向磁轴承和后端径向磁轴承上均设有轴承通风孔。

9、进一步，所述出风管内部设有挡风板，挡风板将出风管的内腔分隔为第一出风腔和第二出风腔，第一出风腔靠近轴向推力磁轴承，从进风管吹入的冷风分为两路风流，其中一路直接由旁路风管送到前端盖与前端径向磁轴承的内腔中，该路风流穿过前端径向磁轴承的轴承通风孔后，进入到第一出风腔内并经出风管排出机壳；另外一路风流穿过后端径向磁轴承的轴承通风孔后，分别沿定子与转子之间的间隙以及定子通风孔流入到定子与轴向推力磁轴承之间的内腔中，并通过第二出风腔经出风管排出机壳。

10、进一步，所述挡风板的底部与机壳连为一体，第一出风腔的底部封闭，第一出风腔下方的机壳内壁上形成限位环，轴向推力磁轴承安装于限位环处，限位环外侧的机壳内壁上形成环形台阶，环形台阶位于靠近前端径向磁轴承一侧，环形台阶的内径大于限位环的内径，环形台阶上沿轴向开设第一出风腔通风孔，第一出风腔通风孔的一端连通前端径向磁轴承与轴向推力磁轴承之间的内腔，第一出风腔通风孔的另一端连通第一出风腔。

11、本发明所设计的转子结构，取消了传统的转子铁芯，直接将磁钢粘贴在转子轴上，磁钢外部缠绕碳纤维进行加固，减小了转子结构的径向尺寸，降低了转子结构的重量，减小了磁钢在电机高速运转下承受的离心力，更有效地防止磁钢在高速旋转下被甩脱。另外，本发明在磁钢的周边分别采用隔磁块和隔磁条进行区域分隔，可以大幅度减少磁钢在轴上的漏磁。再者，隔磁块被隔磁条分隔成多个小隔磁块，磁钢采用若干小块磁钢单元块拼接形成，隔磁条本体的外表面上间隔设置半断式的间隙，上述设计均可以减小隔磁块、磁钢以及隔磁条表面产生的涡流发热问题，防止因涡流发热导致的退磁现象，可以提高电机的使用寿命。半断式的间隙既减少了隔磁条表面的涡流发热，还能保证隔磁条力的传递强度，隔磁条与转子轴采用榫卯结构固定，可以更好的传递扭力。

12、本发明所设计的高速电机，在电机内部设置冷却风道，借助风机向机壳内部吹入冷风从而对机壳内部进行降温，冷风的进风口通常靠近后端盖，冷风经进风口吹入机壳内，通常先对后轴承进行冷却，再对定转子进行冷却，然后再对前轴承冷却，现有技术中的上述一路风道设计方案，冷风到达前轴承所在处后温度已经较高，因此这种单风道设置对于前轴承的冷却效果不佳。本发明在机壳外侧引入了旁路风管，增加了另外一路风道，将由进风管进入机壳内的冷风分为两路，一路分别对后轴承和定转子进行冷却，另一路通过旁路风管直接将吹入机壳内的冷风送入到前轴承处，直接对前轴承进行冷却，相比于现有技术对冷却风道的设计，本发明对前端径向磁轴承的降温效果更好，有助于提高电机的使用寿命。另外，为了避免两路风压及流量不同的风流互相干扰，本发明还在出风管处设置挡风板，通过挡风板将两路风流的流出路径进行了分隔。

技术特征：

1.一种高速电机的转子结构，包括转子轴，转子轴的两端分别设有径向磁轴承，其特征在于：转子轴的中部间隔形成两个挡环，挡环的外径大于两个挡环之间转子轴的外径，两个挡环的相对侧沿转子轴的圆周方向分别设有隔磁块，两个挡环之间的转子轴上沿轴向间隔设置隔磁条，隔磁条将每侧的隔磁块沿圆周方向分隔成多个隔磁块单元，由隔磁块与隔磁条围合的区域设有磁钢，磁钢采用多个磁钢单元块拼接而成，磁钢单元块与隔磁块单元均粘接在转子轴上；隔磁条包括直条形本体，本体的两端设有凸出的栓键，每一侧挡环上间隔设置与栓键匹配的凹槽，隔磁条通过栓键嵌入凹槽内固定在转子轴上，本体上间隔设置多个间隙；隔磁块、隔磁条以及磁钢的外部沿圆周方向缠绕碳纤维形成护套。

2.根据权利要求1所述的一种高速电机的转子结构，其特征在于：所述间隙沿本体的厚度方向开设，间隙自本体的顶部分别向两侧延伸，间隙并不贯通本体的底部。

3.根据权利要求1所述的一种高速电机的转子结构，其特征在于：所述转子轴上位于其中一侧径向磁轴承的内侧设有推力盘，推力盘处安装轴向推力磁轴承。

4.根据权利要求3所述的一种高速电机的转子结构，其特征在于：所述转子轴的两端分别设有保护轴承，每一侧的保护轴承位于径向磁轴承的外侧。

5.一种高速电机，其特征在于：包括如权利要求3或4所述的转子结构以及定子、机壳、前端盖和后端盖，前端盖位于靠近轴向推力磁轴承一侧。

6.根据权利要求5所述的高速电机，其特征在于：所述机壳上设有出风管，后端盖上设有进风管，机壳的外侧设有旁路风管，靠近后端盖的径向磁轴承为后端径向磁轴承，靠近前端盖的径向磁轴承为前端径向磁轴承，旁路风管的进风口连通后端盖与后端径向磁轴承之间的内腔，旁路风管的出风口连通前端盖与前端径向磁轴承之间的内腔，定子上沿轴向开设贯通的定子通风孔，前端径向磁轴承和后端径向磁轴承上均设有轴承通风孔。

7.根据权利要求6所述的高速电机，其特征在于：所述出风管内部设有挡风板，挡风板将出风管的内腔分隔为第一出风腔和第二出风腔，第一出风腔靠近轴向推力磁轴承，从进风管吹入的冷风分为两路风流，其中一路直接由旁路风管送到前端盖与前端径向磁轴承的内腔中，该路风流穿过前端径向磁轴承的轴承通风孔后，进入到第一出风腔内并经出风管排出机壳；另外一路风流穿过后端径向磁轴承的轴承通风孔后，分别沿定子与转子之间的间隙以及定子通风孔流入到定子与轴向推力磁轴承之间的内腔中，并通过第二出风腔经出风管排出机壳。

8.根据权利要求7所述的高速电机，其特征在于：所述挡风板的底部与机壳连为一体，第一出风腔的底部封闭，第一出风腔下方的机壳内壁上形成限位环，轴向推力磁轴承安装于限位环处，限位环外侧的机壳内壁上形成环形台阶，环形台阶位于靠近前端径向磁轴承一侧，环形台阶的内径大于限位环的内径，环形台阶上沿轴向开设第一出风腔通风孔，第一出风腔通风孔的一端连通前端径向磁轴承与轴向推力磁轴承之间的内腔，第一出风腔通风孔的另一端连通第一出风腔。

技术总结
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种高速电机的转子结构及其高速电机，转子结构包括转子轴、安装于转子轴两端的径向轴承、安装于转子轴两端的隔磁块、沿转子轴轴向间隔设置的隔磁条、粘接在隔磁块与隔磁条围合区域的转子轴上的磁钢，隔磁条的本体为直条形，本体上沿径向间隔开设多个半断式间隙，本体的两端设有凸出的栓键，转子轴上设有凹槽，隔磁条通过栓键嵌入凹槽内固定，磁钢、隔磁块以及隔磁条的外部缠绕碳纤维形成护套。本发明所设计的转子结构，重量轻，磁钢不易甩脱，磁钢、隔磁块及隔磁条表面的涡流减小，有效改善了退磁的发生，有利于提高电机的使用寿命。

技术研发人员：肖九高,周立新,刘伟,何永珍,单圆圆
受保护的技术使用者：卧龙采埃孚汽车电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10