[发明专利]具有双层护套结构的高速永磁电机转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有双层护套结构的高速永磁电机转子，用于高速永磁同步电机（电动机/发电机），属于电机领域。

背景技术

高速永磁同步电机具有功率密度大、动态响应好以及结构简单等多种优点，已成为国际电工领域的研究热点之一。但是，其转子中的永磁体一般采用烧结钕铁硼永磁材料，由于这种永磁材料抗压不抗拉。为了保证永磁体在高速下有足够的强度，一般在永磁体外包裹一层高强度转子护套，转子护套和永磁体采用过盈配合以保证永磁体在工作时依然承受一定的压应力，从而保证高速电机的安全运行。

当前，常用的护套有两种，一种是是采用非导磁的高强度金属护套，另一种则是碳纤维绑扎型的护套。碳纤维护套工艺复杂，成本较高，因此，在工业应用中，广泛采用的是非导磁金属护套。然而，金属护套是导电材料，在高频电磁场作用下会产生涡流损耗，导致护套发热。又由于护套与转子永磁体紧密接触，护套中的热量很容易向永磁体传递，严重时将导致永磁体温升过高产生不可逆退磁，从而使电机性能下降甚至损坏。因此，迫切需要一种方法或结构来降低转子永磁体的温升。

发明内容

针对高速永磁同步电机运行中金属护套发出的热量传递给转子永磁体，导致永磁体不可逆退磁的现象。本发明提供了一种双层护套的结构，可以有效减少金属护套发出的热量向永磁体的传递。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有双层护套结构的高速永磁电机转子，包括转轴、永磁体以及护套，所述护套包括外层护套和内层护套；所述的内层护套、外层护套之间存在间隙，且内层护套、外层护套之间通过2根以上的肋条连接，所述的内层护套、外层护套之间的间隙通过各肋条分隔成相互独立的空腔。

作为本发明的进一步改进，所述的肋条垂直于转轴的中心轴线。

作为本发明的进一步改进，所述内层护套、外层护套分体设置，所述肋条与内层护套的外壁一体设置；所述外层护套的内壁与内层护套外壁上的肋条端部过盈配合连接。

作为本发明的进一步改进，所述的内层护套、外层护套之间的空腔内气压满足真空条件。

作为本发明的进一步改进，所述的内层护套、外层护套均为相同的非导磁金属材料。

根据以上的技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下的优点：

采用双层护套的结构，两层护套都使用相同的非导磁金属材料。其中，内层护套同样与转子永磁体采用过盈配合以保证转子高速旋转时永磁体始终承受一定的压应力，以保证永磁体的强度。在内层护套的外侧加工多个与转子中心轴线垂直的凹槽。外层护套则采用内外光滑的圆筒型结构，且与内层护套之间也采用过盈配合。这样内外层护套之间形成了许多空腔，减小了内层护套与外层护套之间的接触面积。

电机工作时产生的高频电磁场只会在外层护套上产生涡流损耗，导致外层护套发热。而由于热量的传导与接触面积成正比，这种空腔结构有效的减少了内、外两层护套之间的接触面积，而空腔中的空气导热性能很差，外层护套的热量向内层护套以及永磁体的传递非常有限。将空腔中的空气抽出，形成真空条件则隔热的效果将更加明显。总之，这种双层护套的结构能够将电机运行时高频电磁场产生的热量集中在外层护套，而有效的阻止了热量向内层护套以及永磁体传递，从而保证了永磁体始终处于较低的温度，延长了永磁体以及电机的工作寿命。

因此，电机运行时高频电磁场产生的涡流损耗集中在外层护套，而由于两层护套间的接触面积较小，损耗产生的热量只有少部分能够传递到转子永磁体，因而减低了永磁体的温升，延长了永磁体以及电机的工作寿命。

附图说明

图1为高速永磁电机转子双层护套结构示意图

图中标号名称：1为转轴、2为永磁体、3为内层护套、4为外层护套、5为空腔。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明所述的具有双层护套结构的高速永磁电机转子，包括转轴1、永磁体2以及护套，所述护套包括外层护套和内层护套；所述的内层护套、外层护套之间存在间隙，且内层护套、外层护套之间通过2根以上等距分布的肋条连接，所述的内层护套、外层护套之间的间隙通过各肋条分隔成相互独立的空腔。附图中，所述的肋条垂直于转轴1的中心轴线，因此，内层护套、外层护套之间的空腔与转轴1的中心轴线相垂直。